Úvod

Odpadové hospodářství ve středověké Praze

Na podzim roku 2024 byl na Václavském náměstí odebrán geoarcheologický profil k účelům mikromorfologických a geochemických analýz. V jeho mocné stratigrafii byla identifikována vrstva Dark Earth, která představuje jeden z prvních důkazů středověkého městského odpadu tohoto typu v Praze.

Dark Earth

Dark Earth je antropogenní půda, což znamená, že byla vytvořena lidskou činností, a vyznačuje se tmavou barvou, vysokou úrodností a schopností dlouhodobě zadržovat uhlík. Nejznámější a nejrozsáhlejší oblasti Dark Earth se nacházejí v Amazonii, kde jsou známé jako “Terra Preta”, ale podobné vrstvy byly nalezeny i v jiných částech světa, například v evropských městech (např. Londýn, Paříž) z období pozdního Říma a raného středověku.

Vlastnosti a složení

Barva a textura: Dark Earth je charakteristická svou tmavou až černou barvou, která je způsobena vysokým obsahem organického uhlíku, zejména ve formě biocharu (dřevěného uhlí). Má také odlišnou strukturu a texturu než okolní půdy.

Vysoká úrodnost: Oproti typicky živinami chudým půdám v tropických oblastech (např. v Amazonii) je Dark Earth extrémně úrodná. Je bohatá na klíčové živiny pro růst rostlin, jako je dusík, draslík a fosfor, a má vyšší pH. Rostliny v ní rostou výrazně rychleji a silněji.

Stabilita uhlíku: Jednou z nejvýznamnějších vlastností Dark Earth je její schopnost ukládat uhlík v mimořádně stabilní formě po tisíce let. Uhlík v biocharu je mnohem odolnější vůči rozkladu než organická hmota v běžných půdách, což z ní činí potenciálně důležitý nástroj pro zmírňování klimatických změn.

Biologická aktivita: Dark Earth má vyšší mikrobiologickou aktivitu a rozmanitost mikroorganismů, což přispívá k její úrodnosti a odolnosti.

Vysoká retenční kapacita vody: Dokáže lépe zadržovat vodu, což je výhodné v suchých obdobích a snižuje erozi.

Vznik a původ

Vědci se shodují, že Dark Earth v Amazonii byla záměrně vytvořena pre-kolumbovskými domorodými populacemi. Vznikla postupným a cíleným ukládáním organického a anorganického odpadu po staletí, ne-li tisíciletí. Mezi tyto materiály patří:

Biochar (dřevěné uhlí): Klíčová složka, která dává půdě tmavou barvu a vysokou stabilitu uhlíku.

Zbytky potravin: Rostlinné zbytky, slupky z manioku, kosti, skořápky.

Lidské a zvířecí výkaly: Hnůj a moč.

Keramické fragmenty: Rozbitá keramika, která přispívá k udržení struktury a živin.

Popel: Z ohnišť, který zvyšuje pH půdy.

Tyto techniky, jako je agroforestnictví, kompostování odpadu a pomalé spalování biomasy (produkující dřevěné uhlí), vedly ke vzniku půdy plné živin a organické hmoty, která se dokázala obnovovat rychlostí až 1 cm ročně.

Archeologický význam

Indikátor lidské činnosti: Výskyt Dark Earth v Amazonii je silným důkazem o velkém rozsahu a složitosti pre-kolumbovských společností. Ukazuje, že Amazonie nebyla nedotčenou divočinou, ale aktivně obhospodařovanou krajinou.

Důkaz zemědělských praktik: Dark Earth svědčí o pokročilých zemědělských technikách starověkých Amazonanů, kteří dokázali přetvořit neúrodné půdy na vysoce produktivní pro pěstování plodin jako kukuřice, maniok a batáty.

Urbánní kontexty: V Evropě je “Dark Earth” často nalézána v archeologických nalezištích jako vrstva překrývající římské a raně středověké úrovně. Její přítomnost v někdejších římských městech, jako je Londýn, naznačuje radikální změnu ve využívání půdy a často představuje období opuštění měst a jejich přeměny na zemědělskou nebo zalesněnou krajinu.

Environmentální dopad a potenciál do budoucna

Ukládání uhlíku: Schopnost Dark Earth ukládat uhlík je mimořádně důležitá v kontextu současných klimatických změn. Odhaduje se, že i malé procento Amazonie pokryté Terra Preta může ukládat miliony tun uhlíku.

Udržitelná zemědělská praxe: Studium Dark Earth poskytuje cenné poznatky pro moderní udržitelné zemědělství. Metody její tvorby, zejména využití biocharu a organického odpadu, mohou inspirovat nové přístupy ke zlepšení úrodnosti půdy a snížení emisí skleníkových plynů. Některé projekty se snaží uměle vytvářet “syntetickou Terra Pretu”.

Potravinová bezpečnost: Zvýšení obsahu humusu v půdách po celém světě, inspirované Dark Earth, by mohlo pomoci zajistit potravinovou bezpečnost, zejména v tropických oblastech s chudými půdami.

Cíle výzkumu

  • Identifikovat a popsat výskyt Dark Earth ve středověké Praze
  • Rekonstruovat vývoj odpadového hospodářství ve veřejném prostoru města
  • Rozlišit vrstvy antropogenního a fluviálního původu
  • Zhodnotit význam chemických a mikromorfologických markerů v archeologickém kontextu
Odebraný profil na Václavském náměstí
Odebraný profil na Václavském náměstí

Lokalizace

Mapa ukazuje přesné umístění odebraného profilu na Václavském náměstí.

leaflet() %>%
  addTiles(group = "Základní mapa") %>%
  addProviderTiles(providers$Esri.WorldImagery, group = "Ortofoto") %>%
  addMarkers(lng = 14.4264244, lat = 50.0822114,
             popup = "Odebraný profil – Václavské náměstí") %>%
  setView(lng = 14.4264244, lat = 50.0822114, zoom = 17) %>%
  addLayersControl(
    baseGroups = c("Základní mapa", "Ortofoto"),
    options = layersControlOptions(collapsed = FALSE)
  ) %>%
  addScaleBar(position = "bottomleft")

Profil

Vertikální profil odebraného vzorku půdy z Václavského náměstí.

raw <- read.table("barvy2.txt", header=TRUE, sep="\t", dec=",", check.names = FALSE)
raw$id <- as.character(raw$id)
raw$soil_color <- with(raw, munsell2rgb(hue, value, chroma))
depths(raw) <- id ~ top + bottom
hzdesgnname(raw) <- 'name'
plotSPC(raw, name.style = 'center-center', width = 0.25, depth.axis = TRUE)

Ternární diagram

raw <- read.table("granulometry.txt", header = TRUE, sep = "\t", dec = ",", check.names = FALSE)
newdata2 <- raw[-c(22:27), ]
newdata2$category <- as.character(newdata2$category)
newdata2$category[newdata2$category == "sanitation layer -mid-to-late 14th century"] <- "sanitation layer"
newdata2$category <- as.factor(newdata2$category)

category_colors <- c(
  "sanitation layer" = "grey",
  "flood in 1280" = "black",
  "17th century" = "red",
  "16th century" = "blue",
  "15th century" = "green",
  "mid-to-late 14th century" = "purple",
  "after 1348" = "orange",
  "12th century" = "cyan",
  "before 12th century" = "pink"
)

# Ternární graf
ggtern(newdata2, aes(x = sand, y = clay, z = silt)) +
  geom_point(aes(color = category), alpha = 0.75, size = 3) +
  scale_color_manual(values = category_colors) +
  scale_size_continuous(range = c(3, 10)) +
  theme_rgbw() +
 theme(
    legend.position = "bottom",
    tern.axis.title.T = element_text(size = 8),  # Písek
    tern.axis.title.L = element_text(size = 8),  # Prach
    tern.axis.title.R = element_text(size = 8)   # Jíl
  ) +
  labs(
    title = "Ternární diagram zrnitosti půdních vzorků",
    x = "Písek (%)", 
    y = "Jíl (%)", 
    z = "Prach (%)", 
    color = "Chronologická vrstva"
  ) +
  guides(
    color = guide_legend(nrow = 5, byrow = TRUE, override.aes = list(size = 5, alpha = 1)),
    size = guide_legend(nrow = 1)
  )

Geochemické profily

Geochemické profily hloubkových koncentrací prvků (P, Ca, Pb).
Grafy znázorňují vertikální rozložení prvků v půdním profilu dle hloubky v různých časových obdobích.

data <- read.table("xrf.txt", sep = "\t", header = TRUE)

# Zprůměrování podle Sample
elements <- c("P", "Ca", "Pb")
data_avg <- aggregate(data[, elements],
                      by = list(Sample = data$Sample,
                                Depth = data$Depth,
                                Category = data$Category),
                      FUN = mean, na.rm = TRUE)

# Barevné přiřazení ke kategoriím
category_colors <- c(
  "flood in 1280" = "black",
  "17th century" = "red",
  "16th century" = "blue",
  "15th century" = "green",
  "mid-to-late 14th century" = "purple",
  "after 1348" = "orange",
  "12th century" = "cyan",
  "1348" = "brown",
  "before 12th century" = "pink"
)

# Základní base R graf s barvami a legendou
par(mfrow = c(1, 3), mar = c(5, 4, 4, 8), xpd = TRUE)
for (el in elements) {
  cols <- category_colors[as.character(data_avg$Category)]
  plot(data_avg[[el]], data_avg$Depth,
       main = paste("Profil prvku", el),
       xlab = paste(el, "(ppm)"),
       ylab = "Hloubka (cm)",
       pch = 19,
       col = cols,
       ylim = rev(range(data_avg$Depth)))
}
# Přidání společné legendy vpravo vedle grafů

legend("bottomright",
       legend = names(category_colors),
       col = category_colors,
       pch = 19,
       cex = 0.8,
       bty = "n",
       title = "Období")

Interpretace geochemických prvků

P - výrazné nárůsty v hlubších vrstvách, zejména středověkých, svědčí o akumulaci organických zbytků, výkalů, kuchyňského odpadu, hnoje. To vykazuje, že prostor byl intenzivně využíván k odpadní činnosti. Výskyt zvýšených hodnot i ve vrstvách po roce 1348 může naznačovat přetrvávající nebo opakované antropogenní využití.

Ca - vysoké koncentrace v hloubkách odpovídajících 12. až 14. století (zejména před rokem 1348) mohou odrážet ukládání organickcých zbytků s vysokým obsahem kostí, případně pozůstatky stavebních materiálů jako je vápno nebo omítka. To může vykazovat o využití prostoru spojené s řemeslnou nebo obytnou činností. Pokles může naznačovat změnu využití lokality.

Pb - vysoké koncentrace olova ve vrstvách ze 14. - 17. století, ukazují na “znečištění” olovem. Například ze zpracování kovů, nebo odpadů z řemeslné činnosti. V tomto prostředí to může naznačovat přítomnosti dílen.

Závěr

Výzkum na Václavském náměstí přináší cenné poznatky o sedimentárních a geochemických procesech ve městském prostředí. Kombinace mapování, XRF analýz a půdního profilu nabízí detailní pohled na vývoj prostoru v čase.

Literatura

Kreier, F. 2009: Indigenous people may have created the Amazon’s ‘dark earth’ on purpose. Science News.

Chu, J. 2023: Ancient Amazonians intentionally created fertile “dark earth”. MIT News.

Johanis, H. - Tejnecký, V. - Drábek, O. et al. 2022: Assessment of Lead Origin in Forerst Soils of the Czech Republic Using Isotopic Ratios. Water Air Pollut 233.

Macphail, I. R. 1980: Soil and Botanical Studies of the ‘Dark Earth’. AML Reports (Old Series) 3106.

Quaglia, S. 2024: How the ancient Amazonian ‘dark earth’ could save Earth’s future. Science Focus.

Wilson, C. - Davidson, D. - Cresser, M. 2008: Multi-element soil analysis: An assessment of its potential as an aid to archaeological interpretation. Journal of Archaeological Science 35(2).