V průběhu tohoto století čekají na vědce, ale i na politiky výzvy, kterým doposud čelit nemuseli. Globální propojení ekonomiky a postupně přelidňování zeměkoule zvyšuje naše starosti o to, zda budeme mít kde bydlet, čím topit a také co jíst. Hrozí nám v budoucnu skutečně nedostatek jídla? A můžeme se na takovou situaci vůbec nějak připravit? Ačkoliv vědci skutečně neskládají ruce do klína, poslední slovo budou mít politici. 
I.Jak rostliny živily lidstvo aneb Pohled do zpětného zrcátka
Čím více toho moderní věda ví o světě, tím je zřejmější, že svět je protkán obrovským počtem vztahů, které nemusejí být patrné na první pohled. Mezi ty nejdůležitější patří spolupráce mezi různými druhy organismů, takzvané symbiózy. Historie symbiózy člověka s rostlinami je sice velmi krátká, za pár tisíciletí však dokázala tvář planety proměnit k nepoznání.
Kdybychom se nějakým strojem času přenesli na africké či asijské pláně někdy v průběhu čtvrtohor, jistě bychom v malých skupinkách dávných lidí, které se po nich potulovaly a živily se drobným lovem a dostupným sortimentem plodů a kořínků, nehledal budoucí pány světa. Podle nedávno publikované studie vědců z University of Utah v americkém Salt Lake City čítala lidské populace před 1 milionem let pouhých 18 500 jedinců! Jakmile se však lidé před asi 12 000 lety poprvé usadili a začali pěstovat zemědělské plodiny, začal počet lidí raketově narůstat a civilizace se rozběhla takřka po celé zeměkouli. Za tímto obrovským rozvojem stála spolupráce lidí s rostlinami a její postupné vylepšování. Jaké tedy byly ty nejdůležitější milníky na společné cestě lidí a rostlin?
Prvních 50 milionů
Konec doby ledové neznamenal jen ústup pevninských ledovců, a tedy lepší podmínky pro život lidí, ale přinesl s sebou ještě jednu velmi důležitou proměnu – dlouhá období letních such způsobila, že na rozsáhlých pláních převládly jednoleté rostliny. Ty rychle vykvetou a uloží zásobní látky do semen, která jako jediná část rostliny přežijí zimu. Lidskému důmyslu pak už jen stačilo udělat poslední krok – tuto zásobárnu živin si přivlastnit. Prakticky všechny nejdůležitější zemědělské plodiny jsou proto jednoleté „trávy“, neboli rostliny z čeledi lipnicovitých. Pšenice, ječmen, oves a žito pocházejí z oblasti Blízkého východu, jižní Čína a Indie nás obdarovaly rýží a kukuřice má původ ve Střední Americe. Díky relativnímu komfortu, který si mohli lidé živící se zemědělstvím dopřávat, začal počet lidí na Zemi stoupat tempem, které lidstvo doposud neznalo. Okolo roku 2000 př. n. l. žilo na světě již 50 milionů lidí.
21. STOLETÍ aktualizuje:
První zemědělci byli úspěšnými milovníky
Vědci dlouho neměli jasno, podle jakého scénáře se vlastně odehrála zemědělská kolonizace. Možnosti jsou v podstatě dvě. Buď se do Evropy šířilo z oblasti Blízkého východu pouze „know-how“ a sami jeho nositelé zůstali pěkně doma, nebo na sever skutečně táhli sami. Odpověď na tyto otázky tradičně podávala archeologie, dnes je však hlavním spojencem vědců genetika. Podle nedávno zveřejněných výsledků rozsáhlého výzkumu genetiků z univerzity v britském Leicesteru je celých 80 % evropských nositelů Y-chromozomů (tedy mužů) tvoří potomci dávných farmářů. „Zajímavé je, že většina ženských genů pochází podle všeho z lovecko-sběračských společností. Muži, kteří se šířili z jihu, byli oproti místním podstatně evolučně úspěšnější,“ říká prof. Mark Jobling, který výzkum vedl. Jak se jim to však podařilo, nezbývá než si domýšlet.
Kolumbovo dědictví a první miliarda
Po dlouhá staletí si museli lidé Starého a Nového světa vystačit s plodinami, které se si vyšlechtili z rostlin, vyskytujících se v jejich blízkosti. Když 12. října 1492 přistál Kryštof Kolumbus u břehů Ameriky, vstoupilo lidstvo do zcela nové fáze svého vývoje. Mezi Evropou a nově objevenou Amerikou začala brzy velmi pestrá výměna, která navždy proměnila i podobu zemědělství a umožnila lidstvu další obrovitý nárůst jeho počtu. Z Ameriky pochází celá čtvrtina z celkového počtu domestikovaných plodin, které dnes živí svět. V Evropě se uchytily zejména brambory, kukuřice, rajčata a papriky, africké zemědělství do značné míry proměnil příchod kukuřice, kakaa, sladkých brambor (batátů) a manioku. Řada plodin však putovala i směrem opačným. Pšenice, kávovník či cukrová třtina byly v předkolumbovské Americe zcela neznámými rostlinami. Byly to však v první řadě brambory, které na počátku 19. století lidstvu napomohly poprvé v jeho historii překonat magický počet jedné miliardy lidí.
Do věci se míchá věda
Ruku v ruce s výrazným nárůstem počtu lidí na zeměkouli šel i nárůst životní úrovně. Takový nárůst spotřeby si však vyžádal silného spojence – vědu. Prvním významným krokem bylo zjištění, jak vlastně funguje hnojení, jehož chemická podstata byla dlouho zahalena tajemstvím. Podstatu působení hnojiv a zejména rozpoznání úlohy dusíku pro správný růst měl na svědomí slavný německý chemik Justus von Liebig (1803–1873), někdy přezdívaný „otec hnojiv“. K dalším velkým průkopníkům hnojení patřil i Angličan John Bennet Lawes (1814–1900), který se proslavil objevem a rozšířením hnojiva superfosfátu. Díky jejich objevům drželo zemědělství krok s průmyslovou revolucí, která opět dramaticky zvýšila nároky lidstva na výživu. Umělé přihnojování zůstalo na delší dobu jediným způsobem, jak se do zemědělství promítala chemická věda. Oseté lány ovšem také znamenají v podstatě prostřený stůl pro nejrůznější škůdce, s jejichž rostoucím počtem bylo třeba si poradit. Největší sláva umělých postřiků proti škůdcům měla přijít ve 40. a 50. letech minulého století, kterým se také přezdívá „éra pesticidů“. Všechny novinky z výzkumných ústavů se však mohly dostat na pole až s díky mechanizaci zemědělství, která se v masovější míře prosazovala zhruba od 30. let 20. století.
Zelená revoluce – nejvýznamnější z revolucí 20. století
Jen málokdy se stane, že jedna jediná osoba je strůjcem výrazného pokroku pro celé lidstvo. V případě amerického genetika Normana Ernesta Borlauga (1914–2009) však není třeba šetřit superlativy. S jeho jménem je spojen obrovitý nárůst v produktivitě zemědělství v 60. a 70. letech minulého století, pro který se vžil název „zelená revoluce“. Borlaugovy výzkumy začaly již ve čtyřicátých letech s podporou mexické vlády, která se snažila čelit hladomorům. Nejprve se mu podařilo vypěstovat pšenici odolnou proti rzím, po zkřížení se zakrslými japonskými odrůdami však najednou vznikly rostliny, které poskytovaly výnosy až 10x větší, než bylo dříve zvykem. Tyto nové, tzv. mexické odrůdy pšenice byly postupně úspěšně adaptovány pro podmínky Pákistánu a Indie, které se tak podařilo odvrátit od rozsáhlých hladomorů. Úspěchy slavily také nové kultivary rýže. Jen na Filipínách, kde byl založen Mezinárodní ústav pro výzkum rýže, vzrostla během dvou desetiletí její produkce více než dvojnásobně. Z iniciativy Normana Borlauga, který byl v roce 1978 poctěn Nobelovou cenou míru, je od roku 1986 každoročně udělována Světová cena za přínos v oblasti potravin (World Food Prize).
21. STOLETÍ dodává:
Volná půda u nás mizí rychlostí blesku
Podle materiálu Zpráva o stavu české přírody a krajiny, který podalo v loňském roce Ministerstvo životního prostředí, je jedním z největších problémů České republiky ustupování zeleně a zemědělské půdy asfaltu a betonu. Od roku 2000 u nás každým dnem mizí 10,7 ha půdy a tento trend stále nabývá na obrátkách. Důvody k obavám z tohoto trendu jsou především dva. Rozdrobení krajiny na menší celky jednak zhoršuje životní podmínky nejrůznějších živočichů (řada jich také kočí pod koly aut), jednak zhoršuje schopnost krajiny zadržet vodu. Přibývá tak bleskových povodní i ničivého sucha. Při současné rychlosti zastavování by v roce 2050 přibyla zastavěná plocha o rozloze 1350 km2, tedy takřka trojnásobek dnešní rozlohy Prahy.
Milníky růstu světové populace
Počet lidí (v miliardách) 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Rok dosažení: 1804 1927 1960 1974 1987 1999 2012 2025 2040
Počet roků nutných k dosažení: 123 33 14 13 12 12 13 15
Na které rostliny nejvíce spoléháme?
Odhad celkového počtu druhů rostlin (včetně rostlin bezcévných jako jsou řasy) se dnes pohybuje okolo 350 000. Cestu k využití a šlechtění člověkem si však našel jen zlomek z tohoto počtu – „jen“ okolo 500 druhů. Rostliny však lidé nepěstují jen kvůli jídlu. Řada z nich kvete na našich záhoncích či v květináčích pro potěchu oka, jiné jsou například zdrojem pro nejrůznější průmyslová odvětví od farmacie po textil, nemalou část rostlinné produkce zabírá také dřevo a krmná a energetická biomasa. Mezi domestikovanými rostlinami však hraje prim celkově asi 30 druhů, které v součtu zajišťují přes dvě třetiny světových potravin a významnou část surovin pro další zpracování. A tady je devítka, která vévodí světovým polím: kukuřice, pšenice, cukrová třtina, rýže, sója, hrách, brambory, cukrová řepa a bavlník. Na místě je však varování: „Mnoho z těchto druhů tvoří rostliny vzájemně poměrně příbuzné. Vynoření jednoho typu choroby by tak teoreticky mohlo poničit velkou část plodin, a způsobit tak globální hladomor,“ píše v jedné ze svých knih slavný americký rostlinný badatel Jack R. Harlam.
Centra pana Vavilova
Kdo v dnešní vědě nepublikuje anglicky, jako kdyby nebyl. Řada současníků však ještě pamatuje dobu, kdy byla při plné síle věda ruská. Jedním z největších vědců, které dalo Rusko světu, byl i botanik a rostlinný genetik Nikolaj Ivanovič Vavilov (1887–1943). Studium a později i spolupráce s britským genetikem Williamem Batesonem, která určila jeho vědecké směřování, se mu nakonec staly osudnými. Dostal se totiž do střetu s hlavním ideologem ruské vědy, „pavědcem“ Trofimem Lysenkem, který popíral efektivitu mendelovské genetiky, a jeho život skončil ve vězení. Vavilovovi vděčíme za systematické výzkumy původu domácích plodin. Jeho nejslavnějším objevem byla identifikace šesti center, v nichž proběhla domestikace domácích rostlin. „Stačilo“ tedy zjistit, kde se vyskytuje největší množství takových příbuzných, zkombinovat tato data s tím, co nám o domácích plodinách říká historie a archeologie, a objev osmi domestikačních center byl na světě. Vavilov rozlišil: 1) Mexiko – Guatemala 2) Peru – Ekvádor – Bolívie 3) jižní Chile 4) oblast Středozemního moře 4) Blízký východ 5) Etiopie 6) centrální Asie 7) Zadní Indie 8) Čína.
II.Otázky a úkoly pro lidstvo 21. století
„Zelená revoluce“ sice vytrhla lidstvu na chvíli trn z paty, zdaleka ne všichni ji však hodnotí pouze kladně. Ruku v ruce s nárůstem produktivity zemědělství narostly nejen jeho nároky na živiny a vodu, ale i na energii, nutnou ke zpracování a převážení potravin. Jakým problémům tedy dnes čelí stále více se globalizující lidstvo?
Trvale udržitelný rozvoj. Toto slovní spojení v posledních desítkách let získalo téměř podobu magického zaklínadla. Skloňují ho nejen vědci z oblastí tradičně nazývaných humanitní (filosofové, sociologové, ekonomové), ale především ti, kteří k němu mohou přispět nejefektivněji – biologové a zemědělští inženýři. Hlavní potíž spočívá v tom, že Země sice představuje jeden celek, zájmy obyvatel jejích jednotlivých částí se však liší jako den a noc. Jedni mají potravin nadbytek a rádi by se jich co nejvýhodněji zbavili, jiní žijí v trvalém hladu a jde jim o holé přežití.
1.Nárůst počtu obyvatel a „rozevírání nůžek“
Kde nejvíce hrozí: subsaharská Afrika (Nigérie, Kongo, Uganda) a Asie (Čína, Indie, Pákistán, Bangladéš)
Co je jeho příčinou: zlepšování zásobováním potravinami a zdravotní péčí, nesystematické plenění přírodních zdrojů, nedostatečná osvěta
Na konci 21. století můžeme na světě čekat přinejmenším 12 miliard lidí, tedy téměř dvojnásobek počtu dnešního. Nejdůležitější ze všeho však je, že lidé nepřibývají na různých místech světa rovnoměrně. Dramatický nárůst čeká především rozvojové země a pomyslné nůžky mezi bohatým severem a chudým jihem se tak budou stále více rozevírat. V dnešním světě je asi 1 miliarda lidí podvyživená a přes 20 000 denně hlady přímo umírá. Zároveň však zhruba stejný počet lidí trpí nadváhou. Problém ale není pouze v nedostatku jídla, ale i v tom, že lidé si navykli na čím dál větší luxus. Tento jev, který bychom mohli nazvat jednoduše „s jídlem roste chuť“, označují ekonomové podle britského ekonoma 19. století Williama Jevonse „Jevonsův jev“. V současném světě má však jeden nepříjemný důsledek. Rozvinuté země nepokrývají svou vyšší spotřebu zvýšením vlastní produkce, ale zvýšením dovozu. Chudé země třetího světa se často soustředí na pěstování potravin na vývoz, mají však problém s tím, aby uživily vlastní obyvatelstvo.
2.Voda – tekuté zlato
Kde nejvíce hrozí: Afrika, Jižní Amerika, jižní a jihovýchodní Asie
Co je jeho příčinou: zvyšující se nároky (osobní a zemědělská spotřeba), klimatické změny
Pro zemědělství je voda nejvýznamnějším omezujícím faktorem. Bez vody, která funguje jako rozpouštědlo, se k rostlině nemohou dostat ani žádné živiny. V rozvinutých zemích (včetně ČR) přichází krajina o vodu zejména díky jejímu nevhodnému spravování. Zmizely meze, remízky a bažiny, které vodu zadržovaly, a na jejich místo přišla široká pole a betonové plochy, díky níž z ní až 90 % vody odteče. Voda ubývá také díky náročnosti zemědělství, které z jejího celkového objemu odejímá celých 70 %. K vyjádření toho, jakou spotřebu vody má jednotlivec, užívají vědci takzvaný vodní záznam (water footprint). Jeho průměrná hodnota na zeměkouli je dnes 1243 m3 na člověka za rok. Nepřekvapí nás, že nejvyšší hodnoty vodního záznamu nalezneme u vyspělých zemí, například Spojené státy spotřebují na jednoho člověka celých 2483 m3, nejméně, pouhých 675 m3 na člověka, spotřebují v Etiopii. (Celková spotřeba České republiky byla v roce 2008 1572 m3). Vinou narůstajícího globálního oteplování jsou problémy s úbytkem vody nejvíce patrné v místech, která jsou paradoxně nejvíce ohrožena hladomory – v subsaharské Jižní Africe. O narůstajícím suchu vědí své i farmáři v Austrálii či Jižní Americe.
3.Kde a v čem pěstovat aneb Problémy se zemědělskou půdou
Kde nejvíce hrozí: Afrika, Jižní Amerika
Co je jeho příčinou: nehospodárné využívání půdy a její následná eroze
Od roku 1700 se plocha zemědělské půdy zvýšila asi 5x, dnes již využíváme k zemědělským účelům asi 11 % zemského povrchu, dalších 6–8 % se využívá jako pastviny. Z hlediska globální statistiky se však postupné rozšiřování plochy zemědělské půdy v posledních dvou desetiletích prakticky zastavilo. Příčin je jistě celá řada, nejpalčivější je však plíživý problém půdní eroze. Stojí za ním především jak v nehospodárné využívání půdy, tak globální klimatické změny. O půdu nás připravuje jak její vysychání, tak odplavování v důsledku nárazových dešťů. Se svou troškou do mlýna přichází (zejména v tradičních zemědělských oblastech) i těžká mechanizace, která zhoršuje fyzikální strukturu půdy. V mnoha tropických regionech, zejména v Jižní Americe, se plocha tropické půdy rozšiřuje díky kácení pralesů. Tyto změny však pomohou jen krátkodobě, jsou zato již zcela nevratné a v důsledku vedou jen k dalším erozím. Každým dnem proto mizí 325 km2 půdy a zhruba stejné množství je významně narušeno. Denně tak přicházíme pralesy na území ještě o třetinu větším, než je plocha Prahy.
4.O živiny je nouze!
Kde nejvíce hrozí: Afrika, v menší míře celý svět
Co je jeho příčinou: vyčerpání přirozeného vyživování půd, nákladná a nehospodárná výroba hnojiv z fosilních zdrojů
Kromě vody a půdy mají rostliny přirozeně i řadu dalších nároků. Kromě slunečního světla, jehož energii rostliny pro sebe a zejména pro nás zachycují, je tím nejdůležitějším limitem pro zemědělskou produkci množství živin, obsažených v půdě. Nejdůležitější prvky, bez nichž nemohou rostliny existovat, nazývají zemědělci makronutrienty. Trojlístek nejdůležitějších se často zkracuje písmeny N-P-K, tedy dusík, fosfor a draslík, těsně za nimi následuje C-Mg-S, tedy vápník, hořčík a síra. S umělým přihnojováním je však spojeno několik problémů. K jejich výrobě jsou totiž z větší části využívány fosilní zdroje, jako je guano, ropa či zemní plyn, k nimž nemají zdaleka všechny země rovnoměrný přístup. Ačkoliv je těchto zdrojů je zatím sice relativní dostatek, nejsou však nekonečné. Z energetického hlediska se jako úplná absurdita její i masové pěstování energetických plodin na biopaliva, na jejichž hnojení je řada surovin vhodných k výrobě paliv opět spotřebovávána. Hnojiva a pesticidy také působí nejen na kvalitu půdy (například zvyšují její pH), ale i obsahují i některé vysloveně zdrví škodlivé látky, které dále putují přírodou často až na náš stůl (např. těžké kovy jako je kadmium, arzen, polonium, uran, polychlorované dibenzofurany /PCDF/ či dioxiny).
5.A co na to příroda?
Kde nejvíce hrozí: tropické pásy celého světa (zejména Jižní Amerika), v jisté míře celý svět
Co je jeho příčinou: mýcení původní vegetace, zemědělská velkovýroba (hnojiva, pesticidy, splašky), těžká mechanizace
Lidské působení na krajinu nebylo od nepaměti pouze zhoubné. Odborníci se například shodují na tom, že typická středoevropská krajina, jak ji známe dnes, byla do značné míry ovlivňována zejména pasením hospodářských zvířat. Díky němu získala nejen svůj typický ráz, ale i své typické druhy rostlin a živočichů. Největší problémy však nastaly po zavedení zemědělské velkovýroby. Zavádění rozsáhlých polních i lesních monokultur do značné míry proměňuje přirozené cykly vody v půdě a krajina postupně vysychá. Mechanizace, hnojení a postřiky proti škůdcům proměňují také strukturu půdního edafonu, neboli souhrnu drobných organismů od bakterií přes houby až po drobné živočichy (hlístice, kroužkovce, želvušky či členovce). Zhoubný vliv má zemědělství zpravidla i na celkovou druhovou skladbu ekosystémů. Mizí nejen jednotlivé druhy, ale i celá typická společenství, která už nelze nikdy nahradit.
III.Co nám může vytrhnout trn z paty?
Před lidstvem stojí obrovská řada problémů, jejichž řešení rozhodně nebude jednoduché. Ačkoliv by bylo nejlepší, kdyby každý začal u sebe a proměnil svůj životní styl, největší díl práce budou zase muset zastat vědci. Jejich úsilí se však neobejde bez obrovských investic do základního výzkumu.
Tým, vedený německým badatelem Thomasem Rudelem, který dnes působí na Rutgersově univerzitě v americkém státě New Jersey, publikoval v nedávné době první rozsáhlou analýzu vlivu intenzifikace na světové zemědělství. Podle této studie vzrostl v letech 1970–2005 počet obyvatel na světě o 74,3 % a celosvětová produkce potravin o 123 %. Celková plocha, na níž se plodiny pěstují, se však zvětšila jen o 21,3 %. Co důležitého z analýz Rudelova týmu vyplývá? Zvýšení produktivity zemědělství, kterého bylo dosaženo díky větší intenzitě obdělávání a vyšší výnosnosti nových odrůd, dokáže výrazně ušetřit půdu. Můžeme však očekávat skutečně výrazný skok podobný tomu, který se odehrál společně se „zelenou revolucí“? Možnosti jsou stále otevřené, vědce však čeká ještě obrovské množství práce.
Genetika, královna věd
I přes obrovské nasazení vědců můžeme stále říci, že naše poznání dědičných zákonitostí rostlin je stále spíše na začátku. Prvním a nejdůležitějším krokem k úspěchu bude kompletní zmapování genomů důležitých plodin. Do dnešního dne se lidem podařilo kompletně přečíst genomy jen několika málo z nich. Prvním z nich byla v roce 2000 malá rostlinka huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), kterou rostlinní fyziologové a genetici užívají jako svůj modelový organismus. Následovaly genomy rýže, vinné révy, stromu topolu chlupatoplodého (Populus trichocarpa) a drobného mechu čepenky odstálé (Physcomitrella patens). Jako zatím poslední byl před několika měsíci přečten kompletní genom kukuřice (linie B73), který představuje zatím nejsložitější známý rostlinný genom. Přečtením genetické výbavy rostlin však práce spíše začíná. Je třeba stále trpělivě zjišťovat, co přesně jednotlivé geny kódují. I zde však existují problémy. „Začíná být čím dál více jasné, že mechanismy, které známe od nejběžnější laboratorní rostliny – huseníčku –, se neuplatňují zcela napříč rostlinným světem,“ upozorňuje doc. Krekule.
Bakterie, která pomáhá a nastřelování genů
Budoucnost zejména třetího světa leží pravděpodobně v rukou vědců, kteří jsou schopní rostliny nejrůznějším způsobem geneticky upravovat. Nejefektivnější metodou současné genetiky je vytváření takzvaných transgenních organismů. Stačí vzít gen, o němž víme, že bude pro rostlinu a pro nás nějakým způsobem prospěšný, a umístit jej přímo do jejího genomu. Jak ale DNA do jádra dostat? Jedním nejefektivnějších pomocníků je bakterie Agrobacterium tumefaciens, která napadá dvouděložné rostliny a vytváří na nich nádory. Tento drobounký parazit má zvláštní schopnost: ve svém Ti-plazmidu, tedy malé části volné DNA, dokáže nést potřebné geny a „vnutit“ je napadeným buňkám (takto byla například vyvinuta tzv. Bt-kukuřice, která je odolná proti největšímu nepříteli kukuřice – motýlu zavíječi kukuřičnému). Vědci běžně pracují ještě s dalším, na první pohled mnohem nekompromisnějším způsobem, jak dostat požadované geny do nitra buněk, takzvanou biolistickou metodou. Požadovaná DNA se podle ní nechá vysrážet na povrchu drobounkých zlatých či wolframových kuliček a pod tlakem hélia se „nastřelí“ do rostlinné tkáně, kde se některým z nich podaří vepsat se do jaderné DNA rostliny.
21. STOLETÍ připomíná:
Máme se geneticky modifikovaných plodin obávat?
Dramatické zásahy do genetické výbavy nejrůznějších rostlin (nejčastěji jde o sóju, rýži a kukuřici) pochopitelně vzbuzují zájem laické a odborné veřejnosti. Největší obavy se týkají tzv. reprotoxického účinku, tedy ovlivnění genetické výbavy člověka. Ta je zákeřná tím, že se projeví až v následujících generacích. V roce 2008 například vyvolala velký rozruch studie rakouských vědců pod vedením prof. J. Zenteca, která prokázala, že jistá geneticky upravená odrůda kukuřice, která se na našich polích běžně pěstuje, proměňuje u laboratorních myší metabolismus.
CO2 se nemusíme jen bát
Zvýšení zemědělské produkce by mohl napomoci i plyn, který klimatologové považují za svého úhlavního nepřítele, oxid uhličitý. Před začátkem masivního rozvoje průmyslu byla průměrná koncentrace jednoho oxidu uhličitého v atmosféře okolo 280 ppm („částic na milión“), v roce 2009 se toto číslo zvýšilo na celých 387 ppm a bude zřejmě stále stoupat. Zatímco klimatologům přibývají vrásky, rostlinní fyziologové a zemědělci si mnou ruce. Rovnice je jasná: čím více CO2 v atmosféře, tím větší množství celkové rostlinné biomasy se vyprodukuje. Přirozeně se tedy bude zvyšovat se bude nejen produkce lesů a polí, ale i umělých energetických „plantáží“. Velké naděje se dnes kladou především do zvyšování produkce řas rodu Chlorella a sinic rodu Spirulina prostřednictvím „přikrmování“ CO2. Tyto mikroorganismy jsou využívány pro „sklizeň“ energie přímo ze slunečních paprsků a „přikrmování“ díky CO2 výrazně zlepšuje jejich růst.
Ruku k dílu přiloží i agroboti
Mechanizovat výrobu ve standardizovaných továrních halách je z technologického hlediska takřka „brnkačka“. Jak ale mechanizovat sklizeň ovoce či zeleninu , které si rostou, kde se mu zlíbí? V Laboratoři distribuované robotiky na Massachusettském technologickém institutu (MIT) vyvíjejí Nicolaus Correl a Daniela Rusová plně autonomní skleník, obsluhovaný výhradně roboty. „Robot dokáže speciálním čidlům nejen rozpoznat, v jakém je jednotlivá rostlinka stavu, ale tuto informaci si uložit i do paměti a podle toho se k ní v budoucnu chovat,“ popisuje základní principy „roboskleníku“ Daniela Rusová. Ve fázi sklizně pak robot plod (např. jahodu či rajče) nejen nalezne a ohodnotí jeho zralost, ale i utrhne. „Největší výzvou je pro nás techniky je, aby roboti dokázali utrhnout plod tak, aby robot dokázal utrhnout plod tak, aby byl dále použitelný,“ doplňuje Rusová. Takový skleník by šetřil v první řadě vodu a postřiky, které by roboti aplikovali plodinám zcela na míru. Autoři ve svém projektu spatřují jeden z významných kroků na cestě k ekologičtějšímu zemědělství.
Kterým rostlinám patří budoucnost?
Zemědělští odborníci se shodují, že by bylo příliš velkým riskem vložit budoucnost lidstva do rukou pouze několika příbuzným druhům rostlin. Zároveň bude nejvhodnější, když půjde o rostliny, které pokud možno co nejvíc víceúčelové. Podle těchto kritérií vítězí na celé čáře rostliny z čeledi bobovitých, jejichž symbiotické bakterie (většinou rodu Rhizobium) dokáží fixovat vzdušný dusík. Z této skupiny pochází nedávno se prosadivší „rostlina budoucnosti“, sója, dnes sou další naděje kladeny například do bobu (zejména jihoamerického druhu Lupinus mutabilis ) či hrachoru hlíznatého (Lathyrus tuberosa). Mezi další nadějné hlíznaté plodiny patří například o jamy (r. Dioscorea), oky čili šťavel hlíznatý (Oxalis tuberosa) či takzvané „tygří oříšky“ (Cyperus esculentus). Zdrojem škrobnatých semen by zase mohl být v budoucnu vzdálený příbuzný mrkví či špenátu merlík čilský čili quinoa (Chenopodium quinoa). V oblasti bioenergetických plodin se stále častěji (zejména v USA) mluví rostlinách poskytujících cenné oleje, jako jsou například hlazence (r. Cuphea) či pryšce Euphorbia lagascae. Klejichy (r. Asclepias), zase poskytují stále více ceněná vlákna. Jak je vidět, je z čeho vybírat.
Jak to vidí 21. STOLETÍ?
I když technologické možnosti lidstva neustále stoupají, tak co se týče moudrosti, Homo sapiens se stále potácí zhruba na úrovni doby kamenné. Naštěstí není třeba propadat naprosté skepsi – ve výzkumu rostlin je přece jen stále řada otevřených dvířek. Jedna věc je však jistá: Největší část práce budou muset odvést vědci ze základního výzkumu, kteří nejsou napojení na velké osivářské firmy. Ty totiž sledují především svůj vlastní zisk a v důsledku tak nejvíce potřebným oblastem spíše škodí než pomáhají. Velké investice do výzkumu dnes již naštěstí činí země, pro které je to životně důležité: Indie a Čína, nezaostává ani Kanada, Austrálie či Izrael. Na křižovatce se dnes lidstvo nachází i ohledně bioenergetických plodin. Ty sice na jedné straně přírodu šetří, na druhé straně (zejména v méně vyspělých zemích) zabírají místo rostlinám důležitým pro výživu.
Jídlo najezdí tisíce kilometrů!
Z dalekých krajů k nám kromě exotických plodin čím dál častěji připlouvají či přijíždějí plodiny, kterým se v našich podmínkách docela dobře daří. Málokterý zákazník však tuší, že toto rajče či meruňka mají původ ve Španělsku, jablka ve Francii a mrkev a brambory zase cestují z Polska. Počet kilometrů, které potraviny „najezdí“ po světě, než se dostanou na talíř, je známý jako „dopravní míle“ (food miles). Takové cestování jídlo nejen prodražuje, ale také neúměrně zatěžuje planetu. Na dovezení a zpracování potravin je přirozeně třeba energie, která musí někde ubývat. Její výrobu také provázejí emise skleníkových plynů a dalších zplodin. Z prací Christopher Webera H. Scott Matthewse Carnegie Mellon University v americkém Pittsburghu však vyplývá, že za největší podíl emisí škodlivin (83 %) nezodpovídá doprava, ale výroba a zpracování potravin. Na tomto obrovském čísle se podílí především metan z trávicího traktu domácích zvířat a oxid dusný, jehož původ je třeba hledat v dusíkatých hnojivech.
Kam člověk šlápne aneb Ekologická stopa
Takzvaná ekologická stopa (ecological footprint) patří mezi klíčové pojmy, které se v poslední době čím dál více skloňují nejen mezi ekology ale i mezi ekonomy a politiky. Taková „stopa“ neznamená nic jiného, než jaká část povrchu Země je třeba k udržení životního standardu člověka, žijícího v daném státu. Aby se statistikům lépe počítalo, předpokládají, že technologie se nebudou nijak dramaticky měnit. V současné době se pohybuje celosvětový průměr takové plochy okolo 2,1 hektaru. To však neznamená, že je na tom každá země stejně. Zdaleka největší podíl využívání zemského povrchu si pro sebe „ukusují“ rozvinuté státy. Mezi největší spotřebitele světové půdy patří Spojené státy (10,3 ha), Austrálie (9 ha), Nový Zéland (7,6) či Island (7,4). Na opačném konci se nacházejí země jako Bangladéš (0,5 ha), Etiopie (0,8) či Pákistán (0,8). Česká republika sice nedosahuje ekologické náročnosti těch nejrozvinutějších zemí, v celosvětovém srovnání je však stále poměrně výrazně nad průměrem (4,5 ha). Statistikové snadno spočítali, že v momentě, kdy počet lidí na zeni stoupne na 10 miliard, zbude na každého obyvatele Země pouhý jeden hektar zemědělské plochy.
Je libo švábí karamelku?
Potravinová nouze možná v budoucnu přinutí lidstvo, aby se poohlíželo po zdrojích potravy, které dříve s ohrnováním nosu přehlíželo. Obrovský zdroj proteinů leží zejména u organismů, které tvoří větší část živočišné biomasy na Zemi – hmyzu. Čísla jsou jasně na jeho straně. Zatímco například u domácího skotu je na jejich tělesnou masu přeměněno pouze okolo 10 % zkonzumované potravy, bourec morušový již pracuje s efektivitou až 31 % a drobní švábi rusové domácí dokonce 44 %. Do dnešní doby se více či méně cíleně konzumuje okolo 1500 druhů. Do tohoto počtu jsou však započítávány i druhy, které z přírodovědeckého hlediska mezi hmyz nespadají, například pavouci či stonožky. Mezi nejčastěji konzumované skupiny patří především nejrůznější zástupci rovnokřídlého hmyzu (kobylky, koníci, saranče a cvrčci), termiti, mravenci a brouci. U hmyzu s proměnou dokonalou (jako jsou právě mravenci a brouci) se často pojídají nedospělá stadia (vajíčka, larvy či kukly), která nejsou opatřená vnější chitinovou kostrou, např. larvy potemníků moučných, velkých tesaříků či listorohých brouků.
