Ohrožení památkových objektů mikroorganismy

1. Úvod

Zájem památkové péče je zaměřen na jedinečné objekty s dlouhou historií, které byly a jsou vystaveny různým vlivům, které mohou ohrožovat jejich stav. Mezi jeden z faktorů patří mikroorganismy (bakterie, řasy, sinice, houby), což jsou velmi nenáročné organismy s mnoha typy metabolismů, díky nimž dokáží osídlovat téměř všechna prostředí. Problematika biologického poškození památek je z toho důvodu velkým problémem při jejich ochraně. Památkáři se setkávají s biologickým poškozením různorodých materiálů, mezi něž patří především dřevo, kámen, malta, papír, kovy apod., na nichž se za příznivých podmínek dokáží mikroorganismy usídlit a množit.

Nežádoucí změny ve vlastnostech materiálů, které mohou vést ke snížení kulturní hodnoty památkových objektů, jsou důsledkem aktivity řady biologických činitelů, z nichž mezi nejaktivnější patří mikroorganismy. Mikrobiální biodeteriorace spočívá zejména v tvorbě mikrobiálních biofilmů na různých podkladech, v jejichž důsledku dochází k degradaci materiálu (Morton 1994; Warscheid 2000). Nejvýznamnějším faktorem ovlivňujícím kontaminaci a intenzitu biodeterioračních procesů je dostupnost vody. Populace mikrobiální kolonizace podléhá sukcesi, kterou kromě zmíněné přítomnosti vody ovlivňuje i dostupnost světla. Ta má vliv na růst a metabolickou aktivitu řas, sinic, lišejníků, mechů a vyšších rostlin (Crispim 2005; Julák 2001). Biodegradace povrchů historických staveb a zejména kamenosochařských děl se v našich klimatických podmínkách vyskytuje zcela běžně. Je dána geografickou polohou lokalit a klimatickou situací a postihuje jednotlivé prvky staveb nebo celé objekty.

Problematika bioohrožení není obvykle řešena jako komplexní proces, jednotlivé odborné práce se zabývají determinací konkrétních původců biodeteriorace a testováním vhodných metod jejich detekce a odstranění (May, 2003; Wasserbauer, 2000).

Náš odborný tým se v letech 2011 až 2017 v rámci dílčího cíle projektu „Identifikace významných území s kulturněhistorickými hodnotami ohrožených přírodními a antropogenními vlivy“ věnoval návrhu metodiky objektivního hodnocení bioohrožení památek, založené na místním šetření dané památky postaveném na operativně komplexním pohledu na sledovaný jev a míru poškození jednotlivých prvků.

Celý projekt měl za cíl vyhodnotit míru potenciálního ohrožení vybraných kategorií památek (národní kulturní památky a památky světového kulturního dědictví) a chráněných území (městské památkové rezervace – MPR, vesnické památkové rezervace – VPR, archeologické památkové rezervace a ostatní památkové rezervace) významnými přírodními, průmyslovými a zemědělskými riziky jednotným postupem pro celé území ČR. V průběhu řešení bylo provedeno zatřídění památek dle míry potenciálního ohrožení pro každé riziko zvlášť, následně byla provedena syntéza všech ohrožení a komplexní zhodnocení výše uvedených kategorií památek a chráněných území. Na Obr. 1. je uveden příklad výsledku hodnocení památek podle metodiky navržené v projektu. Hodnocení památek, provedené v rámci projektu je k dispozici na adrese: https://heis.vuv.cz/data/webmap/datovesady/projekty/ohrozenepamatky/.

Obr. 1: Příklad výsledku hodnocení památek podle navržené metodiky

2. Metodika

V projektu byl k určení míry bioohrožení použit následující metodický postup:

1. Vymezení hodnoceného prvku: u památek sestávajících z jednoho prvku byl hodnocen celý prvek, např. socha, samostatná budova. U památek, které byly tvořeny více prvky nebo objekty (např. areál, MPR, VPR, soustava prvků aj.), byl vybrán ten, který byl vhodný pro uvedený typ hodnocení jako např. budova, místnost. Výsledek byl vztažen na celou hodnocenou památku.
2. Průzkum objektu: na hodnocené památce bylo provedeno místní šetření se zaměřením na kritická místa, nejlépe se správcem či majitelem, který byl znalý stavu památky.
3. Po důkladné místní prohlídce byl vyplněn „Formulář k hodnocení bioohrožení památek“ (Obr. 2). Do formuláře byly zaznamenávány kladné odpovědi a vyznačeny nerelevantní otázky, které se do konečného výpočtu procentuálního hodnocení nezapočítávaly. Pro pomoc s vizuálním hodnocením bioohrožení byl vytvořen obrazový Atlas bioohrožení, který byl publikován ve sborníku ze semináře Památky a jejich ohrožení přírodními a antropogenními vlivy, Telč, 1.–2. 6. 2015 (Sedláček, Mlejnková, 2015);
   https://heis.vuv.cz/data/webmap/datovesady/projekty/ohrozenepamatky/mapyopenlayers/file/atlas_bioohrozeni.pdf.
4. Detekce výskytu mikroorganismů: z vytipovaných problematických míst (zeď, podlaha, povrchy předmětů apod.) byly odebrány vzorky stěrů pro kultivační stanovení mikroorganismů. Odběrová místa byla vybrána tam, kde byla přítomna zjevná kontaminace nebo ji bylo možné díky charakteru místních podmínek prostředí předpokládat. Vzorky byly předány do mikrobiologické laboratoře ke zpracování. Bylo provedeno kultivační stanovení mikroorganismů, založené na detekci životaschopných heterotrofních bakterií a plísní. Kultivační stanovení využívá schopnost mikroorganismů rychle se množit a z původního mikroskopického rozměru vyrůst do viditelné velikosti, tj. kolonie. Množení probíhá za optimálních podmínek, tj. živná půda a teplota. Zde byl pro zjištění počtu kolonie tvořících jednotek (KTJ) kultivovatelných mikroorganismů použit Tryptone Yeast Extract agar (TYEA) a kultivace při teplotě 22 °C po dobu 72 hodin, pro stanovení plísní byl použit Sabouraudův agar, na němž kultivace probíhala při 25 °C po dobu 3 a 5 dní. Pro hodnocení výsledku byl použit počet KTJ na 10 cm². V případě zjištění > 1 000 KTJ mikroorganismů nebo plísní ve výluhu byl nález označen jako „masivní oživení“ a do formuláře zaznamenán jako kladná odpověď (Obr. 3).
5. Konečné hodnocení bioohrožení bylo provedeno výpočtem % kladných odpovědí ve Formuláři a přiřazením příslušného stupně 1 = nevýznamné (≤ 20 %), 2 = střední (20–80 %), 3 = extrémní (≥ 80 %).

Obr. 2: Příklad použití Formuláře k hodnocení bioohrožení památek

Obr. 3: Odběr vzorku stěrů na zámku Jindřichův Hradec

Obr. 4: Vzorky stěrů po kultivaci na Sabouraudově agaru a na Trypton Yeast Extract agaru – lokalita Stará huť u Adamova

Po provedeném posouzení byl objekt/prvek zařazen do jedné z následujících kategorií:

• Stupeň 3 – extrémní ohrožení: posuzovaný objekt je v kritickém stavu díky výskytu velkého počtu jevů představujících riziko rozvoje biologických činitelů, kterými je objekt již zasažen. Míra výskytu a potenciálu rozvoje je vysoká a je předpokladem trvalého poškození a degradace památky. Stav vyžaduje urychlené zásahy s cílem odstranění podmínek podporujících zejména zavlhání objektu.
• Stupeň 2 – střední ohrožení: na posuzovaném objektu byly zjištěny příznaky kontaminace biologickými činiteli a výskyt podmínek podporujících jejich rozvoj, který představuje potenciál dalšího poškození památky. Do tohoto stupně byly řazeny i rozsáhlé areály, které zahrnují více objektů, z nichž jsou ohroženy jen některé. Do stupně střední ohrožení byly zařazeny i památky, pro něž není uvedená metodika pro jejich charakter vhodná a byly označeny jako „nehodnotitelné“. Pro celkové multikriteriální hodnocení však bylo nutné jim přiřadit určitou hodnotu. Aby nedošlo k nežádoucímu ovlivnění celkového výsledku, bylo rozhodnuto, že jim bude přiřazen střední stupeň ohrožení.
• Stupeň 1 – nevýznamné ohrožení: posuzovaná památka nemá příznaky výskytu jevů poukazujících na přítomnost nepřirozeného množství mikroorganismů a podmínek, které by mohly působit jejich nadměrný rozvoj nebo je v dobrém stavu po provedené sanaci. Při zachování stávajících podmínek není památka ohrožena poškozením biologickými činiteli.

3. Výsledky

V rámci výzkumu bylo provedeno kolem 30 šetření na 26 vybraných objektech. Do hodnocení byly cíleně zařazeny památky různého typu a stavu, např. zámky a hrady, Národní divadlo, Národní muzeum, Památník partyzánského hnutí Noční přechod v Morávce, Důl Hlubina a vysoké pece a koksovna Vítkovických železáren, Sázavský a Břevnovský klášter, soukromý zámek Osečany, Karlův most, vila Tugendhat, aj. Metodika hodnocení bioohrožení byla vytvářena průběžně při poznávání obecných zákonitostí, místních podmínek a výskytu sledovaného jevu. Její použití bylo testováno s ohledem na odlišnost vybraných památek. Vytvořený postup byl aplikován na objekty, vybrané pro společné hodnocení všech typů ohrožení památek zařazených do projektu, památky UNESCO a objekty vlastního výběru. Památky byly zhodnoceny podle vytvořené metodiky a zařazeny do 3 kategorií (Tabulka 1 a 2). Příklady hodnocených památek a jejich stupeň ohrožení jsou uvedeny v Tabulce 1 a na Obr. 5 a 6.

Obr. 5: Příklad potenciálu rozvoje mikroorganismů – vlhká zeď na zámku v Českém Krumlově

Obr. 6: Příklad biologicky narušeného objektu – socha v kašně na zámku v Lovosicích

Výsledky ukazují, že jevy, které jsou zodpovědné za bioohrožení památkových objektů jsou v určité míře přítomny na všech památkách. Vzhledem k tomu, že v rámci projektu bylo hodnocení zaměřeno přednostně na Národní kulturní památky a památky UNESCO, jejichž péči je věnována obecně větší pozornost, byla většina hodnocených památek (81 %) zařazena do stupně 2, tj. „střední ohrožení“. Do stupně 3, tj. „extrémní ohrožení“, se zařadily pouze 2 objekty (6 %), ve stupni „nevýznamné ohrožení“ jsou zařazeny 4 objekty (13 %). 19 % památek patří do kategorie „nehodnotitelné“, tyto mají charakter, kterému nevyhovuje použití navržené metodiky, např. Třeboňská rybniční soustava, Historické jádro města Telče apod.

4. Závěry

• Při řešení projektu bylo potvrzeno, že všudypřítomné mikroorganismy a biofilmy, které tvoří, se hojně vyskytují na památkách všech typů.
• Nejvýznamnějším činitelem podporujícím výskyt a rozvoj biologického poškození památek je vlhkost a s ní související faktory – délka působení, zdroj, teplota, světlo, přísun vzduchu, aj.
• Detailní studium oživení památek ukázalo na rozsáhlou kvalitativní i kvantitativní rozmanitost přítomné mikroflóry. Pro zjištění potenciálu výskytu bakterií, plísní, hub a řas, jejichž rozvoj by, v pro ně příznivých podmínkách, mohl znamenat riziko ohrožení památky, není efektivní provádět jejich přesnou determinaci. K určení míry rizika je dostačující semikvantitativní kultivační stanovení.
• Ukázalo se, že použití navržené metodiky nelze nahradit hodnocením ohrožení památek pomocí dotazníků vyplňovaných pouze pracovníky Národního památkového ústavu.
• Jako nejefektivnější a objektivní způsob stanovení míry ohrožení bylo vyhodnoceno místní šetření ve spolupráci se správcem objektu, které je základem navrženého metodického postupu.
• Hodnocení pomocí navrženého „Formuláře k hodnocení bioohrožení památek“ je plně funkční, je však omezeno na objekty typu budov, které však tvoří cca 90 % Národních kulturních památek v ČR.
• Základem záchrany památek před bioohrožením je správný přístup správců a efektivní přidělování financí na opravy a údržbu.

Řešení projektu ukázalo, že objektivní a komplexní hodnocení ohrožení památek v ČR, řešené zde z mnoha hledisek (tj. ohrožení říčními povodněmi, přívalovými srážkami, sesuvy, větrnou erozí, atmosférickými spady, průmyslovou činností, bioohrožení a ohrožení vodních prvků, na vodu vázaných biotopů a vegetace památek, parků a zahrad), je pro ochranu našich památek velmi potřebné. Dosud bylo hodnocení prováděno subjektivně a často byly zohledňovány jiné priority než záchrana velmi cenných památkových objektů.

Práce vznikla za podpory projektu MK ČR DF12P01OVV035 a institucionálních prostředků MŽP.

5. Použitá literatura

1. Crispim CA, Gaylarde CC (2005): Cyanobacteria and biodeterioration of cultural heritage: a review. Mikrob. Exil. 49:1–9.
2. Julák J (2001): Mikrobiální koroze kovů. Vesmír 80: 206– 209
3. May E (2003): Microbes on building stone– for good or ill? Culture (Oxoid) 24, 2: 5–8
4. Morton LHG, Surman SB (1994): Biofilms in bioteterioration- a review. Int. Biodeterior. Biodegrad. 3–4: 203– 221.
5. Warscheid T, Brahms J (2000): Biodeterioration of stone. A review. Int. Biodeter. Biodegr. 46: 343–368
6. Wasserbauer R (2000): Biologické znehodnocení staveb. Nakladatelství ARCH Praha, 280 pp