Bioróżnorodność gleb użytkowanych rolniczo MONIKA KOWALIK Warsztaty naukowe p.t. : Ocena gleb użytkowanych rolniczo z uwzględnieniem prawidłowego funkcjonowania ekosystemów glebowych oraz wskazanie działań zapobiegających procesom degradacyjnym Puławy Lublin 29 listopada 2016 r.
Plan prezentacji 1. Czym jest i czy jest potrzebna bioróżnorodność? 2. Ile i jakie organizmy można znaleźć w glebie? 3. Jak użytkowanie gruntów wpływa na bioróżnorodność? 4. Czy istnieją regulacje prawne dotyczące ochrony bioróżnorodności w glebach?
Bioróżnorodność - pojęcie Słownik PWN - różnorodność biologiczna, bioróżnorodność - zróżnicowanie żywej przyrody na wszystkich poziomach jej organizacji (materiału genetycznego, populacji i gatunków, oraz ekosystemów). Konwencji CBD ONZ (Convention on Biological Diversity) obejmuje różnorodność genetyczną wewnątrzgatunkową, międzygatunkową i różnorodność ekosystemów. Definicja wg CBD jest podobna do definicji zaproponowanej przez E.O. Wilsona (1992) zróżnicowanie organizmów, rozpatrywanych na wszystkich poziomach organizacji przyrody, od odmian genetycznych w obrębie gatunku, poprzez rodzaje, rodziny, rozmaitość, jeszcze większe jednostki systematyczne, a także rozmaitość ekosystemów zarówno zespołów organizmów żyjących w określonych siedliskach, jak i samych warunków fizycznych, w których żyją. Termin biological diversity (różnorodność biologiczna) - użył po raz pierwszy amerykański biolog i działacz na rzecz ochrony przyrody R.F. Dasmann już w latach sześćdziesiątych XXw. (w nauce w latach 80-tych)
Edafon Zespół organizmów zasiedlających glebę bakterie, grzyby, pierwotniaki, nicienie, wrotki roztocze, niesporczaki, skoczogonki (Tardigrada Niesporczaki) http://globalsoil.biodiversity.org stonogi, pająki, zaleszczotki, chrząszcze, wije, ślimaki, mrówki, kosarze dżdżownice, krety, królik, gryzonie
Fakty W jednej łyżeczce gleby można znaleźć ok. 10 000 różnych gatunków mikroorganizmów. W 1881 roku Karol Darwin napisał o dżdżownicach: Pług jest jednym z najstarszych i najbardziej cennych wynalazków człowieka, ale już przed nim glebę regularnie orały dżdżownice i nadal orzą. Prawdopodobnie mało jest innych zwierząt, które odegrały tak znaczącą rolę w historii Ziemi, jak te nisko zorganizowane stworzenia. 80 000 dżdżownic na 1 ha gleby ogrodowej Masa dżdżownic z 1 ha = masie 1 krowy (0,5-1t /ha w najżyźniejszych siedliskach) Rocznie 21-28 t próchnicy / ha 70 krotność masy ciała w próchnicy przerabia dżdżownica/ rok
Fakty dot. dżdżownic 1. Głębokość ingerencji do 1m. 2. Dżdżownice żywią się resztkami organicznymi i mineralnymi cząstkami gleby+ enzymy trawienne = koprolity kompleksy iłowo próchniczne. 3. Zgodnie z analizami, w glebach gdzie bytują dżdżownice jest znacznie więcej pierwiastków niezbędnych dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin, niż w glebach pozbawionych tychże organizmów. 4. Dzięki dżdżownicom obserwuje się w glebie (zmiennie, zależnie od warunków glebowych i zawartości składników pokarmowych).: 5 razy więcej azotu, 7 razy więcej fosforu, 11 razy więcej potasu, 2 razy więcej magnezu 4 razy więcej wapnia.
Zagrożenia Główne czynniki wpływające na utratę bioróżnorodności na obszarach lądowych to zmiany siedliskowe wywołane przez: Sposób użytkowania oraz zmiany użytkowania gruntów Zmiany klimatu Inwazja obcych gatunków Nadmierne eksploatowanie zasobów Zanieczyszczenie Millenium Ecosystem Assessment (MEA,2005)
Bioróżnorodność a rolnicze użytkowanie Opracowano na podstawie: Wall, Diana H.; Nielsen, Uffe N.; Six, Johan (2015): Soil biodiversity and human health. w: Nature 528 (7580), s. 69 76. DOI: 10.1038/nature15744. Rysunek. Koncepcja ilustrująca jak decyzje dotyczące typu użytkowania gruntów i zarządzania nim są powiązane z wpływem na zdrowie człowieka poprzez oddziaływanie na bioróżnorodność gleb. Na różnorodność biologiczną gleb wpływają silnie czynniki zewnętrzne takie jak: zmiany klimatu i depozycja azotu, ale także przez zarządzanie użytkowaniem gruntów. Intensywne użytkowanie gruntów może zmniejszyć różnorodność i zagęszczenie pożytecznych organizmów, które kontrolują szkodniki i patogenów, co wpływa negatywnie na stan zdrowia roślin, zwierząt i ludzi. Przyjęcie mniej intensywnych praktyk uprawy (z prawej), wpływa pozytywnie na stan zdrowia roślin, zwierząt i ludzi, ponieważ liczba pożytecznych gatunków przewyższa ilość gatunków szkodników i patogenów. Ponadto różnorodność biologiczna gleby może pomóc w łagodzeniu skutków czynników zewnętrznych destabilizujących funkcjonowanie ekosystemu. Prognozy dla liczby ludności na świecie : 7,2 mld 2016 9,7 mld 2050* (ONZ)
Zmiany użytkowania gruntów wg województw 2005-2014 użytki rolne - grunty orne użytki rolne razem 25.00% 20.00% grunty leśne oraz zadrzewione i zakrzewione razem grunty zabudowane i zurbanizowane razem 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% -5.00% Opracowanie własne na podstawie Banku Danych Regionalnych GUS (dostęp 14.VI.2016)
Główne czynniki wpływające na bioróżnorodność w rolnictwie 6 podstawowych czynników wpływających na rodzimą bioróżnorodność dzisiejszego krajobrazu rolniczego: (1) uwarunkowania historyczne (6) polityka i regulacje (2) zmiany w środowisku (5) poziom technologiczny i wiedza (3) gospodarka (4) system wartości i świadomość w społeczeństwie;
Warianty bioróżnorodności w rolnictwie (1) zasoby genetyczne roślin, uprawnych i dzikich, rosnących na GO oraz TUZ. zasoby genetyczne: zasobów genetyczne zwierząt: domowych, upolowanych, dzikich, hodowlanych ryb i innych organizmów wodnych, zasoby genetyczne drobnoustrojów, których środowiskiem życia jest gleba.
Warianty bioróżnorodności w rolnictwie (2) Elementy różnorodności biologicznej, które obsługują funkcje ekosystemu, na których opiera się rolnictwo. Organizmy przyczyniają się do: Obiegu składników pokarmowych Regulacji szkodników i występowanie chorób Zapylania Ograniczenia ilości zanieczyszczeń Regulacji cyklu hydrologiczne go Wpływają na klimat Wpływają na sekwestrację węgla
Warianty bioróżnorodności w rolnictwie (3) Czynniki abiotyczne Lokalne warunki klimatyczne Czynniki fizyczne wpływające na strukturę i funkcjonowanie ekosystemów, które mają decydujący wpływ na różnorodności biologiczną w rolnictwie Czynniki chemiczne wpływające na strukturę i funkcjonowanie ekosystemów, które mają decydujący wpływ na różnorodności biologiczną w rolnictwie
Warianty bioróżnorodności w rolnictwie (4) Wymiar społeczno-gospodarczy i kulturowy: różnorodność biologiczna na obszarach rolniczych jest w dużej mierze kształtowana i utrzymywana przez działalność człowieka oraz praktyki stosowane w poszczególnych systemach gospodarowania (intensywny, bezorkowy). Wymiary te obejmują tradycyjną i lokalną wiedzę na temat różnorodności biologicznej w rolnictwie, czynniki kulturowe oraz turystykę na obszarach wiejskich.
Korzyści ekonomiczne dla światowej gospodarki wynikające z działań związanych z bioróżnorodnością gleb Działanie Organizmy odpowiedzialne za dane działanie Korzyści dla światowej gospodarki z bioróżnorodności (mld $/rok) Odzyskiwanie Różne organizmy saprofityczne i bezkręgowce ściółkowe (detrytusożercy), grzyby, bakterie, odpadów promieniowce i inne mikroorganizmy 760 Procesy glebotwórcze Zróżnicowanie organizmów glebowych sprzyja procesom glebotwórczym np. dżdżownice, grzyby 25 Wiązanie azotu Biologiczne wiązanie azotu przez bakterie azotowe 90 Bioremediacja związków chemicznych Biotechnologia Biokontrola szkodników Utrzymanie różnorodności biologicznej w glebie i wodzie jest konieczne do kontynuowania i poprawy efektywności bioremediacji i oczyszczania biologicznego 121 Blisko połowa aktualnych korzyści ekonomicznych w biotechnologii związanej z rolnictwem ma związek z wykorzystaniem bakterii wiążących azot i przemysłem farmaceutycznym 6 Gleba jest mikrosiedliskiem dla naturalnych wrogów szkodników, organizmy glebowe (np. mikoryzowe) mają wpływ na odporność i chronią organizm gospodarza przed patogenami. 160 Zapylanie Wiele owadów zapylających może mieć fazę edaficzą w ich cyklu życia 200 Pokarm dla innych organizmów RAZEM Np. grzyby, dżdżownice, drobne stawonogi i in. 180. Źródło: Gardi, Ciro; Jeffery, Simon (2009): Soil biodiversity. JRC Scientific and Technical Reports. Luxembourg: EUR-OP 1542 Wymierne STRATY związane z utratą bioróżnorodności???
Liczba badań Liczba badań potwierdzających, że rolnictwo ekologiczne ma wpływ pozytywny (zielony słupek), negatywny (czerwony słupek) lub nie stwierdzono oddziaływania (białe kółko) na różnorodność biologiczną różnych grup zwierząt i roślin w porównaniu do rolnictwa tradycyjnego. Na podstawie analizy 95 publikacji naukowych. Źródło: Opracowanie Research Institute of Organic Agriculture (FiBL)- Austria
Istotne zagrożenie wg Strategii Ochrony Gleb KE w Tematycznej Strategii Ochrony Gleb (2006) wśród najistotniejszych zagrożeń dla jakości gleb i jej funkcji uznała: Zmniejszenie bioróżnorodności Ubytek materii organicznej Zagęszczenie Zasolenie Zanieczyszczenie Zasklepianie / zabudowa, Erozja Osuwiska Pustynnienie
PODSUMOWANIE Nieprzemyślana degradacja elementów stanowiących o bioróżnorodności może nieść za sobą trudne do przewidzenia (również ekonomiczne) konsekwencje. Zróżnicowane organizmy glebowe mają korzystny wpływ na niezliczoną liczbę procesów zachodzących w glebie m.in. ochronę przed szkodnikami. Zmiany związane z zachwianiem równowagi gatunkowej na danym obszarze powodują nieodwracalne skutki nie tylko przyrodnicze, ale i produkcyjne.
Warte zobaczenia: Global Soil Biodiversity Atlas,, 2016 http://bookshop.europa.eu/en/global-soil-biodiversity-atlas-pblbna27236/downloads/lb-na-27236-en- N/LBNA27236ENN_002.pdf?FileName=LBNA27236ENN_002.pdf&SKU=LBNA27236ENN_PDF&CatalogueNumber=LB-NA- 27236-EN-N Film: Pamiętnik dżdżownicy: https://vimeo.com/17563063
http://nature.com Monia Kowalik, dr Zakład Gleboznawstwa Erozji i Ochrony Gruntów Instytut Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy Ul. Czartoryskich 8 24-100 Puławy e-mail: mkowalik@iung.pulawy.pl Tel. 81 4786 776 Fb: iungpib