Student World

Jak vypadlo klima v minulosti? Je pravda, že Země už jednou celá zamrzla? Mají velká vymírání klimatickou příčinu? Je na obzoru oteplování, nebo spíše nová doba ledová? Na naše otázky odpovídá klimatolog RNDr. Václav Cílek, CSc., který se v Geologickém ústavu AV ČR zabývá změnami klimatu a prostředí v nejmladší geologické minulosti.

Slunce podle všeho vydávalo v minulosti méně tepla. Jak se pravěká biosféra vypořádala s touto skutečností? Hrála zde nějakou roli "předkyslíková" atmosféra s významným obsahem oxidu uhličitého?

Pozemské klima funguje na třech hlavních úrovních. Tou první úrovní je množství slunečního záření, které dopadá na Zemi. Druhá úroveň obnáší skleníkové plyny, které na Zemi zadržují tu více a tu méně sluneční energie. Třetí úroveň představuje oceánské proudění; to tvoří jakési ústřední topení planety, které rozvádí teplo z tropů daleko na sever a jih.
Život jako klimatická síla má možnost zasahovat do změn jenom na úrovni složení atmosféry a do jisté míry i kvality povrchu Země – od pouštního povrchu se odrazí víc záření než z lesa.
Tady je nutné si uvědomit, že atmosféra je vlastně biogenní jev. Množství všech hlavních plynů s výjimkou toho 1 % vzácných plynů závisí na životních cyklech organismů, dnes zejména mořských řas a pozemského lesa. Kyslík, dusík, oxid uhličitý, metan a do určité míry i množství vodní páry, to vše nějak souvisí s metabolismem té celé sítě života. Nápadné to je u skleníkových plynů – bez nich by průměrná teplota povrchu země byla asi –15 stupňů C. Takže to, že zde jako lidi vůbec jsme, je pozdním následkem mikrobiální kolébky života.

Předpokládá se, že v souvislosti s přechodem na atmosféru, v níž místo oxidu uhličitého hrál významnou roli kyslík, došlo k výraznému ochlazení. Můžete popsat, jakou roli tato "první doba ledová" sehrála v biologické evoluci?

Nejstarší mikroorganismy se živily chemickou energií vynášenou horkými prameny. Štěpily sloučeniny síry, oxidovaly dvoumocné železo a mangan. Říkáme jim chemotrofní nebo litotrofní organismy – doslova „kamenoužrouti“.
Teprve mnohem později přišel vynález fotosyntézy – to znamená, že z vody, oxidu uhličitého a slunečního záření mohu vyrobit své rostlinné tělo a energii. Vedlejším produktem fotosyntézy byl kyslík. Trvalo stamiliony let, než jeho koncentrace narostly z několika promile do 1-3 % a pak až někam k 15 % na počátku prvohor. Ale ještě před začátkem prvohor došlo k jevu, kterému se někdy říká Země-ledová koule (Neoproterozoic Earth – Snowball).
Tehdy se průměrná teplota povrchu planety rychle změnila z tropické úrovně na možná až –50 C. Všechno zmrzlo až na ostrůvky kolem horkých pramenů. Jev byl pravděpodobně způsoben tím, že živé organismy (které se ještě nenaučily správně zacházet s pozemským systémem), stáhly z atmosféry oxid uhličitý, skleníkový plyn a tím náhle snížily teplotu systému.
Tahle katastrofa ale měla zajímavý dopad – když se zase oteplilo, tak život existoval v několika, snad několika desítkách víceméně uzavřených a navzájem nekomunikujících enkláv. Vznikly zde nové druhy, byla to taková exploze biodiverzity, která proměnila planetu. Právě doba ledová tak stála u kořenů kambrické exploze nových druhů.

Stojí klimatické příčiny i za velkými vymíráními? Pomiňme v tuto chvíli často diskutované vymření dinosaurů na konci křídy a soustřeďme se třeba na největší vymírání vůbec – v permu.

Za vymírání v mladších prvohorách mohl buď pád meteoritu, nebo zvýšená sopečná činnost, nebo obojí – pád asteroidu může tak rozkmitat zemskou kůru, že vzniklé napětí se uvolňuje další desítky milionů let zvýšenou vulkanickou aktivitou.
V obou případech je mechanismus působení podobný. Meteorit nejprve proletí atmosférou a tlačí před sebou vzduch, za ním vzniká cosi jako díra do atmosféry. Když meteorit dopadne, oteplí okolí až o 30ş C – a to do vzdálenosti až stovek kilometrů. Díra nasaje prach zvířený explozí až do vysoké stratosféry. Prach blokuje sluneční záření. Takže nejprve se silně oteplí, začnou hořet lesy, uvolňuje se dým a pyrotoxiny. Pak začne být chladno.
To se u sopečného výbuchu projevuje jenom tak 3-5 let, ale u asteroidu, který prach rozptýlil mnohem výš, vše trvá stovky či možná i tisíce let. Výsledek je ten, že vymírají zejména velké či citlivé druhy zvířat.

autor Pavel Houser