Vývoj života na Zemi v průběhu milionů let

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).

Prekambrium (4600-541 milionů let)

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).

Prvohory (541-252 milionů let)

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 žili nejrůznější členovci (včetně trilobitů), měkkýši či řasy. V siluru se rozvíjeli např. koráli či rybovití obratlovci, souš osidlovaly cévnaté rostliny. V devonu docházelo k rozvoji ryb či obojživelníků (obratlovci se dostávali na souš), součástí vegetace byly hlavně výtrusné rostliny. V karbonu tehdejší rostliny vytvářely množství biomasy, z níž poté vznikalo černé uhlí. Rozvíjel se např. hmyz.

Druhohory (252-65 milionů let)

Druhohory (252-65 milionů let nazpět) zahrnují období zvaná trias, jura a křída. 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.

Třetihory (65-2,58 milionů let)

Ve třetihorách (paleogénu a neogénu, 65-2,58 milionů let nazpět) se rozvíjeli např.

Čtěte také: Proč je příroda největší luxus?

Čtvrtohory (od 2,58 milionů let dodnes)

Čtvrtohory (od 2,58 milionů let nazpět dodnes) zahrnují střídání ledových a meziledových dob.

Život na Zemi je založený na dýchání. Kdy a jak se však naše planeta "nadechla" poprvé? Nová studie publikovaná v prestižním časopise Nature Geoscience se snaží nahlédnout do tohoto dávného světa a odhalit, jak se postupně měnilo prostředí, ve kterém se zrodil složitý život na Zemi.

Tým vědců vedený Richardem G. Stockeym z Univerzity v Southamptonu a Erikem A. Sperlingem ze Stanfordovy univerzity se vydal na fascinující cestu do minulosti naší planety. Jejich cílem bylo rekonstruovat, jak se měnilo množství kyslíku v oceánech a atmosféře během klíčového období mezi 1000 až 300 miliony let před současností. Toto období zahrnuje neoproterozoikum a paleozoikum - éry, během nichž se na Zemi objevili první složití živočichové a následně došlo k explozi druhové rozmanitosti známé jako kambrijská exploze.

Mořské horniny jako stroj času

Jak ale vědci mohou zjistit, kolik kyslíku bylo v oceánech před stovkami milionů let? Odpověď se skrývá v mořských horninách. Tým analyzoval obrovské množství dat o chemickém složení starých mořských usazenin z celého světa. Zaměřili se zejména na obsah prvků jako jsou molybden a uran, které jsou citlivé na množství kyslíku v prostředí.

„Tyto horniny jsou jako časová kapsle. Uchovávají v sobě informace o chemickém složení dávných oceánů,“ vysvětluje Stockey. Analýzou těchto dat pak bylo možné rekonstruovat, jak se měnily podmínky v mořích v průběhu stovek milionů let.

Čtěte také: Krásy argentinské provincie

Pozvolná změna místo náhlé revoluce

Dosavadní teorie předpokládaly, že ke konci neoproterozoika (před asi 540 miliony let) došlo k náhlému a dramatickému nárůstu kyslíku v oceánech, což mělo umožnit vznik složitých mnohobuněčných organismů. Nová studie však tento pohled zpochybňuje.

„Naše analýzy neukazují žádné důkazy o náhlém rozsáhlém okysličení oceánů na konci neoproterozoika,“ uvádí Sperling. Místo toho objevili postupný, dlouhodobý nárůst atmosférického kyslíku a mořské produktivity.

Tento pozvolný nárůst kyslíku a živin v mořích trval desítky až stovky milionů let. A právě v těchto oblastech kontinentálních šelfů se v té době objevovaly a rozvíjely první složité formy života.

„Mělké mořské habitaty byly pravděpodobně suboxické nebo silně hypoxické (s velmi nízkým obsahem kyslíku) po většinu neoproterozoika,“ vysvětluje Stockey. V raném paleozoiku se staly hypoxickými (s vyšším, ale stále omezeným obsahem kyslíku) a teprve v devonu, před asi 420-360 miliony let, by se z pohledu moderní ekofyziologie daly považovat za okysličené.

Tyto změny, i když pozvolné, vytvořily podmínky, které umožnily evoluci složitějších forem života. Větší dostupnost kyslíku a potravy v mělkých vodách poskytla prostor pro vznik nových tělesných plánů a ekologických strategií.

Čtěte také: Přečtěte si recenzi knihy Kniha, obraz a příroda

Dvě vlny okysličení

1. Pozdní neoproterozoikum (před asi 635-540 miliony let): Mírný nárůst atmosférického kyslíku a mořské produktivity. Toto období koresponduje s prvním objevením se makroskopických živočichů v fosilním záznamu.
2. Střední paleozoikum (před asi 420-360 miliony let): Výraznější nárůst kyslíku a produktivity, který vedl k okysličení hlubokých oceánů. Toto období odpovídá evoluci více druhů ryb a dalších složitějších forem života.

Studie tak poskytuje některé z nejpřímějších důkazů o potenciálních fyziologických faktorech, které mohly ovlivnit kambrijskou explozi druhů. A zároveň zdůrazňuje význam pozdějšího okysličení v paleozoiku pro vývoj moderního systému Země.

Nový pohled na evoluci života

Mění se tak náš pohled na to, jak se vyvíjel život na Zemi. Ukazuje, že evoluce složitých forem života nebyla výsledkem náhlé změny, ale spíše postupného procesu trvajícího stovky milionů let.

Výsledky naznačují, že míra okysličení závisela na prostorovém a časovém měřítku. Jinými slovy z globálního pohledu zahrnujícího hluboký oceán žádné dramatické okysličení nenastalo. Ale v mělkém šelfovém prostředí, kde žila většina živočichů a kde se zachovala většina fosilního záznamu, významné okysličení proběhlo.

Budoucí výzkum

Studie také naznačuje směry pro budoucí výzkum. Bude důležité lépe porozumět mechanismům, které vedly k těmto dlouhodobým změnám v okysličení oceánů a atmosféry. Vědci se budou muset zaměřit na roli vulkanické aktivity, vývoje pevninských rostlin a dalších faktorů, které mohly ovlivnit globální cykly kyslíku a uhlíku.

Zároveň bude klíčové propojit tyto poznatky s paleontologickým záznamem a lépe pochopit, jak konkrétní změny v prostředí ovlivňovaly evoluci různých skupin organismů.

Jde tak o příklad toho, jak moderní vědecké metody mohou odhalit tajemství dávné minulosti naší planety.

Geologické dějiny začínají v dobách, kdy se vytvořila první pevná zemská kůra. Kdy to bylo, to přesně nevíme, snad před 4,5 až 4,2 miliardou let. Před tím byla Země shlukem plynů a kosmického prachu, poté žhavým lávovým tělesem. Po vychladnutí se konečně mohly kondenzovat vodní páry, vytvořilo se první vodstvo a první atmosféra. Na zemské kůře se rozlil první oceán. To byl začátek geologických dějin, probíhaly již takové geologické pochody, jako známe dnes: vnitřní čili endogenní pochody se svou tektonikou i magmatismem, a vnější pochody se sedimentací a erozí. Jak atmosféra, tak voda byly bez kyslíku, bohaté dusíkem, vodíkem, oxidem uhličitým a metanem.

Naše planeta vznikla před 4,6 miliardy let. Tehdy byly částice zbylé po vytvoření Slunce stmeleny v menší tělesa. Vznikly planety sluneční soustavy a naše Země. Již na počátku její historie se zformovalo zemské jádro, plášť a kůra.

Stejně zajímavý je problém nejstarších zkamenělin. Je přirozené, že je musíme hledat v sedimentech starých podkladech pevnin, stabilních štítech. Víme, že nejstarší horniny jsou v Jižní Africe, v západní Austrálii a v Grónsku. Právě Grónsko vedlo v soutěži o nejstarší primitivní organismus, prý 3,8 miliard let starý. Byl však odborníky diskvalifikován, šlo totiž o anorganický útvar. Tím se na první místo dostala Austrálie, se svými 4,49 miliard let starými bakteriálními útvary, zvanými stromatolity. Česká republika konkurovat nemůže.

Stamilióny let procházela pak Země obdobími klidu a zdvihu hor, mořských záplav a ústupů i zalednění. K této poslední události - změně Země v jakousi ledovou kouli - sice mohlo dojít, ale vysvětlení nástupu tehdejších ledových a meziledových dob není jednoduché. Snad sehrál roli i mohutný vulkanismus, vypouštějící občas do ovzduší oxid uhličitý, nám dobře známý skleníkový plyn.

Otevřeným problémem nejstaršího období geologické historie je, zda byla původní kůra celá oceánská nebo pevninská. Víme totiž, že je mezi nimi podstatný rozdíl, pevninská je mocnější a má žulovou vrstvu. V mladších geologických etapách totiž dochází k oběma procesům: přeměny oceánské kůry na pevninskou i opačné přeměně kůry pevninské na oceánskou. Máme-li se přiklonit k jedné z teorií, spíše věříme v původní oceánskou kůru, která se pak tzv. diferenciací částečně měnila na kůru pevninskou.

Dnes víme, že nejstarší horniny v Čechách pocházejí z okrajových částí kontinetu Gondwany. Máme za sebou necelé čtyři miliardy let prahorních a starohorních geologických dějin, na prvohory až čtvrtohory zbývá něco přes 500 milionů let.

Prvohory začaly před 542 miliony lety opravdovou revolucí, kterou někteří nazývají kyslíkovou explozí, jiní explozí organickou. Obojí má svůj důvod. Fotosyntéza primitivních organismů dodala do atmosféry a hydrosféry kyslík a objevily se organismy s pevnou schránkou, jako trilobiti, měkkýši a řada jiných.

Rozložení pevnin na zemském povrchu vyhlíželo zcela jinak než dnes. Území naší republiky bylo na jižní polokouli na okraji velké prapevniny Gondwany. Mezi obrovskými objemy terestrických a mořských kambrických uloženin zaujímá u nás významné místo objev nejstarší české fauny v lagunárních spodnokarbonských jílových břidlicích. Jsou to nejen členovci, ale i řasy a mikrofosilie.

V dalších prvohorních etapách se život v oceánech dále vyvíjel, během siluru (prvohory), zhruba před 430 miliony let se rozšířil i na souš. Rostoucí bohatství vegetace vyvrcholilo tvorbou uhlí v permokarbonských pánvích.

Během prvohor došlo ke dvěma obdobím horotvorné činnosti. Nejprve k tzv. kaledonské orogenezi v ordoviku a siluru, pak k variské od devonu do permu. Tu druhou můžeme nazvat největší událostí v geologických dějinách naší republiky. Povrch se vztyčil do velehorských výšek, magma tuhlo pod povrchem, vylévala se láva, mohutné masivy hornin podléhaly metamorfóze.

Na konci permu (stádium prvohor) došlo k největšímu vymírání organismů v geologických dějinách. Postihlo jak mořský, tak suchozemský život. Na 80% čeledí prvohorních živočichů najednou zmizelo, i když je známo, že náznaky takových životních krizí se objevily již během permu. Co bylo příčinou takové světové katastrofy?

Uvažovalo se o ochlazení a změně životních podmínek organismů. Uvažovalo se i o rychlém vzestupu mořské hladiny na samém začátku druhohor.

Další dvě hypotézy však zaslouží největší pozornost: Na konci prvohor došlo na západní Sibiři až k nepředstavitelně mohutným výlevům láv. S nimi byly samozřejmě spjaty vývrhy popelu a výrony láv. To mohlo na dlouhá tisíciletí změnit světové podnebí a s tím i ochladit moře. Druhá hypotéza dává přednost pádu velkého mimozemského tělesa. Měl by podobné ničivé důsledky jako vulkanická činnost.

Druhohory začaly před 251 milionem let a pokračovaly jurou a křídou. Svět se vzpamatovával z variské horotvorné činnosti a z katastrofy na konci prvohor. Postupně se rozpadávala obří prapevnina Pangea, kterou přeťal oceán Tethys. Území naší republiky bylo již na severní polokouli, nejprve v tropických šířkách, později však již v subtropickém pásu.

Druhohory někdy nazýváme královstvím dinosaurů, kteří dokonce i u nás zanechaly své šlépěje, zapomíná se však, že se již v triasu objevili první savci. V Česku trias mnoho stop nezanechal. Projevilo se jasné geologické rozhraní mezi geologickým vývojem Českého masivu a Západními Karpaty.

Během jury zalilo teplé moře Tethydy jihovýchodní část Českého masivu, v karpatské části jsou větší jurské tektonické trosky, části příkrovů. V křídě pokračoval pohyb tektonických desek a svět začínal pomalu připomínat současný zemský povrch. Atlantik byl již oceánem.

Po období klidu se zemská kůra zase probudila a začala obrovitý alpinský horotvorný pochod. V Českém masivu se projevil jen mírně, Karpaty však mu vděčí za svou geologickou stavbu.

Křída se svými pískovcovými skalními městy a opukami patří k nejznámějším českým útvarům. Vždyť česká křídová pánev i poté, co zde později proběhla eroze, stále pokrývá na 15 000 km2 Čech i Moravy.

Do krátkého úseku geologických dějin před 65 miliony let klademe hranici mezi druhohorami a třetihorami. Tehdy došlo k události, která ovlivnila vývoj života. Na souši vymřeli dinosauři, v mořích plazi a otevřela se cesta ke kralování savců. I když určité pochybnosti přetrvávají, věříme, že na Zemi k Yucatánu dopadlo mimozemské těleso. Plyny, popel, požáry a další katastrofy zasáhly celý zemský povrch.

Geologický svět třetihor je poměrně blízký současnému. Rozložení pevnin a oceánů je téměř stejné, střídají se teplejší a chladnější období. Alpinské vrásnění ovlivnilo i Český masiv, kde se kůra lámala a vznikly známé podkrušnohorské pánve s hnědouhelnými slojemi. Erozní zbytky třetihorních uloženin najdeme i na jiných místech.

Rozlámanou kůru využil vulkanismus, částečně se láva vylila na povrch, jinde magma utuhlo v žilách a podzemních prostorách. Pozdější erozí byly i tyto čediče a znělce obnaženy.

Karpatská soustava byla přímo ovlivněna alpinskou horotvornou činností. Tak se vyvinuly charakteristické hornatiny se systémem příkrovů. V jejich klesajících částech pak vznikaly sedimentační pánve.

Čtvrtohory jsou dobou člověka. Jejich začátek se dlouho kladl do doby před 1,8 miliony let, dnes je však hranice posouvá hlouběji do minulosti - na 2,6 milionů let. Čtvrtohory dělíme na pleistocén a holocén, který začal před 12 000 lety.

Pro čtvrtohory je charakteristické střídání dob ledových a meziledových, v každé z obou docházelo ke krátkodobějšímu kolísání teplot. Důvody vzniku takových cyklů neumíme ještě přesně vysvětlit, jde zřejmě o kombinaci pozemských i kosmických vlivů.

Území naší republiky leželo mezi pevninskými severskými ledovci a vysokohorskými ledovci Alp. Ledovce v dobách ledových k nám zasáhly jen do severnějších Čech, hlouběji postoupily na jih moravskými úvaly. Morény se kupily kolem čel ledovců, dále od nich se ukládaly říční štěrky a písky. Větry navály spraše i pískové duny. Z meziledových dob jsou známé jezerní uloženiny, usazeniny říčních niv i sladkovodní vápence.

Dnes žijeme v holocénu, v době kterou považujeme za meziledovou. Geologické působení člověka je tak zřetelné, že někteří navrhují zavést pro poslední dvě století název antropocén.

Za 250 milionů let povede pohyb světadílů ke vzniku nového superkontinentu. Geologické události s tím spojené způsobí změnu podmínek, které se stanou nesnesitelné pro drtivou většinu savců, a tedy i člověka, předpokládají vědci. Vymírání podle nich zasáhne i mnoho dalších druhů, jež do té doby přežijí.

Hlavní příčinou masového vymírání druhů má být tepelný stres. Teploty po celém světě budou přesahovat průměrně 40 stupňů Celsia, což znamená, že může docházet na mnoha místech i k výrazně větším dlouhodobým extrémům, s nimiž se termoregulace savců nemůže dokázat vypořádat.

Tyto vlny veder budou způsobené extrémní koncentrací oxidu uhličitého: mohla by se dostat na dvojnásobnou úroveň, než máme v současnosti. Plyn se do atmosféry dostane ze sopečné činnosti rozdmýchané kontinentálními posuny.

Vliv bude mít také starší a tedy silnější Slunce a masivní šíření pouští po planetě. Země ztratí schopnost se tohoto přebytečného tepla zbavovat.

tags: #priroda #vyvoj #miliony #lety

Oblíbené příspěvky:

• Kontroverze kolem ekologické superzakázky
• Mobilheimy a zima v Česku
• Vzdělávací program: Rozmanitost přírody
• Recenze Equa láhve
• Praktický Odpadkový Koš HEIDRUN