Život je v horských podmínkách drsný, a to hned z několika důvodů. Vládne zde chlad, hodně prší a počasí i podnebí se vyznačují velkými výkyvy. Zdroje jsou omezené a rozmnožování je nutné stihnout během krátké vegetační sezony. Někteří ptáci, jako třeba linduška horská nebo pěvuška podhorní, se tomu však dokázali přizpůsobit, a oživují tak prostředí i nad horní hranicí lesa. Jejich přizpůsobení ovšem v posledních dekádách komplikuje klimatická změna, jež posouvá vegetační pásma směrem vzhůru. To pro druhy žijící v nejvyšších polohách představuje značné riziko, protože s oteplujícím se klimatem se už nemají kam výše posunout. Nyní se zdá, že se k těmto faktorům řadí ještě jeden, v ornitologických kruzích dosti neočekávaný – přízemní ozon.
Ozon (O3) je přitom jednou ze základních podmínek života na Zemi. Jeho zvýšená koncentrace ve stratosféře zachycuje škodlivé ultrafialové záření emitované Sluncem, čímž nás i ostatní živé organismy chrání před spálením. V části atmosféry, která těsně přiléhá k zemskému povrchu, tedy v troposféře, však ozon škodí. Vzniká fotochemickými reakcemi z jeho prekurzorů (oxidů dusíku, NOx, a těkavých organických látek, VOC) a je velmi reaktivní: rychle se rozkládá na molekuly kyslíku (O2) a volné kyslíkové radikály (O+), a funguje tak jako silné oxidační činidlo, které může poškozovat buňky živých organismů. Způsobuje např. poškození listoví v lesích nebo dýchací obtíže u lidí, které vedou k vlnám zvýšené úmrtnosti během období, kdy bývají koncentrace přízemního ozonu vysoké.
A jak tohle všechno jde dohromady s ptáky v horských ekosystémech? Vždyť tam je přeci zdravé a čisté ovzduší, tak jaképak poškození ozonem! Ne tak docela – emise prekurzorů ozonu jsou sice v horách opravdu minimální, ale tyto látky se tam snadno dostanou dálkovým transportem i z velmi odlehlých zdrojů, jako je typicky automobilová doprava nebo průmyslová výroba. A protože na horách je intenzivnější ultrafialové záření, které jak už víme, je pro vznik ozonu klíčové, zvyšují se s rostoucí nadmořskou výškou i koncentrace přízemního ozonu. Rizika ze strany tohoto polutantu se tedy ani horách nezbavíme, a naopak čím výše vystoupáme, tím více hrozí.
Rozhodli jsme se proto zhodnotit toto riziko pro ptačí populace v Krkonoších. Volba tohoto území byla zcela záměrná – jednak jde o nejvyšší české pohoří, takže právě tam lze očekávat největší dopad přízemního ozonu, a jednak zde díky vynikající práci Jirky Flouska existuje unikátní časová řada sčítání hnízdících ptáků. Tato data reprezentativně pokrývají celé pohoří a Jirka je na stálých bodech každoročně sbíral po více než 30 let až téměř do svého předčasného skonu. Díky tomu lze u mnoha druhů velmi dobře podchytit relativní velikost populace v každé hnízdní sezoně, protože si můžeme být jisti, že případné změny nebudou dány odlišným sčítacím úsilím nebo výměnou pozorovatele, ale velmi pravděpodobně nějakými biologickými nebo environmentálními příčinami. Pro analýzu jsme využili období 1994-2020, pro které byla k dispozici data o koncentracích přízemního ozonu.
Pro každý druh s dostatkem dat (těch bylo celkem 51) jsme spočítali meziroční změnu jeho početnosti na jednotlivých sčítacích bodech a tuto změnu jsme vztáhli statistickým modelem ke koncentraci ozonu během hnízdního období v roce předchozím. Uvažovali jsme totiž, že právě během hnízdění bude vliv ozonu zvlášť významný – staří ptáci podstupují vyčerpávající péči o svá mláďata, která zase musí co nejrychleji vyrůst, aby unikla hnízdním predátorům a dalším nástrahám. Dospělí i mladí ptáci by tak měli být citliví vůči zátěži představované ozonem. Nepříznivý vliv ozonu během hnízdění v jednom roce by se tedy měl projevit v menší velikosti hnízdní populace, kterou Jirka posčítal v roce následujícím. Kromě toho jsme zohlednili vliv povětrnostních podmínek (teploty a množství srážek v hnízdním období), o nichž se ví, že hnízdění ptáků, a tedy i jejich početnost, výrazně ovlivňují.
Výsledky ukázaly, že přízemní ozon na početnost ptáků v Krkonoších předpokládaným mechanismem zřejmě skutečně působí. Tedy zjištěná početnost ptáků v hnízdním období vykazovala negativní vztah ke koncentraci ozonu naměřené během předchozího jara: čím více bylo v daném roce ozonu, tím byla v tom následujícím početnost ptáků nižší a naopak. Nicméně tento vztah byl patrný pouze u druhů zjištěných v Krkonoších zejména nad horní hranicí lesa, u ostatních druhů se škodlivý vliv ozonu neprojevoval. To dále posiluje předpoklad, že ozon bude působit tím více, čím výše se lokalita nachází.
Kromě ozonu jsem zaznamenali i pozitivní vliv množství srážek a v některých analýzách i vliv teploty (brzy zjara negativní a v pozdějších fázích sezony pozitivní). Ty byly zcela v souladu s literárními údaji o působení povětrnostních podmínek na hnízdění ptáků v horských podmínkách, kdy např. vyšší vlhkost zlepšuje dostupnost žížal, které fungují jako potravní zdroj pro kosa horského. Vyšší teploty brzy zjara zase mohou vést k dobře známému nesouladu mezi načasováním potravní nabídky a hnízdění ptáků, zatímco pozitivní vliv vyšších teplot později v sezoně zřejmě podpoří přežívání mláďat v drsných horských podmínkách.
Naše studie je jedna z prvních na světě, které se zabývaly dopady přízemního ozonu na divoké ptačí populace. Dosud byly zkoumány jeho vlivy téměř výlučně v laboratorních podmínkách, přičemž bylo detekováno poškození dýchacího systému (zejména plicního epitelu) s letálními efekty již při koncentracích srovnatelných s těmi, které se objevovaly v některých letech u našich dat. Nicméně úplně první nejsme – při rešerši literatury k této studii jsem narazil na nedávný článek ze Spojených států, kde badatelé ukázali, že populace běžných ptačích druhů lépe prosperují v oblastech, kde platí přísnější regulace omezující vznik přízemního ozonu. To sice na jednu stranu může vzbuzovat pocit, že jsme dopadli tak trochu jako Cimrman na patentovém úřadě (aneb „teď tu byl…“), ale zároveň to propůjčuje našim výsledkům obecnější relevanci – zatímco Američané poukázali na možný velkoškálový dopad, ovšem velmi nepřímo, my jsme zřejmě přispěli k lepšímu pochopení možného působícího mechanismu.
A jak je to s přízemním ozonem coby potenciální hrozbou pro horské ptáky? Nezabývali jsme se sice vztahem k dlouhodobým trendům početnosti, ale lze předpokládat, že s postupující klimatickou změnou bude tato hrozba narůstat. Tvorbu ozonu totiž usnadňuje horké a suché počasí, což je v posledních letech velmi častý fenomén i v době hnízdění ptáků na horách. Na druhou stranu můžeme do velké míry ovlivnit jeho výskyt tím, kolik do ovzduší vypustíme jeho prekurzorů. Až tedy pojedeme někde ve velkém městě autem do práce, zamysleme se, jestli je to doopravdy nutné a jestli tím neohrozíme přírodu někde desítky či stovky kilometrů daleko.
Na úplný závěr jedno osobní vyznání. Tato studie je výsledkem neobvyklé spolupráce několika lidí různých odborností. Na počátku stála inspirace výzkumem Ivy Hůnové, která je jedním nejvýznamnějších světových odborníků na přízemní ozon a v četných publikacích popsala jeho vliv na různé složky životního prostředí. Bez jejího pečlivého dohledu a laskavých konzultací bychom mechanismus jeho působení na ptáky nikdy nemohli vymyslet. Data analyzovala Anna Gamero, vědecká pracovnice ČSO, která z údajů, jež jsou sice unikátní, ale zároveň občas poněkud neurovnané, dokázala vytvořit fungující statistický model, kterým jsme mohli otestovat naše předpoklady. A samozřejmě nejlepší nakonec – do studie se s nadšením sobě vlastním zapojil Jirka Flousek, a to nejen jako dodavatel dat o ptácích, ale i jako plnohodnotný spoluautor dirigující debaty o věrohodnosti průběžných výsledků vybavený kritickým myšlením na úrovni univerzitního profesora. Dokončení a publikace studie se Jirka už bohužel nedočkal, tak jsme mu alespoň článek věnovali. Třeba se s ním někde v zoologickém nebi seznámí…
Jiří Reif (za autorský kolektiv)
Citace původního článku:
Reif J., Gamero A., Flousek J., Hůnová I. (2023): Ambient ozone – new threat to birds in mountain ecosystems? Science of the Total Environment 876: 162711. doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162711.
(Celý text článku je dostupný na vyžádání od jeho autorů.)