Klimatické změny v geologické historii

Česká geologická služba (ČGS) zkoumá globální environmentální a klimatické změny v geologické minulosti Země.

Sleduje, jakým způsobem tyto změny ovlivnily evoluci, biologickou rozmanitost a migraci organismů.

Sedimentární záznam představuje unikátní archiv vývoje dávných ekosystémů.

Multidisciplinární výzkum tohoto archivu umožňuje rekonstruovat fosilní mořské a pevninské ekosystémy a jejich vývoj v čase a studovat reakce fosilních ekosystémů na dávné environmentální a klimatické změny.

Výzkum dávných ekosystémů

Výzkumné práce se zaměřují na paleozoické, mezozoické a kenozoické mořské sedimenty a jejich fosilní obsah.

Čtěte také: Klimatické podmínky

Cílem je rekonstruovat dávné mořské ekosystémy a jejich vývoj v čase a zejména způsob, jakým ekosystémy reagovaly na environmentální a klimatické změny a jakým způsobem se s těmito změnami vypořádaly.

Pro tyto účely je klíčové získat co nejvíce informací o jejich životním prostředí, jako je např.

Fyzikálně-chemické parametry nelze měřit přímo, neboť miliony let stará mořská voda již k dispozici není.

Využívají se proto tzv. proxy, tedy zástupné ukazatele.

Takovými proxy jsou např. poměry určitých stabilních izotopů prvků, které jsou součástí minerálů sedimentárních hornin (např. schránek organismů), koncentrace a poměry určitých stopových chemických prvků sedimentů, dále distribuce specifických typů sedimentů (např.

Čtěte také: Změny v jet streamu v důsledku klimatu

Klíčovými svědky geologické historie naší planety jsou fosilní organismy.

Poskytují nám jedinečné informace o průběhu evoluce a o tom, jak organismy reagovaly na různé změny životního prostředí.

Určité skupiny organismů (tzv. vůdčí fosilie) využíváme pro tzv. biostratigrafické korelace, kde platí pravidlo, že vrstvy obsahující totožné druhy fosilií jsou stejně staré - díky tomu dokážeme porovnávat sedimentární horniny celého světa, což je zásadní pro rekonstrukce globálních událostí.

Pro výše zmíněné účely je nezbytně nutná taxonomická analýza, tedy identifikace a klasifikace fosilií na základě morfologie.

Naše týmy při výzkumu aplikují multidisciplinární přístup, tedy na konkrétním sledu sedimentárních hornin používajíáme metody sedimentologické, geochemické a paleontologické a zaměřujíeme se na několik proxy najednou (tzv.

Čtěte také: Luboše Motla o klimatické změně

Sedimentologický, paleontologický a paleoekologický výzkum nám poskytne představu o prostředí, ve kterém se sedimenty ukládaly - např. o energii vody, relativní hloubce, obsahu volného kyslíku, dosahu slunečního záření i množství živin a samozřejmě o charakteru společenstev organismů.

Geochemickými metodami zjišťujeme např. izotopické složení kyslíku mořských bioapatitů, které umožňuje odhadnout průměrnou teplotu mořské vody.

Dále nás zajímá např. izotopické složení karbonátového a organického uhlíku, díky kterému získáme představu o uhlíkovém cyklu - ten odráží geochemické a biologické procesy, ale též danou klimatickou situaci (např.

Velice užitečné je i použití některých méně tradičních izotopových systémů (např. izotopů Cr, Sr, Ca, Mo, Ba a U), které představují proxy pro intenzitu zvětrávaní zvětrávání a poskytnou informace o přínosu pevninských produktů zvětrávání do moře i o hydrotermálních mořských procesech, o globálním redoxním stavu oceánské vody, o saturaci CaCO3 v mořské vodě a podobně.

Zmíněné geochemické metody umožňují stopovat procesy v hydrosféře, atmosféře i biosféře, ale je tu ještě jeden nesmírně cenný aspekt geochemie stabilních izotopů.

Díky (z geologického hlediska) nepatrné době potřebné pro homogenizaci oceánských mas (a systému atmosféra-oceán, řádově tisíce let), lze výkyvy v izotopickém složení považovat za téměř izochronní (současné) události.

Tedy tzv.

Klíčovým aspektem našeho výzkumu je čas.

Významnou součástí práce týmu je i výuka studentů a vedení magisterských a doktorských prací.

Vytváří rovněž mezinárodní vědecký časopis, Bulletin of Geosciences, který je významným světovým periodikem zaměřeným na paleontologii (v současnosti je 15.

Železité čočky ve spodnodevonskýcch vápencích (lokalita Stydlé vody, ČR) tvořené mikrobiálními precipitáty (tzv.

Zaměření výzkumu

Výzkum se zaměřuje zvláště na mladší paleozoikum, kdy došlo k velkému rozvoji suchozemské flóry a vzniku uhelných ložisek.

V popředí zájmu je studium karbonské vegetace a prostředí sedimentace.

Některé rostlinné druhy a rody neměly vysoké ekologické nároky a lze je sledovat v širším časovém intervalu, jiné mají úzké časové rozpětí a slouží jako vůdčí druhy rostlinných biozón.

Podobně jako v kvartéru, také v karbonu docházelo ke změnám v rozsahu zalednění polárních oblastí, které měly vliv na změny klimatu v tropických oblastech, kde se nacházel také Český masiv.

Rostlinná společenstva slouží jako proxy těchto změn, neboť ekologické nároky druhů a rostlinných skupin jsou vesměs známy.

V současné době lidstvo s obavami sleduje zvyšující se koncentraci CO2 v atmosféře.

Podobné změny probíhaly i v karbonu, jen několikanásobně pomaleji.

Existují studie, které potvrzují reakci některých skupin na zvyšující se koncentraci CO2 zmenšením hustoty průduchů.

Toto studium v karbonu na kutikulách rostlin zatím přineslo rozporuplné výsledky, protože nemáme blízké příbuzné, které bychom mohli sledovat až do tak dávné minulosti.

Klima přímo ovlivňuje také prostředí sedimentace, zejména v kontinentálních pánvích vzdálených od vlivu mořské hladiny.

Analýza zvětrávacích/paleopůdních obzorů, které vznikají v přímém kontaktu s atmosférou, dovoluje blíže charakterizovat klimatické podmínky jejich vzniku (poměr srážky/výpar, sezónnost, hydrologický režim půd, tlak CO2 v atmosféře atd.).

V pobřežních oblastech, v tzv. paralických pánvích (např. hornoslezská pánev na Ostravsku), docházelo vlivem střídání ledových a meziledových dob v pozdním paleozoiku ke glacioeustatickým pohybům hladiny světových oceánů spojeným s posuny faciálních pásů, které se projevují cyklickým uspořádáním sedimentárního záznamu.

Střídání ledových a meziledových dob bylo velmi pravděpodobně řízeno změnami orbitálních parametrů, zejména změnami excentricity oběžné dráhy Země.

Výzkumné práce týmu vulkanických systémů se zaměřují na úlohu paleozoického a kenozoického vulkanismu ve vývoji sedimentárních pánví, dále na vliv okolního prostředí na průběh vulkanické aktivity a také na procesy spojené s uchováním fosilií ve vulkanickém prostředí a vliv vulkanismu na biosféru.

Cílem je vytvoření rekonstrukcí paleoprostředí v oblastech vyhaslého vulkanismu a zkoumání způsobů, jakými vulkanická aktivita reagovala na okolní prostředí a jak své okolí naopak ovlivňovala.

Klíčová je rekonstrukce stylu vulkanické aktivity založená na studiu geometrie pyroklastů (produktů sopečných explozí) a sedimentárních charakteristik vulkanoklastických uloženin.

Ty je možné studovat i na poměrně starých uloženinách, které mohly prodělat alteraci a/nebo kompakci.

I v případě zjílovělých uloženin je v optickém mikroskopu možné rozlišit hranice původních klastů a určit jejich tvarové charakteristiky.

Vulkanická aktivita ovlivňuje také vývoj sedimentárních pánví, a to hned několika způsoby.

Mění geometrii pánví, vytváří výraznou topografii na jejich okrajích, je zdrojem specifického klastického materiálu a ovlivňuje i chemismus prostředí včetně vody.

To se odráží na litologickém složení sedimentů, ale také například na izotopickém složení sladkovodních vápenců.

Vulkanické procesy jsou dostatečně rychlé, aby rychle pohřbily celá společenstva organismů.

Na druhou stranu tyto dynamické procesy mnohdy pozůstatky organismů zničí a větší šanci na fosilizaci mají především rozměrnější a pevnější organismy, například stromy.

Mineralizace kmenů pohřbených vulkanickými procesy je významnou dílčí kapitolou výzkumného tématu.

S využitím mineralogických, geochemických a izotopických (C-O-Sr) metod se řeší rekonstrukce prostředí a podmínek pohřbení jednotlivých kmenů, ale také proces postupné mineralizace pohřbeného kmenu.

tags: #klimatické #změny #v #geologické #historii

Oblíbené příspěvky:

• Třídění odpadu: Jaké koše vybrat?
• Zajímavosti Zlínského kraje
• Změny v odpadovém hospodářství
• Lázně Jeseník: Historie a Současnost
• Studie o dekarbonizaci