Historia ukryta w glebie

– Glebę traktuję jako archiwum, pewną formę środowiskowej przechowalni informacji, która pozwala nam cofnąć się dziesiątki tysięcy lat. Poznanie zawartości tego archiwum pomaga nam zrozumieć paleośrodowisko i przewidywać, w jakim kierunku mogą zmierzać w przyszłości zmiany środowiskowe. I to właśnie ten aspekt wiedzy, a konkretnie rekonstrukcje paleośrodowiskowe, interesują mnie najbardziej – mówi dr Jarosław Waroszewski z Instytutu Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska UPWr.

Na początku swojej pracy naukowej dr Waroszewski zajmował się głównie glebami górskimi Sudetów i Alp, rekonstruując ich fazy ewolucyjne. W późniejszym okresie skupił uwagę na lessach, ich pochodzeniu, a także nad wpływem domieszki lessów na rozwój gleb.

– Nadal jestem osadzony mocno w tworzywie lessowym. Wraz z doktorantką, Aleksandrą Lobą wykorzystujemy narzędzia izotopowe (¹⁰Be oraz ^239+240Pu) do szacowania długo– i średnioterminowej erozji w krajobrazie lessowym Wzgórz Trzebnickich. Staramy się ustalić chronologię zdarzeń erozyjnych i wykazać wpływ tych procesów na zmiany w morfologii gleb oraz uchwycić tempo spłycania żyznej pokrywy lessowej i odsłaniania głębszych materiałów geologicznych o dużo niższej żyzności.

Ostatnio swoje zainteresowania związane z procesami denudacyjnymi dr Jarosław Waroszewski przeniósł bardziej na północ w rejon koła podbiegunowego, gdzie razem doktorantką, Aleksandrą Kot działa naukowo na Islandii.  

– Islandia to bardzo aktywna wulkanicznie wyspa, charakteryzująca się dużą dynamiką eoliczną i znaczną aktywnością procesów masowych. Interesuje nas więc, jak erodowane są materiały piroklastyczne, czyli mające wulkaniczne pochodzenie, które podobnie jak lessy, są bardzo podatne na erozję wodną – mówi dr Jarosław Waroszewski i tłumaczy, że Islandia jest rejonem ciekawym badawczo ze względu na zmiany, jakie obecnie tam zachodzą.

– Na Islandii oprócz kwestii erozji interesuje nas też reakcja środowisk subpolarnych na zmiany klimatyczne oraz zmiany użytkowania terenu, będące odzwierciedleniem wewnątrzspołecznych potrzeb. Obecnie pogłowie owiec na Islandii maleje, co jest bezpośrednim następstwem zmiany przyzwyczajeń żywieniowych mieszkańców wyspy, ale i turystów. Intensywnie użytkowane pastwiska przechodzą w tryb ekstensywny lub są wyłączane z wypasu. Do śledzenia następstw tych modyfikacji używamy gazów cieplarnianych oraz węgla wodorozpuszczalnego, które najbardziej dynamicznie odzwierciedlają trendy takich zmian. Przyglądamy się zatem szczegółowo, jak te tereny funkcjonują po zmianie użytkowania i czy mogą być takimi „hot spotami” emisji gazów – tłumaczy dr Waroszewski, który w swoich badaniach idzie również jeszcze dalej na północ – na Spitsbergen, bo interesują go rejony polarne jako te, które najszybciej reagują na zmiany środowiskowe.

– Jeśli na przestrzeni ostatnich dwustu lat średnia temperatura wzrosła średnio o ok. 1 stopień Celsjusza i dostrzegamy szereg modyfikacji klimatycznych, to w pierwszej kolejności zareagują na to właśnie tereny polarne, w tym te występujące na obszarach górskich, np. alpejskich, bezpośrednio przy lodowcu, w tak zwanej strefie proglacjalnej. Tereny polarne przechowują bardzo duży zasób materii organicznej i jej uwolnienie w perspektywie najbliższych dziesięcioleci może mieć znaczny wpływ na globalną perspektywę klimatyczną. To wyzwanie, które dopiero nas czeka.

W swojej habilitacji dr Jarosław Waroszewski koncentruje się jednak na lessach. – Habilitacja szeroko dotyka problematyki płytkich pokryw lessowych, poniżej 2 metrów miąższości i domieszek lessu do gleb Dolnego Śląska i Opolszczyzny. Ta skala zmian morfologii i właściwości gleb wywołana domieszaniem lessu jest bardzo istotna, bo często dochodzi do kompletnego zastąpienia lokalnych zwietrzelin skał właśnie lessem. Przede wszystkim musimy zdawać sobie sprawę, że każdy, kto działa w ramach takiego substratu glebowego – czy to botanicy, leśnicy, rolnicy czy osoby, które zajmują się zanieczyszczeniami, musi traktować takie tworzywo właśnie jako less i nie wiązać go ze skałami podłoża, często opisanymi na mapach geologicznych. A to radykalnie zmienia perspektywę klasyfikacji takich gleb, ich żyzności czy też mobilności pierwiastków. Moim zadaniem w tej habilitacji było przede wszystkim oszacowanie przestrzennego rozprzestrzenienia płytkich pokryw lessowych, określenia ich pochodzenia, skali domieszania lessu do różnych podłoży geologicznych i ustalenia czasookresu tego domieszania do gleb za pomocą optycznie stymulowanej luminescencji – mówi dr Jarosław Waroszewski.

– Doktor Waroszewski jest bardzo ambitny i zawsze szuka skomplikowanych tematów. Pisałem u niego pracę magisterską i inżynierską – mówi Michał Dudek, doktorant w Instytucie Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska. – Teraz nasze ścieżki rozeszły się, ale i tak sporo pracujemy razem, zwłaszcza w terenie.

Dziś Michała Dudka interesują czarnoziemy. Doktoryzuje się pod okiem prof. Beaty Łabaz i dr Agnieszki Medyńskiej-Juraszek. – W swoim doktoracie zajmuję się badaniem przemian, które zachodzą w glebach czarnoziemnych na południu Polski. To są najżyźniejsze gleby, jakie posiadamy w naszym kraju. Próbuję też sprawdzić, jakie było ich historyczne użytkowanie.

Michał Dudek podkreśla, że w Polsce gleb czarnoziemnych jest bardzo mało, zaledwie kilka procent. – A w ostatnich latach zauważyliśmy, że tracimy te gleby. Ulegają one degradacji, a przecież są to obszary, na których możemy mieć najlepsze uprawy dla bardziej wymagających roślin. Zależy nam więc na tym, aby je chronić. Mam nadzieję, że moje badania przyczynią się do opracowania strategii ochrony czarnoziemów. Jak się okazuje, nasza współczesna wiedza na temat tego, jak powstały czarnoziemy i jakim przemianom ulegały przez tysiąclecia, jest bardzo ograniczona. Próbuję więc dodać cegiełkę do tej wiedzy w moich badaniach – mówi doktorant i tłumaczy, że degradację gleb powoduje głównie ich użytkowanie, ale także klimat. – Nie jesteśmy w stanie uchronić gleb przed wpływem klimatu, ale możemy zadbać o ich kondycję. Powinno się je nawozić, najlepiej nawozami naturalnymi. Można też dbać o pokrywę roślinną, żeby gleby nie były narażone na zjawiska erozyjne, bo cenne w czarnoziemach jest to, że mają dużą zawartość węgla, dobrą strukturę i są zasobne w składniki pokarmowe dla roślin. Wszystko możemy stracić, jeśli ta gleba będzie odsłonięta i zaniedbana.

Skąd zainteresowanie czarnoziemami? Doktorant tłumaczy, że są one ciekawe, chociażby z powodu zagadki ich pochodzenia, jak i z faktu, że jest ich w Polsce tak mało i nie chcielibyśmy ich stracić.

– Cały problem z tymi glebami polega na tym, że gdybyśmy chcieli podręcznikowo spojrzeć na to, jak się wytwarzały, doszlibyśmy do wniosku, że teoretycznie nie powinno ich być w Polsce czy na zachodzie Europy, bo tu mieliśmy zalesione wilgotne tereny. Natomiast domeną tych gleb jest to, że powstały w bardziej suchych, stepowych warunkach, czyli m.in. w dzisiejszej Rosji i na Ukrainie, gdzie obecnie jest ich najwięcej. To bardzo ciekawe, jak czarnoziemy powstały w naszych warunkach i jak przetrwały przez kilka tysięcy lat do dziś. W Polsce występują one głównie na południu kraju i związane są z pasami lessowymi, które biegną przez Hrubieszów, Przemyśl i okolice Krakowa, a kończą się praktycznie w okolicach Wrocławia.

Podczas stażu w Strasburgu we Francji Michał Dudek nauczył się metod spektroskopowych. Dziś stosuje je w swojej pracy naukowej, chcąc odtworzyć w ten sposób historię gleb czarnoziemnych i ich przeszłe użytkowanie.

Obaj naukowcy – zarówno dr Jarosław Waroszewski, jak i Michał Dudek podkreślają, że nauka, którą się zajmują, jest nierozerwalnie związana z innymi dyscyplinami, które na pozór niewiele mają wspólnego z samymi glebami.

– Współpracujemy z archeologami i z chemikami. Przy realizacji doktoratu nie mogę być tylko typowym gleboznawcą – muszę się sprawnie poruszać w różnych dziedzinach, np. chemii czy statystyce. Moje badania są więc mieszanką wielu obszarów nauki – mówi z uśmiechem Michał Dudek.

– Badania naukowe są jak układanie puzzli, dopiero połączenie wielu elementów związanych z różnymi pokrewnymi, ale też odległymi dziedzinami (m.in. paleobotaniką, geochemią, geomorfologią, geofizyką) daje odpowiedź na frapujące nas gleboznawców pytania – podsumowuje dr Jarosław Waroszewski.

asm