Interjú – Talaj: élő kincs a talpunk alatt

Mi a talaj?

A talaj egy komplex, dinamikus és élő test, amelyet a Föld élő bőrének tekinthetünk. Ásványi és szerves elemekből, valamint levegőből és vízből áll. Nagyon általánosan megfogalmazva az ásványi elemek olyan szemcsékből állnak, mint a különböző vegyi anyagokat tartalmazó homok, iszap és agyag, míg a szerves összetevők az élő organizmusokból, köztük növényekből, baktériumokból, gombákból, az állatokból és ezek maradványaiból származnak. 

A talajok a biodiverzitás fontos közegei, tározói. Az összes organizmus egynegyede-egyharmada a talajban fordul elő. A talaj biológiai sokféleségében különböző szervezetek vannak jelen, a mikroszkopikus méretű baktériumoktól és fonálférgektől kezdve az ugróvillásokig, atkákig, százlábúkig, földigilisztákig, vakondokig és egerekig. E csoportok mindegyike fajokban gazdag. Például csak Németországban 50 különböző földigilisztafajt ismerünk. Valójában a talajélet változatossága gyakran lényegesen nagyobb, mint ugyanazon a helyen a földfelszín felett. Gyakran idézett szám, hogy egy köbméternyi erdőtalajban akár 2000 gerinctelen faj is élhet. 

Mi történik a talaj ökoszisztémájában?

A talaj ökoszisztémái nagyon különbözőek, különösen a mikroélőhelyek szintjén. Ugyanaz a talajblokk nagyon sokféle élőhelyet tartalmaz – talajfelszín, a felszín alatti tömör talaj és a pórusok –, amelyek mindegyike különböző szervezeteknek ad otthont. Például a talajban élő organizmusok többsége a talajpórusoktól függ és azokban él. Ezeket levegő vagy víz töltheti ki, és mindegyikben organizmusok különböző csoportjai élnek.

Másféleképpen is lehet tekinteni a talaj élőhelyeire. Például mikroszkopikus méretű határrétegek vannak a talaj részecskéi között, továbbá biológiai gócok alakulnak ki, mint amilyen a rizoszféra, ahol a növények gyökerei vannak, vagy a földigiliszták odúi körüli driloszféra. A térbeli kiterjedés is nagyon fontos. 

Mégis mindezek a fajok az összes ilyen élőhelyen együtt élnek és kölcsönhatásban vannak egymással, ezt nevezzük talaj biomnak. Például ezek a fajok táplálhatják egymást, vagy az egyik faj ürüléke tápanyagot szolgáltat más fajoknak. Ezek a kölcsönhatások a talaj biomban létfontosságúak a talaj funkciói szempontjából, amelyek viszont ökoszisztéma-szolgáltatásokat nyújtanak.

Milyen szolgáltatásokat nyújt a talaj?

A talaj szerkezete és a talaj szerves anyaga a két legismertebb példa, amelyek fontosak az ökoszisztéma-szolgáltatások szempontjából. A talaj szerkezetét[i] meghatározza, hogy a különböző részecskék hogyan állnak össze a talajmátrixban. A talaj a talajrészecskék nagyobb és kisebb összetapadt halmazainak kombinációjából, levegővel és vízzel töltött pórusokból stb. áll. A talajban élő fajok közvetlenül hathatnak a talaj szerkezetére. Például a földigiliszták feltúrják a talajt, ezzel átmozgatják azt és megváltoztatják a talaj szerkezetét. Ennek következtében új pórusok alakulnak ki, mások pedig elzáródnak, így egyes részek tömörebbek lesznek, vagy új élelemforrást teremtenek a talajlakó szervezetek számára. A földigilisztákat az ökoszisztéma mérnökeinek tekintik, mivel tényleg át tudják alakítani a talajt.

A talaj szerkezete kulcsfontosságú tényező a víz körforgása szempontjából is. Szerepe van annak meghatározásában, hogy mennyi vizet tud felvenni és megtartani a talaj, hogyan tisztítja meg azt, ez a víz hogyan tudja táplálni a növényeket, és így tovább. Képzeljük el, mit jelentene a mezőgazdaság, az árvizek vagy az egészségünk szempontjából, ha a talaj nem tudná megtartani vagy megtisztítani a vizet. 

Egy másik példa a tápanyagkörforgás, ami magában foglalja, hogy mennyi szerves anyagot – azaz szenet, nitrogént és foszfort –vesz fel és tárol a talaj. A talajba jutó szén mind szerves eredetű, és ez képezi a talaj táplálékhálózatának alapját. A szerves vegyületeket, például a leveleket és a gyökércsúcsokat a talajban élő szervezeteknek egyszerűbb vegyületekre kell lebontaniuk, mielőtt a növények felhasználhatnák azokat. Egy eléggé bonyolult többlépcsős folyamatban a különböző szervezetek egymás után lebontják az egykor lehullott leveleket vagy ágakat, és olyan szervetlen vegyületekké alakítják át őket, amelyeket a növények fel tudnak venni/használni. Az erdőben lehullott levelek mintegy 90%-át százlábúak, földigiliszták és fatetvek dolgozzák fel. E szervezetek nélkül belefulladnánk az avarba.

Vannak olyan talajbaktériumok, amelyek a légkörben lévő nitrogént ásványi nitrogénné alakítják át, amely elengedhetetlen a növények növekedéséhez. A tápanyagokat a gombák szállítják a talajban az egyik helyről a másikra. Mindezeket a mikrobiális folyamatokat a nagyobb állatok legelése szabályozza, táplálva ezzel a mikrobákat. Ezt a gazdag és bonyolult kölcsönhatást egy jól működő rendszer lényegének kell tekintenünk, amely aztán a fent említett ökoszisztéma-szolgáltatásokat nyújtja számunkra.

Az egészséges talaj tulajdonképpen sokféle előnyt nyújt számunkra. A tápanyagkörforgás például kulcsszerepet játszik az élelmiszer- és rosttermelésben. A vízkörforgással is egyértelmű kapcsolat mutatható ki. Ha megváltozik vagy tönkremegy a talaj szerkezete, az befolyásolja a talaj víztisztítási, vízfelvételi és vízmegtartási képességét is. A talaj tömörödése vagy leburkolása például több árvizet okozhat.

A talaj mikrobiális enzimjeit laboratóriumokban különítjük el, hogy lássuk, hogyan használhatók fel az iparban. Ezek az enzimek helyettesíthetik a vegyi anyagokat, például a papíriparban. Ugyanígy a gyógyszeripar is talajbaktériumokat használ gyógyszerek fejlesztéséhez, beleértve a penicillint[ii] és a sztreptomicint[iii]. 

Eleget tudunk-e a talaj biodiverzitásáról?

A talajbiológia viszonylag fiatal kutatási terület. Ráadásul a talaj egy rejtett környezet, nehéz megfigyelni. Mindezek ellenére hajlamosak vagyunk alábecsülni azt, amit tudunk. Európában jó általános ismereteink vannak arról, hogy az organizmusok mely csoportjai fordulnak elő a talajban, és melyek a talajt alkotó fő fajok. Elég jól értjük, hogy mi hajtja a biodiverzitást, és alapvetően értjük, hogy az emberi talajhasználat miként befolyásolja a talaj biodiverzitását. Számos információforrás áll rendelkezésre a talajról, egyebek mellett a talaj biológiai sokféleségének európai atlasza[iv], amelyet a Közös Kutatóközpont készített el, valamint a talajbaktériumok francia atlasza[v]. 

Azonban az időbeli változás nyomon követéséhez idősorokra van szükségünk a talaj biológiai sokféleségéről. Gyakran védett természeti területekről állnak rendelkezésünkre idősorok, ott pedig azt láthatjuk, hogy a talaj biodiverzitását általában fenntartják és megőrzik. Emellett a jelenleg végzett talajmonitoringok többsége csak a kémiai vegyületeket vizsgálja. A szennyező anyagok mellet nyomon kell követnünk más paramétereket is, és meg kell értenünk, hogy az éghajlatváltozás vagy a  különböző mezőgazdasági módszerek hogyan befolyásolják a talaj biodiverzitását és az ezek által működtetett talajfunkciókat. Európa-szerte számos tanulmány készült, azonban a tudásanyagot nem összegezték olyan módon, hogy Európa-szerte alapértékeket tudjunk meghatározni. 

Általában a talaj, és különösen a talaj biodiverzitása rendkívül hely-specifikus. A hatékony intézkedésekhez gyakran részletesebb és helyspecifikus információkra van szükség, nem csak a biodiverzitásról, a fajok megoszlásáról és az adott helyen megfigyelhető kölcsönhatásokról, hanem például az emberi tevékenységek és az éghajlatváltozás hatásairól is az adott helyen. 

Melyek a fő fenyegetések ma a talaj biodiverzitására?

Számos fenyegetés van, köztük a földhasználati gyakorlatunkhoz kapcsolódó szennyezés. Az intenzív gazdálkodásban használt növényvédő szerek, gyomirtó szerek és más vegyi anyagok hatnak a fajok eloszlására, és károsítják a talaj biodiverzitását. További fenyegetést jelentenek a fizikai változások, például a talaj tömörödése és leburkolása, amikor mesterséges felületekkel, például betonnal vagy aszfalttal borítják be a talajt. A tömörödés csökkenti a pórusokat, és a pórusokban élő állatokat sújtja, míg a talaj leburkolása elvágja a szén és a víz útját a talajba, és a fajok terjedését is csökkenti. 

Mivel kisléptékű és viszonylag lassú folyamat, a talajban élő fajok terjedését gyakran figyelmen kívül hagyják. Hosszabb távon azonban valójában nagyon is aktív terjedés folyik a tájban, ami lehetővé teszi a talaj nagyfokú biodiverzitását. Azzal, hogy a táj szintjén, a felszínen a monokultúrás termeléssel és a tájkép homogenizálásával csökkentjük a biodiverzitást, azt is kockázatjuk, hogy csökken a talaj biológiai sokfélesége.

Az éghajlatváltozás hatásai, például a csapadék jelentős ingadozásai (aszályok vagy árvizek), szintén befolyásolhatják a talaj biodiverzitását. 2018 olyan meleg és száraz év volt, hogy néhány terephelyszínünkön a talajban élő gerinctelen állatok 90–95%-os csökkenését figyeltük meg. Ha következetesen csökkentjük a fajok sokféleségét, az hatással lehet a talaj említett működéseire is.

Mit teszünk Európában a talaj védelme érdekében?

Globális és európai erőfeszítések és kezdeményezések is vannak a talaj védelme érdekében, mint a talajjal kapcsolatos globális partnerség[vi], továbbá uniós politikák és irányelvek vannak érvényben – saját becslésem szerint legalább 18 irányelv, köztük a közös agrárpolitika. Ezek különböző területekkel foglalkoznak, a szennyezőanyag-kibocsátás csökkentésétől kezdve a fenntartható földhasználaton át egészen a szemléletformálásig. E politikák és irányelvek jobb végrehajtása minden bizonnyal jó előrelépés lenne a talaj biodiverzitása szempontjából. Helyi szinten számos intézkedést lehetne hozni, mint a műtrágya- és növényvédőszer-használat csökkentése, valamint a mezőgazdasági talajon a precíziós gazdálkodás bevezetése. 

A fenntartható fejlődési célok közel fele kapcsolódik a talajhoz, legyen szó a tiszta vízről, az éghajlatváltozás mérsékléséről vagy az éhezés felszámolásáról; egészséges talaj nélkül nem lehet elérni ezeket a fenntartható fejlődési célokat.

David Russell

Talajzoológiai részleg, mezofaunával foglalkozó egység

Senckenberg Természettörténeti Múzeum, Görlitz, Németország