Amiről az ásványok és kőzetek mesélnek

A geológia a rétegek feltárásával, elemzésével képes olvasni a múltban. A rétegeket alkotó ásványok, a bennük esetleg megbúvó szerves maradványok megmutathatják, milyen klimatikus viszonyok, milyen növényi élet élt a felszínen pár ezer vagy több millió évvel ezelőtt. De hogyan lehet ez hasznára a mezőgazdaságnak? Erről kérdeztük Dr. Mindszenty Andrea egyetemi tanárt.

Több ezer év is kellhet a humuszos talaj kialakulásához

– A leghatékonyabb, legszemléletesebb eszköz arra, hogy a talajtant közel vigyék a földművelő gazdákhoz, a talajszelvény-elemzés. Látszanak a talajszintek („rétegek”), a művelés okozta hatások, következmények, a talajbiológia és egyebek. Jó módszernek tartja ezt a geológus is?

– Jó és fontos módszer, de nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy milyen domborzati helyzetben került sor a szelvény feltárására. A talajt öt fő tényező hozza létre. Elsődleges fontosságú a szubsztrátum vagy másképpen anyakőzet: ez az alap, amely felett a belőle képződött talajanyagban a szintekre oszlást megfigyelhetjük a szelvényben. További ugyancsak fontos tényező a növényzet, a klíma, a domborzati helyzet és különösképp a talajképződésre fordított idő.

– Az idő a művelés okozta behatások miatt fontos?

– A talajtanos szakember számára bizonyára ezért is fontos az időtényező. De a geológia sokkal nagyobb távlatokban mér. Az idő ahhoz kell, hogy a málló kőzet és a felszíni szerves anyagok, valamint a különféle kémhatású esők kölcsönhatása az alakuló szelvényben, azaz a majdani talajban, annak egyes szintjeiben különféle szöveti/szerkezeti, kémiai és biológiai változásokat hozhasson létre. E változások lényeges része, hogy a kémiai elemek oldhatóságuk függvényében átrendeződnek, némelyek feloldódnak, és a szelvényen átszivárgó vízzel lefelé mozognak, majd egy idő után új ásványként kicsapódhatnak. Az ilyen fajta átrendeződéshez kell az idő. Gondoljon arra, amikor kis fűcsomót, virágot lát egy mészkőszikla hasadékában vagy régi vár kőfalán. Felmerülhet a kérdés: hogyan képes a növényke ott megkapaszkodni, talaj híján? Úgy, hogy a hasadékba jutó esővíz, a finom gyökérszálakból kiszivárgó szén-dioxiddal savas közeget hoz létre. A savas oldat hatására a mészkő kalciumtartalma (amely fontos tápanyag!) oldódni kezd, és felvehetővé válik a növény számára. A növény elpusztuló szerves anyaga és a kőzet oldási maradéka idővel vékony talajréteg képződését eredményezi. Tehát a talajt a kőzet és az annak málladozó felszínén megtelepedő növényzet kölcsönhatása hozza létre.

– Ezért mondják, hogy a humuszos talaj létrejöttéhez évezredek kellenek?

– Bizony, ez így van! Ha egy talaj 60–80 centi vastag felső részét eltávolítjuk, változatlan körülmények között több ezer év is kellhet ahhoz, hogy az eredetileg szintekre oszlott (szépen „differenciálódott”) szelvény ismét létrejöjjön. Ha a növényzet megtelepedik a felszínen, akkor a legfelső humuszos szint viszonylag gyorsan (pár évtized vagy pár száz év alatt) kialakulhat, de az eredetivel megegyező jól differenciált szelvény létrejöttére sokáig kell várni. A Kárpát-medence adottságait, anyakőzetként, döntően az a lösz határozza meg, ami az elmúlt kétmillió év során ülepedett le, és a kedvező kémiai, ásványtani összetétele – többek közt jelentős Ca-, Mg-, Na-, K-tartalma – révén kiváló termőtalaj-képző kőzet.

A tanulságos alginitsztori

– Előfordul, hogy földművelők geológust, talajtanost hívnak a talajok szakszerű vizsgálata céljából? Sokan még mindig az elnagyolt talajvizsgálatnál tartanak, miközben a talajtanosok, például Dr. Dobos Endre, évek óta aggasztó képet festenek a hazai talajok állapotáról.

– Nem gyakori, hogy gazdák geológushoz, talajtanoshoz fordulnak, de én mindenkinek javaslom, hogy ezt tegye. Forduljon az egyetemek talajtani szakembereihez: náluk van a tudás, amire a mezőgazdaságnak szüksége lehet. Például a gödöllői MATE vagy akár a Miskolci Egyetem meg persze az Agrokémiai és Talajtani Intézet talajtanosai ilyenek. Név szerint ez ügyben Dr. Michéli Erika professzor asszonyt, Dr. Dobos Endre professzort vagy az intézetből Dr. Bakacsi Zsófiát és kollégáit említhetném. Dobos Endrének nagyon igaza van abban, hogy a hazai termőtalajok többségének szerkezetét a nagyüzemi gazdálkodás már tönkretette, sürgősen változtatni kellene a művelési módokon. Hasonlóan veszélyes a talajerózió jelensége is, amely ugyancsak pusztítani igyekszik talajainkat. Hogy utóbbi folyamat a földtörténeti múltban sok tízmillió évvel ezelőtt (még az ember megjelenése előtti világban) is több ízben spontán lejátszódott, azt egyébként számos geológiai megfigyelés igazolja.

– Milyen a kapcsolat az agráriumot is értő talajtanosok és a geológusok között?

– Mondok egy példát. Tudja, mi az alginit?

– Nem igazán.

– A 70-es évek eleje táján Solti Gábor és Jámbor Áron geológusok, a Magyar Állami Földtani Intézet térképező csapatával, Pula település környékén a Balaton-felvidék kőzeteit vizsgálták, és egy ebédszünetben, a kis tábortűz mellett Gábor véletlenül felvett egy lemezesen széteső, szürke kis kődarabot. Valahogy a láng fölé tartotta, és a kőzet lángra kapott! Arrafelé az egyébként intenzív Balaton-felvidéki vulkanizmust nem jellemezték a tartós bazaltlávaömlések, inkább csak rövid, egy-egy robbanás eredményeként kialakult, a kidobott tufaanyaggal körülvett kráterek őrzik a vulkáni tevékenység emlékét. A kráterekben összegyűlt esővíz eutrofizálódott: benne nagy mennyiségű alga szaporodott fel.

Az elpusztult, algaeredetű szerves anyag a krátertó aljára süllyedt, és idővel kőzetté vált. Ez a kőzet az alginit. Hamarosan elkezdték alaposan megvizsgálni az újonnan felfedezett kőzetanyagot, s természetesen felmerült a kérdés, mire lehetne használni. Alkalmas-e pl. más kőzetekhez hasonlóan a mezőgazdaságban talajjavításra? Ragyogó eredményeket értek el. Az alginittel kevert talajon nőtt haszonnövények az alginittel nem kezelt kontrollmintákhoz képest sokszoros termést hoztak. És mindez a talajtanosok és geológusok együttes erőfeszítéseinek eredményeként derült ki.

– És mi a sztori vége? Azért kérdem, mert forradalmi lendületben vannak az algaalapú növény- és talajkondicionálók, és van is alginitos készítmény, de ritkán hallani róla.

– Igen, sajnos, a bányászattal kapcsolatos érdeklődés idővel elfogyott, pedig a Nyugat-Dunántúlon több, a pulaihoz hasonló alginit-előfordulás ismert, amelyeket érdemes lehetne akár nagyobb arányú külszíni bányászati műveletekkel kitermelni. Hazai alapanyagokra támaszkodni – különösen a mai világban – mindig biztonságosabb, és az esetek jelentős részében gazdaságosabb is, mint külföldi alapanyagokat behozni, feltéve, ha rendelkezünk ilyenekkel. Számos ilyen nyersanyagunk van, melyeket nem vagy nem a kellő mértékben használunk ki. Ilyen pl. a talajok meszezésére alkalmas ún. a lápi mész is (ami mocsarak mészgazdag vizéből csapódik ki) vagy a diatomit, a bentonit, a zeolitok, és még sorolhatnám.

A geológia olvassa a múltat, és segíthet a jövőnek– A geológia hogyan tudja, tudja-e közvetlenül támogatni az agrárorientációjú talajtant?– Inkább csak közvetve. A jelenlegi talajok tanulmányozása és a paleotalajtan között a nagy különbség elsősorban az eltérő skálákban, léptékekben van. A geológia a régi korokban képződött paleotalajokkal, a több ezer, több millió éve kialakult rétegekkel, egykor kialakult, aztán lesüllyedt, majd hosszú idő múlva újra kiemelkedett, esetleg ismét lesüllyedt/eltemetődött képződményekkel, rétegekkel foglalkozik. Ezekben az eltemetődés és kőzetté válás (diagenezis, litifikáció) során lejátszódó folyamatok jelentősen megváltoztathatják az „élő” talajokban kialakult tulajdonságokat. Ezért aztán a paleotalajok vizsgálata során nem könnyű rekonstruálni az egykori talajképződési környezeteket. Ha azonban ez sikerül, akkor gondos vizsgálatuk rámutathat arra, mi történhetett egykor, akár több ezer, több millió évvel ezelőtt a felszínen.

– Mint az antropológus, aki a pompeji hamu vagy az ősi mocsarak hideg iszapja alá temetődött emberi maradványokból kiolvassa, mit evett, milyen életmódot folytatott egy ó- vagy őskori ember?

– Ahol az egykor volt szerves anyag maradványai megőrződtek, ott ez megtörténhet. A szerves anyagok, az élet nyomai az eltemetődés során először is a talaj és/vagy üledékek pórusait kitöltő víz hatására egyre oxigénhiányosabb, vagyis a lebomlást egyre lassító, fékező környezetbe kerülnek. Emiatt őrződhetnek meg. A talaj pórusaiban kiváló ásványok a hozzáértőknek megmutathatják milyen szerves élet lehetett a felszínen, milyen időjárási viszonyok uralkodhattak. Ezt látjuk a nemcsak az őslények szilárd vázát, kagylókat, rovarokat, hanem egészen kis növényi maradványokat, akár például vékony gyökérszálakat is megőrző kőzetek rajzolataiban. A giliszták például kis szerves „gombócok” (bioszferoidok) formájában hagyják maguk mögött szekrétumaikat, de előfordul, hogy paleobotanikusok számára meghatározható növényi maradványokat (leveleket, termést, virágporszemeket) találunk egy-egy paleotalajszintben. A geológus ezek alapján tudja rekonstruálni az egykori környezetet.

– Ha a kőzetté vált paleotalajok és az őket ért diagenetikus folyamatok alapján képesek „visszaolvasni” a múltat, klímagörbét felvázolni, évmilliókkal, évezredekkel ezelőtti egykori flóra jelenlétét feltérképezni, akkor a geológia segíthet az agrotechnológiának a jövő felvázolásában is? Ha például tudjuk, hogy volt már x fokkal magasabb átlaghőmérséklet a Kárpát-medencében, és akkor ilyen és ilyen növények uralkodtak, akkor a geológia és a talajtan itt tud kapcsolódni az agrotechnológiához, nem?

– Zene a füleimnek, amikor egy laikus így megérti ezt, mert általában sajnos legyintenek a geológiára az alkalmazási területek felől. Az adatok szerint a klíma a földtörténet folyamán, ismétlődő módon, más és más időtartamú periódusidővel, de mindig is változott. A legutóbbi időben, amit geológusok negyedidőszaknak neveznek (pleisztocén és holocén) 100–40 ezer évenként jelentős változások következtek be: a pleisztocén folyamán hideg („jeges”) és melegebb/nedvesebb (ún. interglaciális) időszakok váltakoztak. A holocént (jelenkor) hasonló, némiképp kevésbé szélsőséges, de gyakoribb klimaingadozások jellemezték, ezt a geológiai adatok kétséget kizáróan bizonyítják. Mivel száraz meleg klímán egészen más tulajdonságú talajok képződnek, mint meleg, nedves éghajlaton, kézenfekvő, hogy a negyedidőszaki paleotalajok alapos vizsgálata jó analógiákat szolgáltathat ahhoz, hogy kitaláljuk, sok ezer év múlva milyen változásokat eredményezhet a jelenlegi talajtakaróban egy jelentős szárazodás, vagy éppen egy nedvesebb körülményekkel társuló melegedés.

– Olyan horderejű változás, ami – hogy a mezőgazdaságnál maradjunk –nemcsak fajta-, hanem fajváltásokat is indokol, megjósolható?

– Nem kell minden esetben jósolni, az erdészetek már itthon is tapasztalják például, hogy hegyvidékeink bükkösei ­ rosszul tűrik a klímaváltozást. A gond általában az, hogy a talajtan, az agrotechnológia általában addig tud időben visszafelé gondolkodni és analógiákat keresni, amíg a meteorológia megbízható, rendszeres mérési adatai ezt lehetővé teszik számára Ez alig több mint 100–150 év. De átfogó klíma-előrejelzéstegyetlen komoly szakember, egyetlen geológus sem fog adni, mert ilyenre lehetőséget adó tudásunk nincs. Modellezni lehet a várható eseményeket. Azonban a klíma rendkívül bonyolult, esetenként kaotikusan viselkedő rendszer, amely tele van számos olyan visszacsatolási mechanizmussal, amelyeknek csak egy kicsiny részét ismerjük. Mivel a modellek „jósága” szükségképpen attól (is) függ, vajon a bemenő adatok között sikerült-e minél több fontos visszacsatolási mechanizmust is beletáplálnunk, tudomásul kell venni, hogy a modell eredménye nem a valóság, hanem – jó esetben – annak nagyon leegyszerűsített változata.

– Még a mostani felmelegedéssel, vízhiánnyal, szélsőségekkel járó klímaváltozás trendje sem biztos?

– Az biztos, hogy történik, de hogy meddig fajul, mit okoz majd, és milyen időtávban, abban szerintem senki sem biztos.

– Igaz is, a 70-es években volt egy globális hűvösödés, és felmerült, hogy talán atombombákat kellene robbantgatni a légkörben, hogy a felszálló por és pára üvegházhatást okozva melegítse a bolygót. Még jó, hogy végül nem fogtak bele…

– Igen, ez az amit „geoengineering”-nek nevez a szakma. Veszedelmes vállalkozás lenne az ilyesmi! Amíg egy rendszert nem ismerünk tökéletesen (s az iménti, a visszacsatolási mechanizmusok ismeretének a hiányát említő fejtegetés erre utalt), addig életveszélyes „belebabrálni”. Márpedig az ilyesféle geoengineering teljes mértékben, ki tudja, milyen eredménnyel járó belebabrálásnak minősülne.

De visszatérve a mezőgazdasághoz: az időjárás-változásokat alapvetően a Nap sugárzásának intenzitásváltozásai okozzák, és abban ugyancsak visszatérő periodicitás érvényesül. Ám azt, hogy a következő nagyobb változáskor a Földön milyen viszonyok lesznek, azt már nem tudhatjuk pontosan. Például a szárazföldek/tengerek aránya; a beérkező napfényt visszaverő sarki jégsapkák léte/nemléte mind olyan tényező, amely tompíthatja vagy erősítheti a sugárzási egyensúly változásának hatását, a rendszer tehát – amint már beszéltünk róla – igen bonyolult, s még mindig nem tudunk róla mindent…

– Említette, hogy jó volna, ha a szélesen vett társtudományok leülnének, beszélnének egymással. Nincs ennek intézményes fóruma, MTA- vagy egyetemi munkacsoportok, tárcaközi bizottság?

– A geológia és a talajtan között van, de Solti Gáborékon kívül nem tudok olyanról, amelyben a mezőgazdaság is részt venne. Az MTA-n folyik olyan kutatás (VAHAVA), amelyben minden tudományág részt vesz, és éppen az alkalmazkodás lehetőségeit kutatja – és egyébként ez a lényeg. Ugyanis a klímaváltozást megállítani, teljességgel illúzió. Amint már szóba került, a Föld olyan hatalmas egyensúlyi rendszer, amit az emberi tevékenység bár némely folyamatokat erősíthet vagy fékezhet, döntően befolyásolni szerintem nem képes.

Ugyanakkor a nagy ökológiai rendszerek úgy működnek, mint a termosztát, önszabályozóak. Amikor a rendszer elindul egy szélső irányba, bekapcsolódhatnak az ehhez képest negatív visszacsatolási mechanizmusok. Ha például több CO₂kerül a légkörbe, akkor a melegedő környezetben az óceánok vizének legfelső, jól átvilágított rétegét benépesítő fotoszintetizáló élőlények elszaporodnak, egyre több, alapvetően atmoszferikus eredetű CO₂-ot használnak fel, s elpusztulásukat követően szerves anyaguk egy része felhalmozódik az óceánok fenekén. Ez a szerves anyag eltemetődik, hosszú időre kivonódik a nagy szénkörforgalomból. Ezzel a szén körforgalma jelentősen lefékeződik, azaz ez a folyamat negatív visszacsatolásként működik, csökkenti a melegedés ütemét. Persze az is lehetséges, hogy ez a lassú, önszabályzókkal működő, az egyensúlyi helyzetbe mindig „önmagától” visszatérő rendszer elér egy kritikus ponthoz, „átbillen”, és akkor geológiailag hirtelen változás következhet be.

A reneszánsz tudós szerelme

– Amikor decemberben a Magyar Talajtani Társaság, az MTA és a MATE önnek ítélte a Stefanovits Pál Emlékdíjat, többen úgy jellemezték a személyiségét, mint igazi reneszánsz karaktert. Triatlonozott, síel, oktat, kutat, és a szemében olyan csillogással beszél a paleotalajok geológiájáról, hogy még az olyan laikusok is, mint én, szivacsként isszák a szavait. Honnan van mindez?

– Onnan, hogy engem minden érdekel, és minden szórakoztat: számomra a tudomány szórakoztató! Az egyik első tanárom már az ásványtani tanszéken azt javasolta, kössek ki egyetlen témakörnél, mert nem jó, ha minden érdekel. Aztán az első főnököm azt mondta, sosem lesz doktorim, ha helyette síelni járok meg barlangászkodok. Már csak ezért is nekifogtam, és megcsináltam – hát, így kezdődött. Egyébként a szüleim azt akarták, hogy a képzőművészetire menjek, de én nem akartam. Azt már csak a pályaválasztás után tudtam meg, hogy anyai ágon dédapám, nagybaczoni Baló József földrajztanár volt Kolozsvárott. Ő írta még 1888-ban (Hajnóczi Józseffel társszerzésben) az Osztrák-Magyar Monarchia Földrajza című polgári iskolai tankönyvet, majd Miklós Gergellyel társszerzőként a polgári iskolák három kiadást megért általános földrajz tankönyvét is (A Fizikai és Csillagászati Földrajz elemei).

– Így még érdekesebb: másokat inkább lebeszélnek a szülők a művészetekről, mondván, „legyen inkább rendes szakmájuk”…

– Nálunk fordítva volt. Bár én valóban „ceruzával a kezemben” születtem, idővel rájöttem, hogy adottságom van, de tehetségem nincs elég: minek legyek egy a tucatból? Szerencsére elsőre nem is vettek fel, úgyhogy maradt az, amibe aztán beleszerettem: az ásványok, a kőzetek.

Szerző: Kohout Zoltán

(Fotók: Horizont Média/Kohout Zoltán)