Elektrodiagnostika – výkonná metoda hodnocení
zdravotního stavu stromů a lesů
Ing. Vladimír Rajda
(Lesnická práce 1/97)Možnosti hodnocení zdravotního stavu stromů byly
v posledních letech rozšířeny o novou elektrodiagnostickou metodu, definující vitalitu dřevin a celých lesních porostů jednotným číselným ukazatelem, zjištěným pomocí objektivní měřící techniky. Tento způsob vyjádření vitality
je založen na objevu existence elektrické energie – fytoelektrických proudů, přirozeně vznikajících mezi rostoucími stromy a jejich životním prostředím. Zákonitost závislosti fytoelektrických proudů na zdravotním stavu organismu
vytváří spolehlivý znak vitality stromů a rostlin všech druhů, který je jednotný na různých stanovištích, v různých nadmořských výškách a na různých světových kontinentech.
Péče o zdravotní stav lesních dřevin se
dostala do popředí zájmu lesnických odborníků před několika desetiletími v době, kdy výrazné zdravotní poškození stromů začalo být pozorováno na různých místech Země – v Evropě přibližně od roku 1895 a na severoamerickém
kontinentu od roku 1920. Dlouhodobě trvalé zhoršování zdravotního stavu lesů a chřadnutí stromů postihuje již značný počet druhů dřevin a povýšilo sledování jejich vitality na jeden z ústředních fytopatologických a hospodářských
programů soudobého lesního hospodářství. Intenzivní pozornost řady světových pracovišť se přitom soustředí na sledování příčin a souvislostí velkoplošného zdravotního poškození stromů zejména v oborech fyziologických,
biochemických, morfologických (např. poruchy zákonitého větvení korun stromů), fyzikálních aj.
Zdravotní stav lesních dřevin je nejdůležitější vlastností, dlouhodobě zajišťující uspokojivé plnění jak hospodářských, tak i
všech ostatních funkcí lesů. Proto by měl mít lesní hospodář k dispozici spolehlivou a praktickou metodu pro trvalé sledování průběhu změn vitality rostoucích stromů. Původní užívaná metoda hodnocení zdravotního stavu dřevin
posouzením pozorovatelných vnějších znaků v korunách stromů byla postupně doplňována metodami měření změn elektrického odporu v pletivech stromů (viz seriál Ing. Jury v loňském ročníku Lesnické práce), ultrazvukovým a
rentgenovým vyšetřováním (Zycha, Dimitri, 1962), a výpočetní tomografií (Habermehl, 1982).
Elektrodiagnostika vitality rostlin
Jeden z nejnovějších způsobů zjišťování vitality přináší
elektrodiagnostické hodnocení vitality rostlin. Jeho objektivní účinnost, výrazná přesnost, technická jednoduchost a ekonomická nenáročnost byly již prakticky potvrzeny v evropských a amerických přírodních podmínkách. Pomocí
této metody se měří přirozené fytoelektrické proudy, které vznikají mezi rostoucími stromy a půdou.
Proudy zachovávají přesná biofyzikální pravidla a jednoznačně vyjadřují elektrodiagnostické symptomy vitality stromů.
Pro metodu jejich měření a vyhodnocování byl zvolen specifický název "Elektrodiagnostika vitality rostlin". Ve stromech dokonale zdravých dosahují fytoelektrické proudy nejvyšších hodnot. Při zdravotním oslabení se však jejich
hodnoty výrazně snižují úměrně s postupující mírou poškození až ke spodní hranici, kdy fyziologická činnost ustává a strom odumírá.
Pracovní postup elektrodiagnostického vyšetřování vitality stromů
Elektrodiagnostické symptomy vitality stromů a rostlin se získávají měřením fytoelektrických proudů mezi uzemněním a rostoucími stromy pomocí zemnící a snímací
sondy a elektrického měřícího přístroje s rozsahem asi 1 – 500 mikroampérů.
Zemnicí sonda se umísťuje ve vzdálenosti 0,2 m až 40 m, od vyšetřovaného stromu do vlhké půdy. Snímací sonda se zavádí vpichem do pletiv lýka a
kambia v přízemní části rostoucího stromu. Měřící přístroj registruje nejvyšší proudový náraz v okamžiku zavedení snímací sondy.
Základní vlastnosti fytoelektrických proudů
Každý druh rostlin vykazuje své specificky jednotné fytoelektrické proudy, a to i na různých stanovištích, v rozdílných podmínkách vnějšího prostředí, v různých nadmořských výškách a na různých kontinentech
Země. Fytoelektrické proudy doprovázejí všechny stromy a rostliny trvale po celou dobu života již od nejmladšího věku. Jejich hodnota vzrůstá v zákonitě pravidelném vztahu s přibývajícím stářím (jak graficky znázorňuje obr.
1). Každoročně dodržují pravidelně opakovaný průběh s maximem hodnot vždy v létě a s minimem v zimě.
Nejvyšší fytoelektrická aktivita se vždy soustřeďuje v kambiální a lýkové vrstvě na bázi
kmenů. Se vzrůstající výškou se zmenšuje. V pravidelných závislostech a měřitelných hodnotách proniká všemi nadzemními i podzemními orgány.
Letokruhy bělových vrstev dřeva, aktivně zúčastněné na některých
fyziologických činnostech, vykazují vlastní fytoelektrické proudy i elektrické potenciály, které jsou nižší asi o 35% oproti sousedním vrstvám kambia a lýka. Korkové vrstvy kůry a odumřelé suché části rostlin nevykazují žádnou, anebo
jen zcela minimální elektrickou aktivitu. Fytoelektrické proudy jsou mírně závislé na teplotě prostředí. Orgány rostlin mají oproti půdě vždy zápornou elektrickou polaritu.
Důsledně zachovávaná přímá závislost velikosti
fytoelektrických proudů na zdravotním stavu stromů přinesla novou možnost přesné kvantifikace vitality dřevin, vyjádřenou procentním podílem změřeného fytoelektrického proudu vyšetřovaného stromu vztaženého k fytoelektrickému
proudu srovnatelného, dokonale zdravého stromu, tj. stromu stejného druhu, stejné výčetní tloušťky kmene a ve stejném období roku, vzatého za základ 100%.
Činí-li např. změřený fytoelektrický proud vyšetřovaného dubu s výčetní
tloušťkou 60 cm mikroA/cm a dokonale zdravé duby stejné tloušťky ve stejném ročním období dosahují 374 mikroA/cm, pak vyšetřovaný dub má vitalitu 68,2% (255 mikroA/cm : 374 mikroA/cm x 100 = 68,2%).
Celý průběh změn zdravotního
stavu stromů od dokonalého zdraví přes fyziologickou oslabenost a všechny stadia choroby až po smrt stromů je tak možné sledovat plynulou stupnicí s jemným rozlišením. Příklad zákonité závislosti fytoelektrických proudů na
zdravotním stavu stromů znázorňuje obr. 2.
Výsledky terénních elektrodiagnostických šetření
V rámci dlouhodobých experimentálních výzkumů byla elektrodiagnostická metoda podrobena
terénním ověřováním za různých přírodních podmínek na vzájemně velmi vzdálených místech země.
Elektrodiagnostika zdravotního stavu rostlin ve střední Evropě
Při prvotních průzkumech elektrodiagnostických
charakteristik rostlin, které vedly k nalezení závislosti zdravotních a energetických vlastností stromů a rostlin, bylo od roku 1967 vyšetřeno přes 9 000 individuálních stromů a rostlin asi 220 druhů na území Čech, Moravy,
Slovenska, Rakouska a Německa. Byla při nich zjištěna bezvýjimečná existence fytoelektrických proudů a nalezena jejich fyzikálně biologická pravidla.
Elektrodiagnostika zdravotního stavu stromů v České republice
Ve spolupráci s generálním ředitelstvím Lesů České republiky se v roce 1993 uskutečnil rozsáhlejší elektrodiagnostický průzkum zdravotního stavu lesních dřevin v severomoravských lesních porostech. Terénní
průzkumy na 600 stromech dubů, buků, jasanů, lip, bříz, olší, modřínů a javorů zde potvrdily ve všech případech dokonalou shodu elektrodiagnostických symptomů vitality s viditelnými vnějšími zdravotními znaky stromů a významně
přispěly k ověření dokonalé účinnosit všech elektrodiagnostických pravidel i ke zjištění průměrné vitality jednotlivých druhů dřevin a celkové vitality lesních porostů.
Elektrodiagnostika vitality stromů ve Spolkové republice Německo
Pod odbornou péčí německých lesnických výzkumných ústavů proběhlo v roce 1993 hodnocení vitality smrků, dubů, buků a topolů na vzájemně vzdálených
stanivištích západní Evropy. V ověřovacích průzkumech byly souběžně uplatněny metody hodnocení zdravotního stavu stromů vizuálním posouzením, měřením elektrického odporu v pletivech stromů (Kondiciometr, Shigometr, Mervit),
výpočetní tomografií a elektrodiagnostikou. Společné vyšetření vitality těchže objektů různými postupy bylo velmi informující a získala se při něm řada nových poznatků.
Srovnání jednotlivých metod
Zdravotní stav stromů vizuálním odborným odhadem se posuzuje jen velmi obtížně, zvláště u důležitých vnějších patologických znaků stromů jako jsou přesnější procenta defoliace, míra změny barevných odstínů asimilačních
orgánů apod. Fyziologická oslabenost stromů, kteá v časovém předstihu vytváří predispozice pro vznik a průběh choroby, se v počátečních fázích pozorovatelnými změnami vnějších znaků ještě vůbec nezrcadlí. Vyšetřování
zdravotního stavu stromů podle viditelných vnějších znaků může poskytovat jen přibližné, omezeně použitelné výsledky.
Vyšetřování zdravotního stavu stromů měřením změn elektrického odporu v kambiální a lýkové vrstvě, byla
prováděna u každého stromu v jednotné výši ze čtyř světových stran a pro vyhodnocení byla brána jejich střední hodnota. Získané výsledky vykazovaly jen 45% souhlas s ostatními kontrolními hodnoceními a mohou proto podávat
jen přibližné náznaky o skutečné vitalitě stromů.
Při vyšetřování vitality stromů metodou výpočetní tomografie, založené na měření absorpce paprsků gama v úzké vrstvě příčného řezu kmenem rostoucího stromu, jsou
rozhodujícími činiteli hustota dřeva a rozložení vlhkostního obsahu. Tomografické zobrazení vyšší vlhkosti v širší bělové vrstvě je znakem zdravého stromu, je-li však tomograficky zobrazena snížená vlhkost a zúžená běl, svědčí
to o narušeném vodním transportu. Na takových stromech projevuje se zpravidla již i napadení dřevokazným hmyzem.
Tomografické vyšetření vitality stromy umožňuje rozlišení jen 3 zdravotních stupňů: 1. – vitální, 2. –
snížená vitalita, 3. – silně snížená vitalita (nevitální). Z tomografického vyšetření vodního obsahu v běli může být sice usuzováno s velkou pravděpodobností na vitalitu stromu, avšak posuzování vitality celého stromu
podle jediné úzké vyšetřované vrstvy kmene je směrodatné jen, jeli zdravotní stav stejný po celé délce kmene, což však u vyšetřovaných stromů nelze nikdy s dostatečnou jistotou předem předpokládat. Tomografický snímek podává
velmi přesnou informaci o anatomické struktuře vyšetřovaného místa, měření jsou však pro běžné užití časově i ekonomicky vysoce náročná.
Při elektrodiagnostickém vyšetřování vitality byly zjištěné hodnoty
v dokonalém souhlase s tomografickými nálezy i s vizuálním hodnocením vnějších zdravotních znaků, zpřesňovaly je a vyjadřovaly tím přesněji skutečný zdravotní stav stromů. Na příkladu dokonale zdravých topolů bylo
dosaženo přesvědčivého důkazu o zachovávání druhově jednotných elektrodiagnostických symptomů vitality i na značně vzdálených stanovištích Evropy – tj. stromy stejného druhu, stejné tloušťky kmene a stejného zdravotního stavu
vykazují stejné fytoelektrické proudy i na vzájemně od sebe vzdálených místech. V přehledné grafické úpravě je toto pravidlo znázorněno na obr. 3.
Elektrodiagnostika byla při této příležitosti vyhodnocena jako
spolehlivá, rychlá a levná metoda přesného určování vitality stromů. Výsledky těchto experimentálních průzkumů vedly ke zjištění průměrné vitality jednotlivých druhů dřevin i celkové průměrné vitality lesních porostů ve sledovaných
částech západní Evropy, a významně přispěly k podpoře důležitého předpokladu, že nápadně pravidelný projev zdravotního stavu stromů v elektrodiagnostických symptomech vitality spočívá hluboce ve fyziologických procesech
stromů.
Elektrodiagnostika vitality stromů a rostlin v Americe
Z pověření odborných a ústředních vládních orgánů USA proběhly v roce 1995 podrobnější
elektrodiagnostické průzkumy vitality lesních dřevin, ovocných stromů a zemědělsky užívaných rostlin (borovice, eukalyptů, cedrů, jedlí, dubů, olší, avocada, guayava, kaktusů, agave, macadamie, ořešáků, broskvoní, jabloní, hrušní,
meruněk, kukuřice, slunečnic aj.) na mnoha rozdílných lokalitách v nadmořských výškách 1 800 m až 4 400 m severní a střední Ameriky, při kterých:
* byla potvrzena zákonitá závislost existence fytoelektrických proudů
na zdravotním stavu stromů a rostlin a ověřena tím objektivní měřitelnost vitality stromů a rostlin,
* bylo dosaženo významného potvrzení druhové jednotnosti fytoelektrických proudů stromů a rostlin na evropském i
americkém kontinentu i při značně rozdílných podmínkách přírodního prostředí,
* byly nově nalezeny i další fyziologické a fytopatologické zákonitosti (závislost počátku květenství a plodnosti rostlin na dosažení určité hranice
fytoelektrických proudů, elektrodiagnostické rozpoznání fyziologické zralosti plodů a semen aj.),
* byly získány další důkazy, podporující předpoklad významných aktivních funkcí elektrické energie ve fyziologii rostlin,
* byly získány údaje o průměrné vitalitě jednotlivých rostlinných druhů a celých lesních i polních kultur na hodnocených územích Ameriky, kteé jsou použitelné pro objektivní vzájemná porovnání s evropskými
charakteristikami vitality.
Vybrané příklady zachovávání jednotných symptomů vitality u stejných druhů stromů rostoucích v Evropě i Americe přináší obr. 4. Shodná pravidla byla zjištěna i u všech ostatních druhů
lesních dřevin, ovocných stromů a zemědělsky užívaných rostlin.
Terénními průzkumy na vzájemně velmi vzdálených místech Země byla tak potvrzena platnost všech elektrodiagnostických pravidel vitality stromů a rostlin, a získány
přesvědčivé důkazy o univerzální jednotě elektrodiagnostických symptomů vitality u všech botanicky příbuzných druhů.
Biologické vlivy elektrické energie rostlin
Trvalá přítomnost značné
elektrické energie při fyziologických procesech a její výrazná závislost na zdravotním stavu stromů a rostlin vyvolává významné otázky po tomto energetickém zdroji jakož i po jejích biologických funkcích. Jejich řešení významnou
měrou přispěla k ověření závažných biologických souvislostí. Bylo zejména zjištěno, že rostliny při vyšších hodnotách fytoelektrických proudů:
* čerpají minerální živiny intenzivněji a v optimálnějším zastoupení,
* jsou bohatěji olistěny v sytě zelených barevných odstínech,
* cévy mají výrazně zvětšené průměry,
* vykazují vnější znaky dokonalejšího
zdraví, vyšší odolnost vůči škůdcům, rostou rychleji.
Přínosy elektrodiagnostického hodnocení vitality stromů
Metoda poskytuje lesnické hospodářské praxi zejména tyto možnosti:
* získávat přesné údaje o skutečném zdravotním stavu lesů pro potřeby hospodářské úpravy lesů, pěstebních, fytopatologických a těžebních opatření a oceňování lesů,
* sledovat vývoj zdravotního stavu lesů, stromů a rostlin na
určitém místě (postup i ústup zdravotního poškození),
* včas rozpoznávat začínající nemoci stromů již ve stadiu latentního poškození, tedy mnohem dříve než se v habitu stromů objeví první viditelné znaky choroby,
* získat objektivního a citlivě reagujícího ukazatele pro vyšetřování vlivů vnějšího prostředí na zdravotní stav lesních kultur,
* vyhledávat výběrové stromy k odběru kvalitních semen,
* kvalitativně třídit
sazenice stromů před jejich vysázením do porostů,
* posuzovat vitalitu cenných stromů v parcích, arboretech, alejích a pod.,
* hodnotit technické vlastnosti dřeva rostoucích stromů před jejich těžbou a průmyslovým i
chemickým zpracováním,
* jednoznačně číselně definovat souborného ukazatele "absolutní vitality" stromů,
* porovnávat zdravotní stav dřevin a lesů v různých oblastech světa jednotně definovanou jednotkou,
* získávat
podklady pro rozvoj biologického, lesnického a zemědělského výzkumu.
Závěr
Vitalita, společně s intenzitou fyziologických procesů, projevy zdravotního stavu ve vnějších znacích rostlin a vlastními fytoelektrickými proudy rostlin, vytváří
jednotné vztahy, zachovávané všemi rostlinnými druhy ve všech částech světa, v nichž elektrodiagnosticky měřitelné změny skýtají objektivní a včasné údaje pro jednotné sledování zdravotního stavu rostlin, stromů a celých lesních
oblastí. Elektrodiagnostické symptomy vitality vyjadřují soubornou informaci o zdravotním stavu rostoucích stromů, a komplex všech dosavadních zjištění opravňuje k zařazení elektrodiagnostických symptomů vitality
k významným biologickým a ekologickým činitelům.
Po statistickém potvrzení univerzální účinnosti na rozsáhlých územích Země je elektrodiagnostická metoda připravena k praktickému hodnocení vitality stromů a
rostlin v lesním i zemědělském hospodářství pro její jednoduchost, přesnost, rychlost i ekonomickou nenáročnost. Jednotné a univerzálně zachovávané přímé závislosti zdravotního stavu rostlin s jejich elektrodiagnostickými
charakteristikami vylučují prostou nahodilost tohoto biofyzikálního přírodního jevu a svědčí o hlubší biologické podstatě elektroenergetických vlastností živých rostlin, které zasluhují zvýšené odborné pozornosti i účinnou podporu
dalšího specializovaného vědeckého zpracování.
