Krása a živá příroda: Biologie v geologickém kontextu

Geologie zkoumá neživé procesy v rámci vesmírných těles, zejména na Zemi. Toto téma obsahuje čistě geologická podtémata, popisuje ale i souvislosti mezi živou a neživou přírodou.

Země jako geoid

Země je třetí planetou od Slunce a vznikla asi před 4,54 miliardami let. Z hlediska tvaru se jedná o geoid (je na pólech zploštělá), její poloměr na rovníku činí 6378 km. Život je v současnosti známý pouze z ní. Magnetické pole chrání planetu před kosmickým zářením.

Stavba Země a litosférické desky

Zemská kůra a nejsvrchnější část pláště tvoří litosféru (g), která je rozčleněná v litosférické desky. Ty se v dlouhodobém měřítku pohybují po astenosféře (rychlostí několika cm za rok). Z tohoto důvodu se v geologické minulosti mj. měnilo rozložení kontinentů. Teplota stoupá směrem do středu Země, teplota jádra je asi 4400-6000 °C. Kontinentální (pevninská, a) má mocnost 30-40 km, oceánská (b) 4-15 km.

Minerály a horniny: Základní stavební kameny Země

Minerály (také česky nerosty) tvoří horniny či vyplňují dutiny a pukliny v nich. Jsou většinou anorganické stejnorodé přírodniny. Jejich složení jde vyjádřit chemickou značkou či vzorcem: např. křemen (a) je chemicky oxid křemičitý = \mathrm{SiO_2}. Chemické složení minerálů ovlivňuje jejich vlastnosti. Minerály jsou většinou krystalické a dělí se do skupin podle svého chemického složení.

Vlastnosti minerálů

Minerály (též nerosty) jsou stejnorodé přírodniny. Jejich složení lze popsat chemickým vzorcem či značkou (např. \mathrm{SiO_2} u křemene). Krystalické minerály (a) mají pravidelně uspořádané stavební částice (zpravidla atomy či ionty) a tvoří krystaly. Tvar krystalů je ovlivněn právě uspořádáním stavebních částic do krystalové mřížky. Chemické vlastnosti minerálů odpovídají chemickým vlastnostem látek, z nichž jsou minerály složené (např. rozpustnost). Mezi další vlastnosti patří:

Čtěte také: Moravský kras: Stráž přírody a zkameněliny

• hustota (značí se ρ, základní jednotkou je \mathrm{kg/m^3})
• štěpnost - Schopnost odlamovat se při působení na rovnou plochu
• lom - Souvisí s tvarem povrchu po rozbití či rozlomení (u neštěpných minerálů)

Systém a příklady minerálů

Minerály se rozdělují do skupin podle svého chemického složení. Některé chemické prvky se v přírodě nacházejí samostatně:

• uhlík (\mathrm{C}) - Vyskytuje se ve formě grafitu, který se skládá z atomů ve vrstvách, užívá se např. k výrobě tužek.
• zlato (\mathrm{Au}) - Ušlechtilý kov, vyskytuje se např. v křemenných žilách, dříve se získávalo rýžováním.

Sulfidy obsahují sulfidový anion (\mathrm{S^{2-}}). sůl kamenná = halit (\mathrm{NaCl}chlorid sodný) - Krystalizuje odpařením roztoků (např. mořské vody), využití v kuchyni či např.

Oxidy jsou sloučeniny kyslíku (ve formě oxidového aniontu \mathrm{O^{2-}}) s dalšími prvky.

• křemen (\mathrm{SiO_2}oxid křemičitý) - Nejčastější minerál, vyskytuje se ve všech typech hornin. Je důležitý např. pro výrobu skla (ve sklářském písku). Má mnohé barevné odrůdy (např. ametyst, citrín, záhněda).
• korund (\mathrm{Al_2O_3}oxid hlinitý) - Vyskytuje se např. jako modrý safír či červený rubín, ze syntetického korundu se vyrábějí např. brusiva.

Mezi uhličitany (karbonáty) patří kalcit (\mathrm{CaCO_3}uhličitan vápenatý). Tvoří např. horniny vápenec či mramor, vzniká krystalizací z roztoků či usazováním schránek organismů.

Živce - Obsahují různé množství vápníku (\mathrm{Ca}), sodíku (\mathrm{Na}), draslíku (\mathrm{K}). Zvětráváním se tyto prvky uvolňují do prostředí a mohou je využívat např. rostliny.

Čtěte také: Moravský kras a stráž přírody

Mastek - Měkký minerál, prášek z něj se užívá např. v kosmetice.

Minerály sestávající z organických látek (organolity) nejsou běžné.

Horniny a jejich typy

Horniny jsou přírodniny složené z jednoho či více druhů minerálů. Např. žula (e) je tvořena více minerály: křemenem (a), plagioklasem (b), draselným živcem (c) a biotitem (d). Horniny tvoří geologická tělesa, sestává z nich litosféra.

Horniny se dělí na:

• sedimentární (usazené)
• magmatické (vyvřelé)
• metamorfované (přeměněné)

Informace o různých typech hornin lze procvičovat pohromadě.

Čtěte také: Více o strážích přírody v Moravském krasu

Usazené horniny

Usazené neboli sedimentární horniny vznikají usazováním úlomků hornin a minerálů, částí organismů nebo krystalizací z roztoků. Aby vznikly úlomkovité usazené horniny, musejí nejprve zvětráváním vzniknout úlomky původní horniny. Tyto úlomky mohou být posléze přeneseny, např. vodou či větrem. Na místě usazení mohou zůstat sypké, nebo mohou být zpevněny tmelem.

• písek (c, nezpevněný) a pískovec (d, zpevněný) - Úlomky v rozměrech zhruba 0,06-2 mm.
• vápenec (h) - Sestává zejména z minerálu kalcitu (\mathrm{CaCO_3}). Vzniká (či vznikal) ze schránek korálnatců, měkkýšů či různých jednobuněčných organismů. Vznikají v něm krasové jevy.

Chemogenní usazenou horninou je např. travertin (k).

Vyvřelé horniny

Vyvřelé neboli magmatické horniny vznikají tuhnutím magmatu či lávy (to je magma, které se dostalo na zemský povrch). Hlubinné vyvřelé horniny vznikají tuhnutím magmatu hluboko pod povrchem. Magma zde tuhne pomalu, proto dochází k vytváření větších krystalů minerálů. Struktura hlubinných vyvřelin bývá všesměrná. I hlubinné vyvřelé horniny se mohou objevovat na povrchu díky erozi nadloží či vrásnění.

• žula (granit) (a) - Obsahuje zejména křemen, K-živec, slídy (muskovit, biotit). Mívá kvádrovitou odlučnost. V Česku se nalézá např. v Žulovské pahorkatině.
• gabro (b) - Oproti žule tmavší.

Žilné vyvřelé horniny vznikají tuhnutím magmatu v puklinách.

Výlevné vyvřelé horniny vznikají tuhnutím lávy či magmatu těsně pod povrchem. Tuhnutí je rychlé, tvoří se tedy menší krystaly.

• čedič (bazalt) (d) - Složením odpovídá gabru. Mívá sloupcovitou odlučnost (lze vidět např. na Panské skále u Kamenického Šenova). Čedič je typický pro České středohoří.
• znělec (fonolit) (f) - Šedozelený, při poklepání zvoní.
• melafyr (g) - Složením odpovídá čediči či andezitu, obsahuje dutiny po sopečných plynech, které bývají druhotně vyplněné např. achátem.

Magma obsahuje mj. plyny (\mathrm{H_2O}, \mathrm{CO_2}, \mathrm{SO_2}), které se uvolňují při sopečné erupci.

Kyselá magmata vznikají tavením zemské kůry zejména v subdukčních zónách (na místech, kde se podsouvají litosférické desky či jejich části). Obsahují více oxidu křemičitého, jsou viskóznější (méně ochotně tečou) a tvoří tedy spíše hlubinné magmatické horniny (např. žula).

Bazická magmata vznikají tavením zemského pláště např. ve středooceánských hřbetech nebo v kontinentálních riftech. Jsou méně viskózní (ochotněji tečou), snadněji se dostávají na povrch a tvoří spíše výlevné horniny (např. bazalt). Jejich zásaditá povaha vychází z většího obsahu alkalických kovů a kovů alkalických zemin (prvků 1. a 2. skupiny periodické tabulky).

Přeměněné horniny

Přeměněné neboli metamorfované horniny vznikají přeměnou vyvřelých, usazených či jiných přeměněných hornin. Přeměna (metamorfóza) probíhá za zvýšené teploty a tlaku.

• svor (b) - Obsahuje šupiny světlé slídy a hrubší zrna křemene.

Přeměnou vápence vzniká mramor (krystalický vápenec, e), který se využívá např. ve stavebnictví a sochařství.

Geologické děje: Proměny Země

Geologické děje souvisejí s postupnými proměnami vesmírných těles, bezprostředně se s nimi lze setkat na Zemi. Mohou se odehrávat na povrchu (pak se označují jako vnější geologické děje) či pod povrchem (vnitřní geologické děje).

Vnější geologické děje

Vlivem vnějších geologických činitelů dochází ke zvětrávání. Zvětrávání spojené s odnosem materiálu se označuje jako eroze. Zvětrávání může být mechanické (např. mrazové zvětrávání, působení živých organismů) či chemické (působení \mathrm{O_2}, \mathrm{CO_2}, \mathrm{H_2O}…). Zvětrávání souvisí jak s rušivou činností (dochází např. k rozpadu hornin), tak s činností tvořivou (vznikají sedimenty, půda).

Vítr odnáší menší částice, vlivem větru vznikají např. spraše (b). Vodní eroze vede např. ke vzniku kaňonů. V oblastech s vápencem se voda podílí na vzniku krasových jevů (i, např. škrapy, závrty, jeskyně…). Dochází k rozpouštění uhličitanu vápenatého (\mathrm{CaCO_3}) kyselinou uhličitou (\mathrm{H_2CO_3}, vzniká rozpouštěním vzdušného \mathrm{CO_2} ve vodě) a případně jeho zpětné krystalizaci (např. vznik krápníků).

Horské ledovce souvisejí se vznikem údolí tvaru „U“ (k), morény sestávají z materiálu přenášeného ledovcem. Živočichové rozrušují horniny např. při stavbě svých úkrytů/hnízd. Lišejníky mohou chemicky rozrušovat podklad, na němž rostou.

Vnitřní geologické děje

Vnitřní geologické děje jsou vyvolané vnitřní energií Země, vyznačují se pohybem tepla a hmoty. Většinou jsou dlouhodobé (např. vznik pohoří, pohyb litosférických desek), mohou ovšem být i krátkodobé (např. výbuchy sopek, zemětřesení, tsunami). Při přibližování desek dochází obvykle k jejich podsouvání (subdukci). Vznikají tak pásemná pohoří (a, např. Andy, Himaláje). Při oddalování desek vzniká kontinentální rift (c, to je příkopová struktura), což v důsledku vede až ke vzniku nového oceánu.

Pohyb litosférických desek či jejich částí vyvolává vrásnění, způsobuje zlomy či další tektonické poruchy. Zlomem zemské kůry a posunem nadloží vznikají tzv. hrástě (d) a příkopy (e).

Sopečná činnost souvisí se vznikem a pohybem magmatu. Magma pod povrchem vzniká jen za určitých podmínek: při podsouvání litosférických desek, ve středooceánských hřbetech či v tzv. horkých skvrnách (hotspots). Hory v sopečných pohořích mívají tvar kuželů či kup, v Česku je sopečného původu např. České středohoří či Říp. Sopečnou činnost (i po jejím vyhasnutí) mohou doprovázet např. výrony plynů (mofety) či horké prameny (gejzíry).

Zemětřesení vzniká obvykle při vyrovnávání napětí mezi litosférickými deskami. Zemětřesení mohou též být sopečná (souvisí se sopečnou činností) či řítivá (např. při zřícení stropu v krasové oblasti). Ohnisko zemětřesení (hypocentrum) bývá obvykle v hloubce do 70 km. Největší intenzitu má zemětřesení v místě nad ohniskem (epicentrum).

Vlny tsunami vznikají často vlivem zemětřesení na dně moře. U pobřeží vlny nabývají výšky až desítek metrů, dochází k záplavě značného území.

Vnitřní geologické děje v širším smyslu nemusejí probíhat jen na Zemi. V minulosti byl vulkanicky aktivní Mars, příkladem zdejšího působení vulkanismu je např. štítová sopka Olympus Mons, nejvyšší hora Sluneční soustavy. Vulkanická aktivita pravděpodobně probíhá (v určitých intervalech) na Venuši.

Půdy: Živý povrch Země

Půda pokrývá povrch Země a je složitým systémem, který se skládá z látek různého skupenství a živé hmoty. Půda se člení na půdní horizonty (vrstvy). Vznik půd je ovlivněn podnebím, povahou terénu, přítomností vody či živých organismů.

Mezi složky půdy patří:

• plynná složka - Zahrnuje půdní vzduch, součástí je např. dusík (\mathrm{N_2}) a kyslík (\mathrm{O_2}) a vodní pára (\mathrm{H_2O}).
• organická - Živé organismy (edafon - zejména živočichové a mikroorganismy; rostliny), humus (organická hmota z odumřelých organismů). Pro vznik humusu je zásadní činnost rozkladačů, např. bakterií a hub.

Podle zrnitosti (velikosti částic) se rozlišují půdní druhy: půdy písčité, hlinité či jílovité. Podle povahy půdního profilu (to je svislý řez půdou a jejím bezprostředním podložím) se rozlišují půdní typy.

Půdy jsou zcela klíčové pro produkci potravin. Vznikají velmi pomalu, proto jsou cenné a těžko nahraditelné. Jsou ohroženy ukládáním chemických látek z hnojiv a pesticidů, větrnou a vodní erozí (ta může být zdůrazněna např. nevhodným zemědělstvím).

Jako zemina se označuje nezpevněná část litosféry, která není členěná na půdní profily. Hlína je zemina konkrétního složení. Půdy obsahují živou složku, nezpevněný horninový pokryv jiných vesmírných těles (např. Měsíce) nikoliv.

Geologická období: Vývoj Země a života

Země vznikla asi před 4,54 miliardami let, první živé organismy se objevily v období před 4,28-3,7 miliardami let. Vznik a vývoj Země i života na ní lze zkoumat na základě složení hornin a díky fosiliím (též zkamenělinám).

Období před 4600-541 miliony let se označuje jako prekambrium, zahrnuje mj. prahory a starohory. V prahorách existovaly bakterie, u některých se postupem času vyvinula fotosyntéza (vznikli předchůdci dnešních sinic). Díky fotosyntéze se dostával kyslík do atmosféry a mohly vzniknout organismy se složitější stavbou buňky (eukaryotní organismy, mezi které patří např. rostliny, živočichové či houby).

V období prvohor (před 541-252 miliony let) došlo nejprve k tzv. kambrické explozi, kdy vznikalo velké množství nových druhů organismů. Složitější život byl vázán na vodní prostředí. V kambriu a ordoviku (b) žili nejrůznější členovci (včetně trilobitů), měkkýši či řasy. V siluru (c) se rozvíjeli např. koráli či rybovití obratlovci, souš osidlovaly cévnaté rostliny. V devonu (c) docházelo k rozvoji ryb či obojživelníků (obratlovci se dostávali na souš), součástí vegetace byly hlavně výtrusné rostliny. V karbonu (d) tehdejší rostliny vytvářely množství biomasy, z níž poté vznikalo černé uhlí. Rozvíjel se např. hmyz.

Druhohory (252-65 milionů let nazpět) zahrnují období zvaná trias (e), jura (f) a křída (g). Docházelo k rozvoji plazů, zejména v juře a křídě byli dominantními obratlovci dinosauři. Rozšířené byly nahosemenné rostliny (cykasy, jinany, jehličnany, obalosemenné). V průběhu křídy se rozvíjely krytosemenné (kvetoucí) rostliny, s nimi např. jejich opylovači a živočichové, kteří konzumovali jejich plody. Dopad planetky na konci druhohor vedl mj. k vyhynutí dinosaurů.

Ve třetihorách (h, paleogénu a neogénu, 65-2,58 milionů let nazpět) se rozvíjeli např. savci a krytosemenné rostliny. Čtvrtohory (i, od 2,58 milionů let nazpět dodnes) zahrnují střídání ledových a meziledových dob.

Geologická stavba Česka

Česko je z hlediska geologické stavby značně různorodé. Na jeho území zasahují dva celky: Český masiv (na schématu níže ČM) a Západní Karpaty (ZK). Český masiv má blokovou stavbu: vznikl spojením více částí litosféry, tyto bloky na sebe víceméně navazují svými okraji. Západní Karpaty mají příkrovovou stavbu, vrstvy hornin v rámci nich podléhaly rozsáhlému vrásnění a posunům.

Části Českého masivu byly ovlivněny kadomským vrásněním, které probíhalo koncem starohor a v kambriu (došlo např. ke vzniku Středočeské ostrovní zóny). V prvohorách zhruba od kambria do devonu bylo např. území Českého krasu zatopeno mořem.

V období karbonu a permu se odehrávalo variské vrásnění. Díky němu se spojily části Českého masivu (mikrokontinenty) a došlo ke vzniku karbonských jezerních pánví. V nich se ukládala biomasa, ze které vzniklo černé uhlí (dříve se těžilo např. na Kladensku - c, dodnes se těží na Ostravsku, kde je překryto sedimenty Karpat - c’). V rámci variského vrásnění též vzniklo velké množství hlubinných vyvřelých hornin (žula aj.).

Od karbonu a permu dále docházelo k ukládání víceméně nezvrásněných hornin (to se označuje jako platformní pokryv). Vzhledem k suchému klimatu v permu vznikaly červené sedimenty obsahující oxid železitý (\mathrm{Fe_2O_3}) - vlivem toho se např. pískovcové skalní útvary v Polabí nazývají červený pískovec.

Co se týká druhohor, horniny z triasu a jury nejsou na území Česka časté. Ve třetihorách vlivem alpinského vrásnění docházelo ke vzniku sopečných pohoří (České středohoří - e, Doupovské hory - f) i jednotlivých vrchů (např. Říp, Bezděz). Vznikaly též sedimenty v jezerech (např. hnědé uhlí v okolí Mostu - g).

tags: #kras #a #ziva #priroda #biologie

Oblíbené příspěvky:

• Zjistěte, zda je váš kompost připraven
• Puzzle s přírodou: tipy a triky
• Klíčové změny v odpadovém hospodářství EU
• Recenze kotlů na biomasu
• Odstraňování ropných skvrn