Ve 20. slotetí se pro opuštěný důl ustavil pojem „jizva v krajině“ a začalo se považovat za samozřejmé, že je nutné tuto jizvu odstranit. Přibývající znalosti z oblasti přírodních věd však jasně ukazují, že tato území mohou krajinu v mnoha případech velmi obohatit. Typickým příkladem této situace je opuštěný důlní systém ve Zlatých Horách. Výzkum mikroorganismů v tomto dole ukázal, že se zde nachází mimořádně dokonalá ukázka ekosystému založeného na mikrobiální oxidaci sulfidických rud. Díky velkému rozsahu důlních děl v gossanu i v oxidační resp. téměř neporušené zóně ložiska můžeme pozorovat interakce mikrobiálních komunit lépe než na většině světových lokalit. Poprvé zde tak bylo možné studovat rozložení společenstev na spektru různě extrémních stanovišť (Falteisek a Čepička 2012). Takovéto výzkumy nejsou zajímavé jen akademicky, ale můžou posloužit i pro zvýšení účinnosti např. biologické těžby rud. Cílem příspěvku je ukázat na příkladu ložiska Zlaté hory, jaké zajímavosti se mohou skrývat v opuštěných důlních dílech a že často ani nemůžeme předvídat, co vše tam bude objeveno. Proto považujeme za velice žádoucí vyhnout se destruktivní likvidaci tohoto i jiných dolů, kdykoliv je to možné. Za variantu jejich ochrany hodnou pozornosti považujeme také turistické zpřístupnění části podzemí.

1. Čím jsou (taky) pozoruhodné Zlaté
Hory?
Lukáš Falteisek
Přírodovědecká fakulta UK v
Praze

2. Mikroorganismy sulfidických ložisek
• oxidují sulfidy a Fe2+
:
(Singer a Stumm 1970)
• známé od 40. let 20. století
• růst nezávislý na sluneční energii (ale na kyslíku jako
produktu fotosyntézy ano)
• diverzitu těchto organismů známe lépe než v běžné
půdě
• rozsáhlé komerční využití: biologická těžba (Cu, Au),
čištění důlních vod

3. Baker a Banfield 2003

4. A je tedy ještě co zkoumat?
•velmi dobře známe diverzitu mikroorganismů, ale to
neznamená, že tušíme, jak žijí
•o interakcích mezi nimi se běžně uvažuje stylem, jako by
žádné nebyly
•v technické praxi se pak využívá Acidithiobacillus
ferrooxidans jako všelék, i tam, kde se vůbec nehodí
V technologickém využití tak navzdory stovkám studií
vládne empirie:
•např. Heinzel et al. 2009: Bioreaktor na čištění důlních vod
inokulován A. ferrooxidans a L. ferrooxidans, po několika
měsících linka sice fungovala, avšak s úplně jinými
bakteriemi, které tam nikdo nepředpokládal... (ale mohl!)

5. Zlaté Hory
• ideální modelový ekosystém sulfidických rud
• různé fáze supergenních procesů na jedné lokalitě
• 15 vzorků, 618 klonů, 148 druhů

6. Co jsme zjistili
• 1. dají se rozlišit 3 hlavní typy prostředí: rozpouštění rud,
kyselé vody, gossan
• 2. existuje několik bakteriálních konsorcií pro různé složení
vod, mezi nimi ostré hranice, mění se v čase
• 3. patrně zde
máme ukázku
prostředí, kde právě
probíhá adaptace
některých bakterií
na extrémní
podmínky
Falteisek L., Čepička I. 2012:
Microbiology of diverse acidic
and non-acidic microhabitats
within a sulfidic ore mine.
Extremophiles 16, 911-922.

7. Modelové prostředí s málo druhy– kyselé
důlní vody v místech, kde se oxidují sulfidy

8. Vznik kyselých vod•převažují nepopsaná archea a
Leptospirillum
•rozpouštění alumosilikátů –
neutralizace?

9. Společenstva
vodních vývěrů
Lze dělit podle několika kritérií:
1. Průtok
• kontinuální tok – „soploidy“ a
streamery
• filtrace - brčka
2. Fyzikálně chemické podmínky
• vody s pH <3 a vysokou mineralizací
• vody s pH ≤3 a nízkou mineralizací
• vody s pH >3
3. Fáze životního cyklu
• rostoucí
• odumírající

12. Nejextrémnější společenstva
• oxidují Fe
• omezené na vody o pH <3
• oxidace, srážení, sorpce
• převažují jen 2 druhy bakterií

15. Gossan
•při povrchu ložiska
•sulfidy (téměř) chybí, malá
mineralizace vod
•pestré společenstvo bakterií
•sekundární minerály
•amorfní oxohydroxidy Al
•alumogel
•různé minerály Cu, Zn, Pb
•goethit
•uvolňují se a opět usazují
•hranice s kyselým prostředím
mnohdy velmi tenká

16. Acidovorax avenae
Gallionella sp.
Dokdonella sp.
Gematimonadetes
Legionellales
Thermoplasmatales
nezn. Euryaercheota
Ralstonia picketii
Thiohalomonas sp.
Chloroflexi
Legionellales
Cyanobacteria?
Herbaspirillum sp.
OP3
.......
nezn. Crenarcheota
Ralstonia picketii
Nitrosospira sp.
Gallionella sp.
nezn. betaproteobakterie
Acidovorax avenae

18. Proč stále zkoumat Zlaté Hory?
• Během posledních 10 let
exponenciálně přibývá studií
mikrobiální diverzity
• Už poznáme komunity z různých
prostředí, dokážeme detekovat
gradienty
• Problém se objeví, když
porovnáme více vzorků z
jednoho typu prostředí:
• Asi 70 % bakterií se podaří najít
jen v jednom vzorku a chybí už
o pár metrů vedle
• Vzorky půdy z několika míst v
rámci 1 ha se liší podobně jako
vzorky z různých kontinentů
Nemergut et al.
2011

19. Z toho plynou otázky:
•jsou tedy bakterie kosmopolitní nebo ne?
•je diverzita dána podmínkami prostředí, konkurencí nebo náhodou?
•má smysl mluvit o druzích, nebo jsou tvořené mikroorganismy jen
příležitostnými seskupeními genů?
Jak z toho ven?
•A co srovnávat jednoduché a dobře známé komunity s
malou diverzitou?

20. Problém je, že taková prostředí se často nevidí,
minimálně jedno ale přece známe:

21. Závěr
• v ZH by se mohlo „vyřádit“ ještě mnoho badatelů ze
základního i prakticky zaměřeného výzkumu
• mluvíme samozřejmě o světovém, nikoliv lokálním výzkumu
• z pohledu biologicky podložené ochrany přírody je taková
lokalita velice cenná, i když je:
– druhově chudá (ale zvyšuje beta diverzitu krajiny)
– toxická (to podmiňuje tu unikátnost; stačí zamezit
nekontrolovanému šíření kontaminace do okolí)
– velmi ovlivněná člověkem (to je v ČR úplně vše včetně Boubína)
• naopak les vysázený po aplanaci dolu je biologicky a
ochranářsky takřka bezcenný
• rozumnou ochranu lokality lze velmi dobře skloubit např.
turistickým zpřístupněním části podzemí
• pokud je zlikvidujeme, ani nevíme, co vše se navždy zničí

22. Děkuji za pozornost !