řízená krajina

6. Řízená krajina
Řízená krajina vzniká rozšiřováním ploch řízených struktur v krajině (agroekosystémů, sídel, komunikací apod.) na úkor stávajících (přirozených, přírodních, neřízených) ekosystémů krajiny. V typické dnešní podobě (většina území Evropy, sev. Ameriky aj.) ji tvoří krajinná matrice složená z agroekosystémů včetně produkčních lesů (60 - 90% plochy), s vtroušenými ploškami přírodních nebo produkčně nevyužívaných ekosystémů, urban - industriálních systémů, komunikací apod. Krajinná ekologie vznikla spojením geografie a ekologie a využívá se jako vědecká základna pro plánování a řízení krajiny, pro ochranu krajiny a její obnovu. Krajinná ekologie studuje prostorové struktury a funkce krajiny, její heterogenitu a krajinné rysy, jejich vývoj a dynamiku, výměny mezi jednotlivými krajinnými složkami, management a využívání krajiny (to je úzce spojeno se sociologií, psychologií, ekonomií, geografií a kulturou). Také studuje vzájemné vztahy mezi krajinou a ekologickými procesy. Samo slovo krajina (landscape) bylo poprvé použito v knize žalmů jakožto vizuálně estetické vnímání struktur zemského povrchu asi v tom smyslu, jak bylo i později používáno v literatuře a umění. Druhý význam slova krajina jsou vzory a vzájemné vztahy mezi povrchovými rysy Země, půdou a vegetací. Tento pojem byl později rozšířen i na rysy vytvořené člověkem jako jsou plantáže, pole, živé ploty, cesty, budovy apod. Krajinné struktury jsou ovšem trojrozměrné, zahrnují i půdu a přízemní vrstvu atmosféry a v tomto pojetí je krajinná ekologie vlastně ekologií ekosystémů vyšších hierarchických úrovní.
Tradiční řízení zemědělských systémů, které neuvažovalo kontext celé krajiny, ale jen konkrétní pozemky, a jehož řídící premisou byla maximalizace výnosů, vedlo k mnoha problémům (viz kap. 13). Musíme tedy vyvinout holistický pohled na úrovni celé zemědělské krajiny, v němž budou agroekosystémy jen jednou z funkčních součástí celé krajiny, kde všechny složky vzájemně interagují. Je to asi jako jednotlivé buňky (agroekosystémy) fungují pouze v rámci větších celků, tkání a orgánů a jejich vzájemnou spoluprací se teprve vytváří fungování integrálního jedince (zemědělské krajiny). Vzniká tak zemědělská geoekologie jako jedno z odvětví krajinné ekologie. Ta studuje procesy probíhající na vysoké hierarchické úrovni zemědělské krajiny, kde již nerozlišujeme jednotlivé jedince (stromy, keře, živočichy), ale větší krajinné celky (pole, les, rybník, vodní tok, povodí, obec apod.). Z těchto procesů zmiňme např. vyhledávání pozemků škůdci i bioregulátory (což souvisí např. s krajinnou diverzitou), vzájemné interakce mezi ekosystémy (migrace škůdců i bioregulátorů mezi agroekosystémy a refugii, zimovišti apod.), transporty energomateriálových toků (eroze, únik agrochemikálií, imisní poškození agroekosystému). Uspořádání a tvar krajinných složek v prostoru a jejich dynamika v čase jsou určující pro mikroklima, rozmístění a kvalitu refugií škůdců i bioregulátorů, zachování potravních sítí, modifikují produkční, ochranné, rekreační aj. funkce krajiny a jsou rozhodující pro udržení celého systému včetně biodiverzity. Podrobný výklad krajinné ekologie s mnoha příklady týkajícími se zemědělské krajiny viz Forman & Godron (1993).
Farmy nejlépe fungují, pokud existují ve vysokém stupni krajinné harmonie. Roste balík vědomostí o tom, jak jsou funkce agroekosystémů ovlivněny uspořádáním krajiny (co sousedí s čím, jaké jsou tvary krajinných prvků a typy interface apod.). Zemědělskou krajinu určuje množství proměnných: stupeň intenzity farmaření, jak jsou zdroje alokovány mezi pozemky, jaké jsou pěstitelské systémy či krajinná textura. Také kulturně-historické události formují zem. krajinu: dobře je to patrné na tom, zda jsou pozemky utvářené geografickými gradienty (jako je reliéf, půdní typy) nebo historickými souvislostmi (vlastnictví – geometrické tvary, odělení lesnických ploch). Např. v Evropě byl ve středověku rozšířen alejový systém s úzkými a dlouhými pozemky oddělenými živými ploty, to se změnilo s nástupem rotací a rozšířením chovu skotu. Drobné vlastnictví také brání budování velkých prozemědělsky orientovaných struktur, hlavně facilitativních (vegetační koridory toků, větrolamy apod.). Na rozdíl od toho závlahy fungují, protože jejich dopad je ihned patrný. Stejně tak jako špatně vedená farma může být semeništěm škůdců a chorob, stejně tomu může být u špatně řízené krajiny (Wojtkovski 2006).
Jeden z aspektů zem. krajiny je průměrná intenzita jejího využívání. V tomto ohledu existuje kontinuum od krajin málo intenzivních (stáda dobytka se pohybují na velké vzdálenosti) po intenzivní (skoro celá plocha je intenzivně využívána, i svažité plochy jsou pod kultivací základních plodin). Vedle toho krajiny mimo toto spektrum: např. malé plošky intenzivně využívané ve velké skoro přírodní krajině (některé typy kočovného polaření). Podle některých ekonomických teorií je stupeň intenzity využívání krajiny založen na marginálních ziscích (tj. ziscích získaný navíc po vložení nějakých dodatků). Když marginální zisk klesá, vyhledá se jiný pozemek a to vede k takovému využití pozemků, kdy jsou marginální zisky všude přibližně stejné. Ovšem protože tomu tak často není, jsou určitě i další faktory, které určují charakter zemědělských krajin (např. topografie, zemědělské systémy, náklady na sklizeň, erozní rizika, infrastruktura apod.). Kardinální otázkou je, zda je výhodnější: 1) menší oblasti vysoce intenzivního zemědělství obklopené nedotknutými přirozenými ekosystémy nebo: 2) rozsáhlé oblasti málo intenzivní kultivace? Poslední údaje (Vandermeer et Perfecto, 2005) naznačují, že první řešení je lepší (Wojtkovski 2006).
Typy zem. krajin: 1) geometrické a 2) topografické. U geometrických krajin jsou dominantní obdélníkové či kruhové tvary pozemků, rovné linie (souvisí s lineárním pohybem mechanizace), častější jsou v rovinatých krajinách, ale i v členitých. V topografických krajinách jsou tvary závislé na vlastnostech terénu – vrstevnicích, půdních typech apod. a jsou častější v hornatých oblastech. V závislosti na typu pěstitelských systémů jsou krajiny uniformní (nejlépe patrné je to na rozsáhlých lánech monokultur, více textury dodá, když se střídají různé kultury nebo když jsou rozsáhlé lány agrobiodiverzní) nebo fragmentované (např. malá monokulturní pole oddělená koridory, sady, s lesy mezi poli apod.), zlváštním typem je agrolesní krajina (ta může být velmi neuniformní a texturně složitá, když je složena z různých agrolesních agrotechnologií a nebo vysoce uniformní jako v případě brazilských stíněných systémů s kakaovníkem či kávovníkem) (Wojtkovski 2006).
Vzájemné vztahy mezi ekosystémy: krajina je protkána sítí vzájemných vztahů mezi jednotlivými ekosystémy. Komplementarita se projevuje ve facilitativních účincích a lze ji vysvětlit teorií specifických interakčních zón (viz kap. 2, ale na takto vysoké hierarchické úrovni je více možností). Jednoduché SIZ: jeden ekosystém má jeden dominantní vliv: např. facilitativní vliv jako zdroj predátorů sahá do určité vzdálenosti, proto při použití tohoto jednoduchého SIZ je potřeba, aby zem. pozemky byly malé. Rozšíření a podpora SIZ: je zvýšení dosahu nebo účinku, např. parkové systémy nepůsobí jako větrolam, ale umístěny v rámci větrolamů jejich účinek zesilují. Nebo: kvetoucí krycí plodina přiláká predátory, ale musí být nablízku ekosystém, který je jejich zdrojem. Mnohočetné SIZ: zahrnují vnitřní interakce, jako např. na obr. 17.4 je systém lesních pásů a větrolamů, který vymezuje 3 pozemky a ochrana proti větru je v každém ještě posílena jeho vnitřním uspořádáním (v pozemku vlevo je to systém menších, třeba sezónních větrolamů, uprostřed je naznačen parkový systém a vpravo klastr větru odolných plodin). Sezónní větrolamy (uprostřed) mohou sekundárně sloužit jako koridory pro pohyb predatorního hmyzu, parkové stromy (uprostřed) zase jako stanoviště ptáků a klastr (vpravo) jako stanoviště (Wojtkovski 2006).
Podobně jako je u víceplodinových systémů mnoho možností jak je uspořádat, tak i zde na úrovni krajiny jsou milióny možností, jak uspořádat krajinné prvky. Správně umístěný prvek (tj. s ohledem jak na stanovištní vlastnosti tak na uspořádání okolních prvků) může mít výrazný produkční či facilitativní vliv. Záleží přitom na DAPs, SIZ a komplementaritě mezi krajinnými prvky. Základní typy uspořádání krajin jsou: a) centrální (zde jsou uprostřed obvykle 1-2 intenzivně obhospodařované plochy, na nejlepší půdě a dále od středu jsou méně intenzivní plochy či auxiliární ekosystémy; vše muže být i naopak, ve středu jsou facilitativní ekosystémy jako sady, lesy a radiálně od centra paprskovitě uspořádané pruhy stejného typu, ty vymezují zem. plochy – často s rotací mezi sousedními plochami), b) farma nebo vesnice uprostřed: podobný cirkulárnímu modelu, ale uprostřed není ani intenzivní zem. pole ani produkčně nevyužívaná plocha, ale farma nebo vesnice (a opět nejintenzivnější plochy jsou blíže k centru a méně významné jsou situovány dále, např. v Evropě bývalo běžně toto uspořádání: domovní zahrádky uvnitř vesnice, vně nich pak smíšené sady, ještě dále obilná pole, dále pastviny a zcela na okraji pak lesy) a 3) roztroušené (tam, kde je dramatická topografie, se plochy podobných plodin vyskytují roztroušeně v místech, kde je to pro ně vhodné, farmář tak vlastní řadu pozemků často daleko od sebe – např. ve vých. Africe, podobné uspořádání vidíme v krajinách s kočovným polařením) (Wojtkovski 2006).
Jednou z otázek krajinné agroekologie je, jak farmáři dokázali přizpůsobit zemědělské systémy krajině. Dosáhnout žádaného krajinného vzoru je možné kombinací čtyř přístupů: 1) buď agrolesy nebo oddělené systémy farma-les (farm forestry), 2) typ pozemku (geometrický nebo topografický), 3) hranice mezi pozemky jasné nebo rozmazané (fuzzy), 4) pozemky jsou uspořádané nebo bez vnitřního uspořádání. Tak docílíme celkem 16 různých krajinných motivů.
Zatímco agrotechnologie poskytují dosti přesnou představu o uspořádání plodin, potřebě dodatků včetně lidské práce, jsou zhruba známa rizika i produkční potenciál, jít cestou ne tak dobře definovaných alternativ je podobné jako vydat se na cesty bez mapy, kompasu a předchozí znalosti krajiny. Obdobně nebezpečné může být tvořit zemědělskou krajinu bez pravidel. Základní pravidla jsou tři: 1) pěstovat plodiny na těch místech, kde se jim daří nejlépe, 2) pokud to neodporuje prvnímu pravidlu, tak nejcennější plodiny pěstovat na nejlepších místech a 3) uspořádat plodiny a jejich populace tak, aby se překrývaly (nebo zvyšovaly) SIZ ochrany rizik. Zjemněním těchto pravidel může být např.: pokud jsou různé plodiny komplementární, pěstovat je v jemném vzoru, pokud kompetitivní, v hrubém (skupiny); přitom např. ve vlhčím stanovišti mohou být dvě konkrétní plodiny více facilitativní (zde můžeme použít interkroping) a v sousedním sušším pozemku kompetitivní (zde použijeme monokultury) (Wojtkovski 2006).
6.1 Vznik a struktura zemědělské krajiny, základní pojmy
Pro utváření krajiny jsou významné následující krajinotvorní činitelé: klima (viz kap. 3), fyziografe (která je sama výsledkem zejména procesů: tektonických, erozních, ukládání hmot, pohybu ledovců aj.), vývoj půd (který je záviský zejména na 5 půdotvorných činitelích: matečný materiál, klima, topografie, biota a čas - viz kap. 9), osídlení organizmy (které závisí jak na historických procesech tak na současných interakcích mezi organizmy i na interakcích mezi ekosystémy v krajině) a disturbanční režim (přírodní narušení: požáry, záplavy, sopečná činnost, hurikány atd. a antropogenní narušení). Zemědělská krajina vzniká se vznikem zemědělství a je olivněna převážně disturbančním působením člověka (převážně zemědělskou a lesnickou činností). Působení člověka je v evoluční historii země krátké a náhlé. Zobrazíme - li 3.5 miliardy let evoluce života na zemi jako rok s 365 dny, pak se první člověk objevil 31. prosince v 6 hodin odpoledne a zemědělství minutu před půlnocí. Hlavní disturbanční působení člověka je dáno: konverzí stávajících ekosystémů do agroekosystémů (tam, kde je klimaxovým biomem les je nejvýznamnější odlesnění), energomateriálové vstupy dodatků (fosilní paliva, agrochemikálie) a sklizeň (= odstraňování velké části biomasy).
V krajinném pohledu rozlišujeme tři základní krajinné složky: plošky, koridory a krajinnou matrici. Plošky jsou plošné části zemského povrchu lišící se od matrice vzhledem. V zemědělské krajině jsou typické obdělávané plošky jako jsou pole nebo produkční lesy. V původních zemědělských systémech kočovného polaření jsou plošky nestabilní, po čase jsou opuštěny, ponechány sukcesi a vzniká dynamický stav neustálého narušování a opětovného osidlování druhy původní bioty. Později, s růstem populační hustoty obyvatelstva, byla doba úhoru zkracována a úhorový systém byl nahrazen střídáním jednoletých plodin na orné půdě a víceletých porostů (luk a pastvin) a později střídáním plodin, což bylo umožněno zavedením agrochemikálií. Tento proces byl spojen s rozšiřováním obdělávaných plošek, až již tyto vytvoří krajinnou matrici. Zbytkové plošky vznikají narušováním okolní krajinné matrice (a ponecháním plošky přírodním procesům). Mohou připomínat původní biotopy, ale obvykle mají mnohem nižší počet druhů (jsou jimi např. některé remízky). Plošky vzniklé heterogenitou prostředí (např. mokřady) bývají stabilní. Dalšími ploškami jsou např. sídla. Počet druhů obývajících plošku záleží na její velikosti, izolovanosti, stáří i na její heterogenitě a narušení. Pro změny druhového složení plošky jsou významné: velikost plošky (určuje podíl druhů vnitřku), tvar plošky (čím více se liší od kruhu, tím větší podíl ekotonů ku vnitřní ploše), orientace delší strany k hlavním migračním směrům, ale i počet a konfigurace plošek v krajině (počet, rozptýlenost, vzájemná podobnost, oddělení zcela jinými ploškami, které vytvářejí migrační bariéry) apod. Okrajový efekt ekotonů je výraznější tam, kde je vysoká jeho kvalita, orání až k lesu, toku apod. („ostrý“ ekoton) jsou obecně nepříznivé, zachování porostního pláště z keřů a lemů vytrvalých bylin je příznivé.
Koridory jsou úzké pruhy země lišící se od matrice na obou stranách. V zemědělské krajině jsou běžné: zídky, větrolamy, ploty a jejich doprovodná vegetace, silnice, příkopy, břehy (toků, kanálů). Koridory rozdělují i spojují. Vznikají stejně jako plošky narušením (průseky pod energovody), zbytkové koridory vznikají narušením okolní matrice, liniovou heterogenitou prostředí (podél vodních toků), dále můžeme rozlišit pěstované koridory (živé ploty) nebo regenerující koridory (vznikají zarůstáním narušených pruhů). Většina koridorů má středové pásmo a dva okraje, liší se křivolakostí a spojitostí (mezerovitost ovlivňuje mnoho parametrů). Mezi nejvýznamnější koridory zemědělské krajiny patří živé ploty (v širokém slova smyslu): mohou být vysazované, regenerující nebo zbytkové, podporují velký počet druhů (až 600 druhů rostlin ve Velké Británii). Od matrice se liší mikroklimatem (mírní rychlost větru, osluněná strana teplejší, zastíněná vlhčí), usazují sediment, udržují na jaře sníh, hrají roli refugia bioregulátorů i škůdců, vyznačují hranice vlastnictví, další role: zajištění palivového dříví, doplňkový sběr bezinek nebo šípků, snižují erozi a odtok živin, mají kladný vliv na estetiku krajiny apod. Koridory podél vodních toků jsou dalším příkladem koridorů, které mají zásadní vliv na krajinu jako celek. Regulují tok vody, minerálních živin a sedimentu. Svoje role (zabránění erozí břehů, odtoku minerálních živin, vliv na kvalitu vody, snižování usazování sedimentu v korytu = protizáplavová role, šíření živočichů a rostlin) plní jen, mají-li určitou kvalitu (tj. zahrnují-li oba břehy, a celou říční terasu alespoň na jedné straně toku).
Matrice je nejspojitější z krajinných složek a zaujímá v krajině největší plochu. Hraje v krajině dominantní úlohu stejně jako edifikátory jejích společenstev. Někdy je těžké matrici určit; tak např. v zemědělské krajině je tzv. agrourbánní matrice často velmi nespojitá, monokultury se mozaikovitě střídají a jsou oddělené mnoha koridory (silnic, cest, živých plotů, toků). Charakteristiky matrice jsou: poréznost (= počet plošek, čím vyšší, tím větší ovlivnění matrice ploškami, tím vyšší role okrajového efektu, čím nižší, tím izolovanější jsou plošky) a topografie (sklonitost určuje využití plošek – na mírných svazích se dají pěstovat jednoleté plodiny na orné půdě, na větších svazích vytrvalé plodiny, na ještě větších produkční lesy, nejsvažitější již nelze využívat).
Přírodní krajina je krajina, v níž se ve větší míře neprojevují lidské vlivy. Je v ní málo plošek a ty vznikly přírodními disturbancemi nebo heterogenitou prostředí, koridory jsou téměř výhradně podél vodních toků, biomasa se nachází poblíž možného maxima, rychlost fotosyntézy je vysoká, ale vysoká je i dekompozice, čistá produkce společenstva (tj. čistý přírůstek biomasy za rok) je minimální. Krajinné vzory (= časoprostorové uspořádání krajinných prvků) bývají dynamické, přírodní disturbance jsou střídány sukcesní obnovou. Obhospodařovaná krajina je první fází vývoje antropogenních krajin s převládajícím extenzivním využíváním. Objevují se lidská obydlí, koridory komunikací, spojitost matrice klesá na úkor obdělávaných plošek (jimiž jsou hlavně extenzivní pastviny a produkční lesy), objevují se poruchy cyklů minerálních živin (např. po těžbě dřeva), ubývá původních druhů, zejména těch, co potřebují rozsáhlé plochy, čili spojitou matrici, na druhé straně přibývá počet druhů zavlečených úmyslně (produkční druhy) i neúmyslně (antagonisté produkce). V obdělávaných krajinách již převládají agroekosystémy nad ostatními ekosystémy krajiny. Zbytky původních plošek jsou již silně devastovány, lidská sídla koncentrovaná do vesnic, produkce sklízené biomasy je velmi vysoká, vyplavování živin a erozní ztráty dosahují maxima, klesá podíl původních druhů na úkor nepůvodních, klesá podíl druhů netolerujících antropogenní zátěž prostředí na úkor tolerantních. Zejména intenzivně obdělávané krajiny se vyznačují statickými krajinnými vzory a „hrubozrnnou“ texturou. Další fáze vývoje antropogenních krajin jako jsou příměstské krajiny (směsice sídel, obchodních a průmyslových center, obdělávaných ploch a zbytků přirozené vegetace) a městské krajiny (zbytky vegetace jsou jen v parcích a roztroušené mezi zástavbou) již agroekologii příliš nezajímají.
Sukcese je ekologický jev, který má klíčový význam pro pochopení zemědělských stanovišť. Dlouho se studuje sukcese na opuštěných zemědělských polích. Zde prochází flóra několika stádii počínaje jednoletými rostlinami, potom následují dvouleté a vytrvalé byliny a vývoj keřových a stromových forem může trvat celou řadu let. Záleží to na přístupnosti a disperzi rozmnožovacích orgánů těchto rostlin. V zemědělských ploškách však opakovaná narušení formou agrotechnických opatření této sukcesi brání. Změny zemědělských technologií silně ovlivňují flóru obdělávaných plošek. Z nich nejvýznamnější byly například: zavedení umělých hnojiv (které umožnilo střídání jednoletých plodin nepřerušené různými typy úhorů), dále potom nástup mechanizace a pesticidů.
Diverzita krajiny je její rozrůzněnost. Lze ji hodnotit indexy diverzity obdobně jako v synekologii. Tak např. Shanon-Wieverův index diverzity: H = -( pi log pi, kde Pi je je pravděpodobnost výskytu i-tého prvku (složky) v krajině. Pi se spočítá poměrem plochy i-té složky (např. plocha pšeničného pole, škarpy, živého plotu, rybníka, cesty, zahrady, lesa, remízku apod.) ku ploše celé krajiny. Dále můžeme hodnotit vyrovnanost krajiny jako J = H / log S