Plasmopara viticola. Spodní strana napadeného listu vinné révy vypadá jako by byla posypaná moukou. Plíseň (pro botaniky vřetenatka révová) přezimuje jako oospory ve spadaném listí a v půdě. Na jaře oospory vyklíčí za vzniku makrosporangií, které za mokra uvolňují zoospory. Zoospory jsou deštěm a větrem roznášeny a do dalších rostlin se dostávají průduchy. Kredit: Rude, Wikipedia,CC BY-SA 3.0

Vyrostl jsem na vsi, kde nebyla škola. Do tři kilometry vzdálené střediskové obce jsem se za vzděláním přesouval různě, často pěšky. Půlhodinová procházka vedla po místní komunikaci z obou stran lemované ovocnými stromy. V době pozdního husákismu-jakešismu tyhle stromy patřily tak nějak nám všem, takže asi trochu i mě, proto jsem se obvykle nijak zvlášť nerozpakoval svoji část úrody sklidit. Školáci s podobným vztahem k vlastnictví zemědělských výpěstků se v průběhu historie vyskytovali na mnoha místech světa. V oblasti Bordeaux se ve druhé polovině 19 st. takto orientovaná školní mládež specializovala zejména na sklizeň hroznového vína. Majitelé tamních vinohradů vyjadřovali své nadšení z nevyžádané pomoci mimo jiné tím, že potírali hrozny podél cest směsí ve vodě rozmíchané modré skalice (CuSO₄·5H₂O) a hašeného vápna (Ca(OH)₂). Kombinace podezřelého vzhledu, a ještě podezřelejší chuti měla v nenechavcích vzbudit dojem, že hrozny, ač nejsou kyselé, mohou být otrávené a proto bude lepší se jim zdaleka vyhnout. Z hlediska prevence polního pychu toto opatření prý moc účinné nebylo, ale jeho význam nakonec vůbec nebyl zanedbatelný.

Plíseň révová (Plasmopara viticola) připutovala do Francie z USA po moři. První dokumentovaný nález této plísně v oblasti Bordeaux pochází z roku 1878 a popisuje předčasné stárnutí listů následované masivní defoliací (odlistění), které se promítlo do významného snížení kvality i výnosu hroznů. V následujících letech byly podobným způsobem postiženy rozsáhlé plochy jak francouzských, tak i dalších evropských vinic. V roce 1883 si francouzský botanik a mykolog Pierre-Marie-Alexis Millardet (1838-1902) z Université de Bordeaux všiml, že réva, na níž byly hrozny chemicky ošetřeny proti krádeži, neopadává, přestože rostliny v jejich těsném sousedství jsou již zcela holé. Pustil se tedy do série experimentů s různými solemi mědi a 1. dubna 1885 na přednášce v Gironde Agriculture Society představil postup přípravy a optimální způsob aplikace fungicidního (proti-plísňového) přípravku dodnes známého jako Bordeauxská jícha či Bordeauxská směs.

Pierre-Marie-Alexis Millardet (1838-1902). Botanik a mykolog na Université de Bordeaux. Postřehl, že hrozny ošetřené proti krádeži plíseň nenapadá. Poznatek využil k přípravě fungicidu známého jako Bordeauxská jícha. Kredit foto: Volné dílo.

Účinnou složkou Bordeauxské směsi je mědnatý kationt (Cu²⁺). Měď je nezbytným esenciálním prvkem pro prakticky všechny eukaryotické buňky. Přechody iontů mědi mezi oxidovaným (Cu²⁺) a redukovaným (Cu⁺) stavem jsou využívány řadou enzymů ke katalýze při mnoha vysoce komplexních biochemických procesech včetně fotosyntézy, aerobního dýchání, detoxikace superoxidového radikálu (·O₂^-) a řízení příjmu iontů železa. V prostředí s přebytkem mědi má však většina organismů problém efektivně regulovat její příjem, distribuci, ukládání a vylučování. Po překročení homeostatické kapacity tkání způsobuje akumulovaná měď jejich poškození. Na biochemické úrovni vede nadbytek mědi k vytěsnění jiných kovových iontů z molekul některých metalo-enzymů a k jejich následné deaktivaci. Dalším důležitým mechanismem toxického účinku iontů mědi je např. indukce tvorby reaktivních forem kyslíku (ROS) prostřednictvím Fentonovy reakce.

Fungicidní účinky modré skalice byly známé dávno před rokem 1883 a tato látka již předtím nacházela široké využití např. při ochraně osiva pšenice před sporami sněti pšeničné (Ustilago tritici) či při moření dřeva. Rozpustné soli mědi uvolňují vysoce mobilní mědnaté ionty, které jsou schopné účinně přestupovat do bakteriálních spor a houbových výtrusů a ničit je. Na druhou stranu však vykazují vysokou fytotoxicitu (toxicita pro rostliny) a proto nejsou vhodné k aplikaci během vegetačního období. Při přípravě Bordeauxské směsi ale dochází k reakci hydroxidu vápenatého (Ca(OH)₂). se síranem mědnatým (CuSO₄) za vzniku malých částic špatně rozpustného hydroxidu mědnatého (Cu(OH)₂) rozptýlených ve vodném prostředí (koloidní roztok) a stabilizovaných adsorpcí (zachycením na povrchu) síranu vápenatého (CaSO₄). Uvedená reakce významně sníží mobilitu mědnatého kationtu, což vyvolá určitý pokles fungicidní účinnosti doprovázený však významným snížením fytotoxicity. Důsledkem je podstatné rozšíření aplikačních možností takto získané směsi.

Snímek hrudníku zobrazující difuzní, oboustranné, retikulo-nodulární plicní onemocnění (“Vineyard sprayer's lung). Kredit: J. C. Pimentel a F. Marques, University of Lisbon. Další obrázky ZDE.

Měď jednou vnesená do prostředí se bohužel nikam neztrácí, může přecházet mezi sloučeninami s různými fyzikálně-chemickými vlastnostmi, ale netěká, nerozkládá se a v půdě se pohybuje jen na celkem krátké vzdálenosti. Používání velkých množství Bordeauxské směsi k ochraně vinic tedy nakonec logicky vedlo k tomu, že koncentrace tohoto kovu v půdě dosáhla kritické hranice i z pohledu fytotoxicity, a to co nejprve pomáhalo, brzy začalo škodit. Důsledky postupné akumulace Cu v půdě se na francouzských vinicích naplno projevily v 50. letech 20. století. Tuhý mráz v zimě roku 1956 vyhubil rozsáhlé plochy vinné révy po celé Francii. Nově vysazené sazenice na mnoha místech chřadly a nepřežily další zimu či dvě. Rozsáhlý výzkum následně odhalil, že na vině je právě kontaminace půdy. Toxické působení iontů mědi nevyvolávalo specifické poškození listů, ale především potlačovalo růst kořenového systému, v němž se kov hromadil. Koeficienty přestupu mědi z kořenů do nadzemních částí rostlin byly nízké. Poškozeny byly zejména mladé rostliny na kyselejších půdách, Cu se totiž akumuloval zejména horních vrstvách půdního horizontu a hlouběji zakořeněné starší rostliny tak jejím účinkem tolik netrpěly.

Poznámka redakce:

Kontakt na autora zde. Kredit. UPCE.

Vysoké dávky mědi jsou samozřejmě toxické i pro jiné organismy, než pro houby a zelené rostliny. V roce 1945 byl například publikován článek popisující úhyn 178 ovcí v anglickém hrabství Kent, poté co se tyto ovce napásly v sadu, kde byl 3 až 5 dní předtím aplikován postřik Bordeauxskou směsí na ovocné stromy. Před smrtí řada zvířat vykazovala známky poškození nervové soustavy (zejména zhoršenou koordinaci), jater (žloutenka) a ledvin (krev v moči). Tato případová studie popisuje důsledky akutní otravy, která se v souvislosti s Bordeauxskou směsí běžně vyskytovala u celé řady hospodářských i volně žijících živočichů, ale jen zřídka u lidí. Těm hrozily problémy zejména v důsledku dlouhodobého kontaktu.

V roce 1969 vyšel v odborném časopise Thorax článek s názvem „Vineyard sprayer's lung': A new occupational disease“ tedy volně přeloženo „Vinohradnické plíce: Nová nemoc z povolání“ kde byly popsány dva případy portugalských (překvapivě tedy ne francouzských) zemědělských dělníků (35 a 36 let) v jejichž náplni práce byl po mnoho let i postřik vinic Bordeauxskou směsí. První byl hospitalizován bez klinických příznaků v důsledku nálezu velkého počtu rozptýlených nodulárních lézí (uzlíkovité útvary) na rentgenovém snímku plic, druhý intenzivně vykašlával hustý nažloutlý hlen. Histopatologické vyšetření prokázalo u těchto mužů rozsáhlou intersticiální plicní fibrózu (zmnožení vaziva v prostoru mezi alveolami), granulomy a pigmentové skvrny se zvýšeným obsahem mědi. U dalších pacientů s touto nemocí byl zjištěn nadměrný výskyt různých typů poškození jater (otoky, cirhóza apod.) a zvýšené riziko vzniku rakoviny plic. Mnoho patologických změn vzniklých v důsledku chronické expozice tkání mědi má ireverzibilní (nevratný) charakter a nemoc jako celek je nevyléčitelná, lze jen zpomalit či zastavit její progresi a zmírňovat nejzávažnější projevy.

Dlouhodobý pobyt v prostředí zamořeném prachy či aerosoly vede ke vzniku celé řady podobných typů granulomatózních plicních onemocnění – z historie známe např. berylliózu, kterou za druhé světové války trpěly zejména ženy ve zbrojním průmyslu, azbestózu, silikózu, hornické plíce apod. Všechna tato onemocnění jsou spojena s obrazy výrobních hal, těžkých strojů a hutné atmosféry, která se sice nedá dýchat, ale zato je vidět. Příběh vinohradnických plic však ukazuje, že ani práce na čerstvém povětří nemusí být v tomto ohledu žádnou výhrou……

Literatura:

1. Tsokos M, editor. Forensic Pathology Reviews Vol 4. Springer Science & Business Media; 2007 Nov 5.

2. Delas J. The Bordeaux mixture. Risk assessment and sustainable land management using plants in trace element-contaminated soils.:80.

3. Lamichhane, J.R., Osdaghi, E., Behlau, F., Köhl, J., Jones, J.B. and Aubertot, J.N., 2018. Thirteen decades of antimicrobial copper compounds applied in agriculture. A review. Agronomy for Sustainable Development, 38, pp.1-18.

4. Kovačič, G.R., Lešnik, M. and Vršič, S., 2013. An overview of the copper situation and usage in viticulture. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 19(1), pp.50-59.

5. Smith, A.D., Logeman, B.L. and Thiele, D.J., 2017. Copper acquisition and utilization in fungi. Annual review of microbiology, 71, pp.597-623.

6. Fincham, I.H., 1945. Copper poisoning in sheep. Veterinary Record, 57.

7. Pimentel, J.C. and Marques, F., 1969. Vineyard sprayer's lung': A new occupational disease. Thorax, 24(6), pp.678-688

8. Stark, P., 1981. Vineyard sprayer's lung-a rare occupational disease. Journal of the Canadian Association of Radiologists, 32(3), pp.183-184.

9. Pimentel, J.C. and Menezes, A.P., 1977. Liver disease in vineyard sprayers. Gastroenterology, 72(2), pp.275-283.

10. Villar, T.G., 1974. Vineyard sprayer’s lung: clinical aspects. American Review of Respiratory Disease, 110(5), pp.545-555.

11. Witkowska, A., Wiszniewska, M. and Walusiak-Skorupa, J., 2020. Rzadkie choroby układu oddechowego o etiologii zawodowej. Medycyna Pracy, 71.