Kvarterní klimatický cyklus: Vysvětlení

Současnost je zahlcená ekologickými problémy. Mnohé z nich se zdají být katastrofické. Pokud se ale podíváme stovky a tisíce let do minulosti, zjistíme, že mnohé změny prostředí se opakují. A že přírodní podmínky nebyly nikdy stálé. Přestože je dnešní svět jedinečný, může nám historie nabídnout porozumění dějům, které aktuálně prožíváme. Svět a krajina jsou jednoduše produktem toho, co se dělo v minulosti. A nejen té části, kterou si lidé pamatují z vlastního života. Ale hlavně toho, co se dělo před desítkami, stovkami, tisíci, desetitisíci i statisíci lety. Pokud přírodu vnímáme v téhle perspektivě, vidíme, že se neustále mění. To, co máme dnes, záleží na tom, co se dělo před dávnou dobou.

Ta velmi pravěká historie, která se týká fosílii, je vidět v horninách. Já se ale zabývám hlavně kvartérem, dnešním geologickým obdobím. V něm se nekoukáme na skály, ale jdeme do mnohem mladších záznamů. Děláme půdní sondy a historii čteme třeba ze sedimentárních záznamů z jezer nebo rašelinišť, ale i jímek nebo archeologických nalezišť.

Záznamy v sedimentech

Představte si šumavská ledovcová jezera. Od doby, kdy vznikla, se na jejich dně usazuje bahno, v geologii se tomu říká sediment. A to bahno v sobě ukládá všechno, co se v jezeře vytvoří nebo nafouká a spláchne z okolí. Hlínu, půdu nebo třeba opad ze stromů, jehlice. Co se tam hromadí nejvíc, je pyl. Protože toho je všude ve vzduchu a ve vodě hrozně velké množství. Miliardy zrníček. Z hladiny jezera se postupně sedimentují na dno. A to je typ objektu, kterým se zabývám. Z pylových záznamů můžeme vyvodit, co se v okolní krajině vyskytovalo, a podle vrstvy, v jaké to leží, to spojit s konkrétní dobou.

Pyl se skládá z živé složky, což je v podstatě buňka s DNA, a ta je kryta buněčným obalem. Ten musí ochránit vnitřek nejenom před mechanickým poškozením, ale i před UV zářením, jež má velmi poškozující účinky. Tenhle obal obsahuje velmi odolné látky. Jednou z nich je sporopolenin, což je složitý polymer, sloučenina na bázi mastných kyselin. Jeho vlastností je, že přetrvává. Když pyl sedimentuje, fosilizuje a rozloží se, tak vnější buněčná stěna je to jediné, co zbude. Tento obal má krásné strukturální charakteristiky, podle nichž se dá pyl určovat do čeledí, rodů, druhů. Takže podle jednoho pylového zrnka se dá poznat rostlina, ze které pochází?

Někdy se dá poznat rostlina jako druh, ale to je spíše vzácné. Tak stará, jak dlouho pyl existuje, tedy od nástupu nahosemenných rostlin před přibližně 300 milióny let. Předtím používaly rostliny k šíření výtrusy, které se také zachovávají. Mohou. I semena nacházíme v různých uloženinách. A je to další z fosílií, kterou můžeme extrahovat z různých vrstev. Nicméně semena samozřejmě nemají takovou odolnost, protože jsou od toho, aby vyklíčila. Pokud jsou v suchém prostředí bez kyslíku, tak mohou vydržet relativně dlouhou dobu, ale pokud mají příležitost, tak klíčí. Potom se semeno rozloží. Délka uchování tedy není tak dlouhá jako u pylu.

Čtěte také: Vysvětlení klimatického optima

Význam dlouhodobé perspektivy

Myslím, že většina lidí má problém s vnímáním dlouhodobé perspektivy. Setkávám se s tím často na veřejných přednáškách, kde posluchače udivuje, že něco takového existuje a má to spojitost se současným stavem. Není divu. Ve školách se tomu myslím nedává příliš prostor. Dokonce i řada našich studentů si nedokáže představit rozdíl mezi tisíci, milióny a miliardami let a procesy probíhajícími na těchto škálách. Je to něco odosobněného, co již zdánlivě nesouvisí s naším lidským životem.

Kvartérní klimatický cyklus

V polovině 20. století se začala rýsovat koncepce velkého množství kvartérních klimatických cyklů různé intenzity a různého trvání, jinými slovy koncepce polyglacialistická. Opět přišla doba, kdy ze zaprášených šuplíků dějin začaly vypadávat polozapomenuté teorie. Již na konci 19. století se objevila teorie o regulačním působení změn koncentrace oxidu uhličitého v atmosféře (význam CO2 jako skleníkového plynu rozpoznal r. 1896 švédský fyzik Arrhenius, který v této souvislosti dokonce spekuloval o vlivu průmyslových emisí na celkové oteplování planety).

Rovněž představa o astronomických příčinách ledových dob je překvapivě stará. Jejím autorem je francouzský matematik Joseph Adhemar (1797-1862) a nezávisle na něm skotský učenec James Croll (1821-1890). Croll začínal jako hoteliér a pojišťovací agent. Amatérsky se vzdělával ve fyzice a astronomii. V roce 1864 navázal korespondenci se samotným Charlesem Lyellem nad otázkami klimatických změn a jejich příčin. Přední geolog byl Crollovým vědeckým zápalem stržen do té míry, že mu zařídil placené místo ve státní organizaci pro geologický průzkum (Geological Survey of Scotland). Tam Croll získal další významné kontakty a ty mu dopomohly ke konečné formulaci jeho astronomické hypotézy.

Vyšel z výpočtů francouzského astronoma Urbaina Leverriera z r. 1846, které popisovaly průběžné změny ve tvaru oběžné dráhy Země kolem Slunce a změny v náklonu zemské osy vůči rovině ekliptiky. Příčinou je gravitační vliv planet, především hmotného Jupitera. Tyto vzorce použil Croll k výpočtu změn orbitálních parametrů za poslední tři miliony let, přičemž podrobně popsal jejich periodické chování. Za klíčovou považoval především excentricitu. Čím oválnější je tvar oběžné dráhy, tím větší jsou rozdíly mezi přísunem sluneční energie v různých ročních obdobích.

Taková konstelace, která způsobí prodloužení zimní sezony, může podle Crolla zavinit nahromadění sněhu ve vysokých zeměpisných šířkách. Zvýšené albedo (odraz slunečního záření zpět do kosmického prostoru) může za daných podmínek účinkovat jako pozitivní zpětná vazba v procesu ochlazování. Výsledkem bude další zesílení efektu orbitálních změn a počátek růstu ledovců v oblasti zemských pólů. Přestože se Crollovy i Adhemarovy výpočty časem ukázaly jako nepřesné, otevřely cestu bádání o příčinách ledových dob. Cestu, která zůstala po dalších padesát let téměř bez následovníků. Ovšem až na jednu významnou výjimku. Tou je srbský inženýr a matematik Milutin Milanković (1879-1958), který studoval civilní inženýrství ve Vídni a v jedné soukromé firmě se zabýval konstrukcí přehrad a mostů s použitím tehdy revolučního materiálu - železobetonu.

Čtěte také: Klíč k udržitelné budoucnosti

Na základě starých Crollových úvah se Milanković začal detailněji zabývat vlivem průběžných změn astronomických parametrů na dlouhodobý vývoj klimatu na Zemi. Výpočty neustále zdokonaloval a uprostřed další světové války (v roce 1941) je rozsáhle publikoval v knize s názvem Kanon der Erdbestrahlung und seine Anwendung auf das Eiszeitenproblem (Kánon oslunění Země a jeho aplikace na problém ledových dob).

Teorie Milutina Milankoviće zpočátku vzbuzovala značnou nevoli mezi meteorology, kteří namítali, že popisované proměny orbitálních parametrů jsou příliš slabé na to, aby se vůbec mohly projevit formou klimatických změn.

Milankovičovy cykly

dlouhodobé kvaziperiodické změny hodnot orbitálních parametrů Země, které jsou podle astronomické teorie paleoklimatu zodpovědné za kvartérní klimatický cyklus. Cykly jsou nazývány podle M. Milankoviče, který ve 20. letech 20. století poprvé podrobně propočítal periodické změny orbitálních parametrů a odpovídající změny sum sluneční radiace v chladném a teplém pololetí každé polokoule, zejména ve vyšších zeměpisných šířkách. Právě množství letní insolace ve vyšších zeměpisných šířkách zřejmě bylo hlavním spouštěčem nástupu a ukončení glaciálů během kvartéru. K celkovému vysvětlení klimatu čtvrtohor je ale třeba zahrnout ještě celou řadu dalších faktorů a zejména zpětných vazeb, mj. angl: Milankovitch cycles; slov: Milankovičove cykly; něm: Milankovic-Zyklen m/pl; fr: cycles de Milanković pl 2014, ed.

Datování a výzkum

Zásadním způsobem změnil situaci až objev radioaktivity v osmdesátých letech 19. století. Roku 1906 navrhl Ernest Rutherford postup, při kterém může být změřen geologický čas na základě radioaktivního rozpadu uranu přítomného v horninách. Už první výpočty stáří Země, provedené na základě stanovení množství radia v zemském plášti, ukázaly překvapivě vysoký věk planety, a sice v řádu miliard let.

V roce 1940 američtí fyzikové Martin Kamen a Sam Ruben objevili radioaktivní izotop uhlíku se čtrnácti nukleony v jádře (14C). Jeho existence byla sice předpovězena o šest let dříve, ale nikdo jej zatím přímo nepozoroval. Z těchto zjištění vyšel chemik Willard F. Libby, rovněž Američan, přičemž učinil a potom experimentálně ověřil úvahu, že rostliny během fotosyntézy zabudovávají do svých tkání atomy uhlíku přítomné v molekulách atmosférického oxidu uhličitého. Některé z těchto molekul nesou radioaktivní 14C. Jakmile rostlina odumře, proces fotosyntézy samozřejmě ustane. Přesně v tomto okamžiku jsou „radioaktivní hodiny“ spuštěny. Pak už těžká jádra atomů 14C přítomná v rostlinné tkáni pouze ubývají radioaktivním rozpadem (po uplynutí 5700 let - jednoho poločasu rozpadu - jich tam zbude polovina). Z právě řečeného vyplývá, že pokud dokážeme ve vzorku jakékoliv organické látky stanovit poměr stabilních (12C a 13C) a nestabilních (14C) atomů uhlíku, můžeme určit absolutní stáří takového materiálu.

Čtěte také: Soukromá letadla: ekologická zátěž

Situace s radiokarbonovým datováním se později malinko zkomplikovala, jelikož se nepotvrdil původní předpoklad, že relativní obsah izotopu 14C v atmosféře zůstává dlouhodobě konstantní. Může za to proměnlivá sluneční aktivita. Nepříjemnou situaci se nakonec podařilo vyřešit zavedením kalibrace neboli korekce časových údajů na podkladě křivky popisující vývoj atmosférických koncentrací 14C během minulosti. První takovou křivku se podařilo získat radiokarbonovým datováním jednotlivých letokruhů dlouhověkých borovic (Pinus aristata, P.

Od šedesátých let do současnosti byla vyvinuta řada dalších metod absolutního datování geologických a archeologických situací. Mají různý dosah, různou přesnost a jsou použitelné v rozmanitém kontextu. Radiokarbonová metoda ale dodnes zůstává klíčová pro datování posledních 50 000 let.

Jak jsme již jednou uvedli, skutečný průlom ve studiu čtvrtohor nastal s výzkumem souvislých sprašových sledů a rozšifrováním jejich vztahu s říčními terasami. Od padesátých let se ovšem pozornost čím dál víc soustřeďovala na vyspělou technologii hlubokomořských vrtů.

Díky nepřetržitému ukládání sedimentu na mořském dně (dnes rychlostí zhruba 2 cm za 1000 let; v glaciálech to byl zhruba dvojnásobek) je možné získat souvislý záznam, sahající třeba až hluboko do třetihor. Můžeme v něm číst buď biologickými metodami (studovat třeba změny podílu teplomilných a chladnomilných mořských mikroorganismů), nebo s použitím různých geochemických nástrojů. Zásadním paleoklimatologickým indikátorem v hlubokomořských vrtech se ukázaly být změny relativního podílu těžkého izotopu kyslíku (δ18O). Autorem objevu je Ital Cesare Emiliani (1922-1995), dnes považovaný za zakladatele paleooceánografie.

V roce 1976 publikovali američtí klimatologové J. D. Hays, J. Imbrie a N. J. Shackelton studii založenou na vyhodnocení jednoho zvlášť dlouhého atlantického vrtu. Potvrdila platnost Milankovićových výpočtů pro vysvětlení načasování a intenzity kvartérních klimatických změn v průběhu posledních 450 000 let. Byla to veliká syntéza poznatků, které se souběžně rodily zhruba jedno století. Začalo být zřejmé, že shodným rysem všech hlubokomořských záznamů je průběžná přítomnost klimatických oscilací s amplitudou přibližně 23, 40 a 100 tisíc let, tj. střídání glaciálů a interglaciálů. Nejenže to přesně odpovídá původním Milankovićovým výpočtům, ale navíc to definitivně potvrzuje polyglacialistický model čtvrtohor, neboť za posledních 2,6 milionu let se můžeme dopočítat mnoha (více než padesáti) glaciálních a interglaciálních výkyvů. Přitom se jejich intenzita směrem k dnešku neustále prohlubuje.

Syntézou velkého množství geofyzikálních, paleontologických, oceánografických a biologických poznatků, opřenou o souvislé sekvence hlubokomořských a sprašových záznamů, se v sedmdesátých letech konečně podařilo podchytit kvartérní problematiku v plné šíři a komplexnosti. Polyglacialistický model ukazuje, že rovnováha mezi glaciálním a interglaciálním režimem naší planety je v dlouhodobé perspektivě mnohonásobně vratná a zároveň nesmírně křehká. I malé změny v celkovém objemu a rozložení tepla přicházejícího od Slunce dokážou vyvolat dalekosáhlé klimatické změny.

Sedimenty pleistocénu

Kvartér je obdobím, kdy byly Vnější Západní Karpaty po ústupu moře z karpatské předhlubně a vídeňské pánve v průběhu terciéru výhradně souší. Základním znakem je střídání chladných období - glaciálů (ledových dob), význačných mohutným rozšířením ledovců, s mnohem teplejšími a vlhčími obdobími meziledovými - interglaciály. Interstadiál je částečně teplejší období v glaciálu.

Naše území se v době pleistocénu rozkládalo v tzv. periglaciální zóně mezi severoevropským kontinentálním ledovcem a horským ledovcem, který pokrýval Alpy. Kontinentální ledovec pronikl na naše území pouze dvakrát v období elsterského a saalského zalednění a to pouze na nížinné části sev. Moravy.

Pro glaciál je typické rozšíření mohutných kontinentálních i horských ledovců. V jejich předpolí panovali subarktické podmínky, podobné dnešním podmínkám nad hranicí lesa. Vegetace měla charakter tundry. Povrch terénu byl do značných hloubek trvale promrzlý - tvořil jej permafrost.

V suchých obdobích glaciálů docházelo k intenzívní eolické činnosti, akumulaci spraší, sprašových hlín a navátých písků. Počáteční a koncová stadia ledových dob byla příznivá pro ukládání písčitých štěrků v údolích.

Interglaciály s atlantickým klimatem byli naopak obdobími sedimentačního klidu, kdy panovalo velmi příjemné podnebí s vyšší průměrnou roční teplotou a vyššími srážkami než dnes. S výjimkou strmých skalních stěn byl povrch terénu pokryt souvislým listnatým lesem. Pod lesním krytem se vytvářely vyzrálé lesní půdy rázu kambizemí s dokonale vyvinutým B-horizontem.

Kontinentální ledovec zasáhl území sev. Moravy ve střed. pleistocénu a to během elsteru a saale.

Elsterský glaciál

Elsterský (též zvaný halštrovský) glaciál je kladen do nejsvrchnější části spodního pleistocénu mezi starší interglaciál cromerský a mladší, již střednopleistocenní holsteinský interglaciál. Časově odpovídá glaciálu mindel alpského zalednění. Je nazván podle řeky Elster v Německu.

V elsterském glaciálu se vyčleňují dvě zalednění. Starší opavské zalednění zahrnuje tři a mladší kravařské zalednění dvě ledovcové transgrese. V opavském zalednění vzniklo sev. (chuchelenské) pásmo náporové morény.

Sálský glaciál

Také v sálském glaciálu se vyčleňují dvě zalednění. Starší se nazývá palhanecké zalednění a zahrnuje dvě transgrese a mladší Oldřišovské zalednění se třemi nápory ledovce. Navzájem jsou odděleny neplachovickým teplým intervalem.

Kontinentální ledovec nejmladšího viselského zalednění na naše území nezasáhl, neboť jeho jižní okraj zůstal již. od Berlína a sev. od Varšavy a moravskoslezská oblast už nacházela v periglaciální oblasti.

Glacigenní sedimenty

Glacigenní sedimenty jsou na našem území převážně zastoupeny glacifluviálními sedimenty výplavových předledovcových plošin, v menší míře také glacilakustrinními sedimenty. Typické jsou tence vrstevnaté varvity, u nichž střídání vrstviček různého materiálu obráží sezonní střídání podnebí. Lze se setkat se sedimenty morén horských a výjimečně i kontinentálních ledovců - glacigenními sedimenty s.s.

V současné době se pro glacigenní sedimenty používá název till, ve starší literatuře se označovaly jako souvkové hlíny nebo morény. Jako till se označuje sediment, který byl transportován a následně uložen ledovcem nebo z ledovce a přitom nebyl nebo byl jen málo vytříděn vodou.

Sedimenty periglaciální a extraglaciální

Sedimenty periglaciální a extraglaciální zahrnují zahrnují svahové (deluviální) sedimenty, proluviální (přívalové) sedimenty, říční (fluviální) sedimenty a eolické (větrné) sedimenty.

Většina plochy našeho území patřila v pleistocénu příledovcové neboli periglaciální zóně. Její šířka se počítá na stovky kilometrů a má své specifické rysy.

Deluviální (svahové) sedimenty vznikají na svazích gravitačními pohyby. Svahové sedimenty se člení podle zrnitosti (kamenité, písčité, hlinité aj.), podle geneze (ronové, soliflukční, sesuvné apod.). Představují pestrou škálu sedimentů vzniklých v závislosti na substrátu a tvaru terénu.

Proluviální sedimenty jsou sedimenty vznikající jako produkty náhlých přívalových proudů ( hlíny, štěrky, písky, kamenité sutě).

Fluviální sedimenty jsou sedimenty vznikající činností vody a vodních toků. K sedimentaci částic dochází při poklesu rychlosti proudění, a tedy i unášecí síly toku.

Koněpruské jeskyně

V nezvykle mocných hlinitých výplních jeskyní se dochovaly mnohé důkazy o prehistorickém životě na Zlatém koni i v jeho podzemí.

Na hlinách Proškova dómu byly nalezeny také lidské pozůstatky. Dolní čelist, zlomky nadočnicové a týlní části lebky, zlomky pravé i levé jařmové kosti, zlomek žebra, krční a tři hrudní obratle náležely ženě, která v oblasti Českého krasu žila před více než 45 000 lety. Jde tak o ostatky jednoho z nejstarších známých lidí moderního typu v celé Eurasii. Patrně jejími pohřebními milodary byly tři kamenné nástroje (křemenný úštěp se stopami retuše a dva úštěpy metamorfované liteňské břidlice), provrtaná ulita mořského mlže (Glycimeris glycimeris pilosa L.) a úštěp silné duté kosti s vrubem.

tags: #kvarterní #klimatický #cyklus #vysvětlení

Oblíbené příspěvky:

• Automatický odpadkový koš – test
• Poplatek za komunální odpad: Přerov a variabilní symbol
• Vrácené zboží a ekologie
• Pravidla vjezdu do ekologické zóny Dortmund
• Relaxace s antistresovými omalovánkami