Týden vědy a techniky - Cesta do doby ledové
5. 11. 2008
Již po sedmé se bude od 3. do 9. listopadu 2008 konat Týden vědy a techniky, v němž chce pořadatel akce, Akademie věd ČR, přiblížit veřejnosti a především studentům vědu jako vzrušující dobrodružství poznávání, ukázat pestrost vědeckých oborů, v ústavech Akademie zastoupených. Letošní rok probíhá ve znamení Roku planety Země. Prostřednictvím stop v terénu se vrátíme na Zemi před 400 milióny let a budeme srovnávat tehdejší velkou dobu ledovou s posledním zaledněním Země a se současnou klimatickou změnou.
Délka celého lidského života je pouhou kapkou v bezedném moři času, do jehož hlubin teď s námi sestoupíte. Svah nad dálnicí D5 nedaleko Berouna. Během její výstavby před dvaceti lety tu stavební stroje odkryly vrstvy břidlic a pískovců. S naším průvodcem, geologem Petrem Štorchem, se rázem ocitáme v nepředstavitelně vzdálené minulosti. Dělí nás od ní víc než 440 miliónů let. Ta doba dostala jméno ordovik a patří ke starším prvohorám.
Z jedné ze zdejších vrstev, z tohoto jedinečného záznamu historie, náhle mizí celá společenstva živočichů. Ti obývali rozsáhlé, teplé moře, které tehdy zalévalo území Čech. Pro geology to byla dlouho záhada. Něco se tu muselo stát. Co? Začátkem 70. let objevili francouzští geologové v oblasti Tasílie uprostřed Sahary stopy zalednění z konce ordoviku. Ledovcem ohlazené a poškrábané podloží, pohřbené fjordy, plné morénových štěrků.
Mořské uloženiny ledovcového původu byly zjištěny i v západní a severní Africe, na Arabském poloostrově, v Brazílii, Bolivii, Argentině – i v jižní Evropě. Jak to, že byly ledovce tam, kde je dnes tak teplo, a není po nich ani stopy třeba na Sibiři? Země na konci ordoviku, před 445 milióny let. Obrysy tehdejších prakontinentů v ničem nepřipomínají ty dnešní. Ani svými poetickými jmény – Laurencie, Baltika, Gondwana.
A dnešní Čechy? Ty byly po dobu 120 miliónů let pod vodou. Byly mořským dnem a na konci ordoviku se nacházely přibližně mezi 30. až 35. stupněm jižní šířky. Ledová doba. Laici ji spojují obvykle s mamuty a jejich lovci, našimi dávnými předky. Když však budeme sledovat křivku průměrné teploty na naší planetě, zjistíme, že ledovými dobami procházela mnohokrát ve své historii.
V prvohorách bylo klima poměrně teplé, přesto prudkými teplotními výkyvy procházela Země i tehdy. Svědectví o změnách v ordoviku podaly i usazeniny mezi Prahou a Zdicemi. Mění se typ sedimentů, náhle mizí veškerá fauna. Přežívá jen nemnoho těch, kteří se dovedli přizpůsobit rychle se měnícím životním podmínkám.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR:Ty změny jsou tak významné, že patří k jednomu z pěti největších vymírání a změn bioty vůbec v historii Země.
Země před 445 milióny let. Moře nad dnešními Čechami je těsně u okraje ordovického zalednění. Ledový krunýř při pobřeží v létě praská a uvolněné kry odnášejí na moře písek i docela velké kameny. Kry na moři tají a písek s kameny klesá do jemných sedimentů v hloubce daleko od břehu. Co vrstvička, to pravděpodobně jedna sezóna.
Nejméně dva chladné klimatické výkyvy podle geologického záznamu trvaly celkem asi 1,5 miliónu let. Procházíme sbírkami České geologické služby. Jsou tu uchovány tisíce vzácných vzorků. Pod rukama zkušených geologů tyto zkamenělé záznamy dovedou promluvit a podat svědectví o dávno minulých obdobích z historie naší planety.
Typickými tvary se představuje jeden z nejznámějších živočichů, kteří obývali teplá prvohorní moře mezi Prahou a Plzní – trilobit. První vlnu vymírání na začátku ordovické ledové doby přežilo jen osm druhů trilobitů ze šedesáti. Mnohé z trilobitů objevil už v polovině 19. století francouzský učenec Joachim Barrande. Světoznámé naleziště trilobitů nese jeho jméno – Barrandien.
Proč vůbec k zamrzání Země dochází? Je to výsledek souhry mnoha vlivů. Roli hrají horotvorné pochody i uspořádání pevnin na Zemi. Cykly sluneční aktivity, které řídí množství slunečního záření, dopadajícího na zemský povrch, průlety mračny kosmického prachu i změny sklonu zemské osy nebo parametry oběžné dráhy planety.
Na konci ordoviku se kolem jižního pólu nahromadila ohromná pevnina – Gondwana. Mořské proudy nemohou zajišťovat výměnu tepla mezi rovníkovými a polárními oblastmi. Ty se ochlazují. Sníh leží i přes léto a pomalu vzniká pevninský ledovec. Ten odráží víc slunečního záření. Teplota dále klesá. Začíná doba ledová. V prahorách a starohorách prošla Země dvakrát stavem označovaným jako sněhová koule. Sněhem a ledem byla tehdy pokryta dokonce celá planeta.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR:Tak my jsme se teď dostali na lokalitu Hlásná Třebáň, kde máme odkryté vlastně dno ordovického moře v období vrcholícího zalednění.
Obrovské vlny prudkých zimních bouří modelují mořské dno. Odnášejí od břehu písek, štěrk i kameny a ukládají je dál od břehu.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR: Výsledkem je tento typ zvláštního sedimentu, kterému říkáme bouřkové pískovce, takzvané tempestity.
Na stráni nad Berounkou jsme vystoupili o pár desítek metrů výš. Před námi je hranice dvou geologických období – ordoviku a po něm následujícího siluru. Je nápadná náhlou změnou barvy uloženin. Světlé jílovce a břidlice najednou dostávají téměř černou barvu.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR: Ty břidlice obsahují šest až osm procent organického uhlíku. To znamená, že v nich jsou pohřbena těla mořských živočichů, mikroorganizmů, nějakých drobných řas, ale i větších, takzvaných graptolitů.
Graptoliti, tito polostrunatci, obývali na předělu ordoviku a siluru všechna pozemská moře. Podobali se dnešním láčkovcům. Schránky jejich podivuhodných tělíček odhalují mikroskopické snímky. Jedinci vytvářeli rozsáhlé kolonie nejrůznějších tvarů. Žili na rozhraní vrstvy kyslíkaté a bezkyslíkaté vody. Ve svém 24hodinovém cyklu se od hladiny spouštěli za potravou, kterou byly bakterie, do stometrové hloubky. Pak zase stoupali za kyslíkem vzhůru.
Díky své přizpůsobivosti se graptoliti postupně vyvinuli do mnoha druhů. Právě pomocí jejich fosílií se geologové mohou orientovat v dávných obdobích s neuvěřitelnou přesností desítek tisíc let. Začátkem siluru zalednění končí. Sladká voda z tajících ledovců se živinami z pevniny pokrývá moře. U hladiny se přemnožují mikroskopické řasy. Jejich odumřelá masa odčerpá kyslík z mořské vody.
Převládnou organizmy snášející nedostatek kyslíku. Život se stěhuje k pobřeží s prokysličenou vodou. Ve větších hloubkách začíná velké vymírání. Jedno z pěti největších v historii Země. Z vrtů v dnešních kontinentálních ledovcích i ze starých sedimentů vyplývá, že ke změnám teplot a k nástupu ledových dob docházelo velice rychle. Šlo o desítky let, nanejvýš dvě staletí.
Vzestup teplot, zarůstání moří a další děje na konci zalednění však probíhají ještě rychleji. Proto stále více vědců upozorňuje na rozsah a rychlost, s jakou v poslední době probíhají klimatické změny na Zemi.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR: Jejich konečným stavem může být podobná situace, jako byla na úplném počátku siluru.
Přestože se nám zdá, že na Zemi je dnes poměrně teplé podnebí, z klimatického hlediska žijeme ještě stále v době ledové. V dějinách Země byla velmi dlouhá období, kdy průměrná teplota byla o deset stupňů vyšší než dnes. Jak víme, oteplování už probíhá.
RNDr. Petr Štorch, DrSc., geolog, Geologický ústav AV ČR: Kdyby k tomu náhle došlo, tak to by byl velký malér, protože zaprvé by roztály kompletně polární ledovce, došlo by ke stoupnutí hladiny moří zase o desítky metrů, a to relativně velice rychle.
Zpomalení mořských proudů by vedlo k dramatickým změnám klimatu, a to i uprostřed Evropy. Proto letošní Rok Země musíme brát také jako varování na začátku 21. století.
Autor: Vladimír Kunz