Vznik Země

Vznik Země

Vznik naší planety se datuje do dávné minulosti, kdy se začalo formovat naše Slunce. Po jeho zrodu zbylo v jeho okolí spousta nepoužitého materiálu (horniny, mračna plynu, vesmírný prach atd.), který se začal postupně srážet a kumulovat do větších úlomku (asi tak před 4,6 miliardami let). Tyto úlomky počaly vlivem gravitace do sebe vrážet a zvětšovat tak svůj objem. Postupem času vznikly mnohem větší tělesa, která pomocí gravitace "luxovala" okolí od jiných menších úlomků. V této době byla planety neustále bombardována z vesmíru a tak se neustále přetvářel její žhavý povrch. Na počátku svého vývoje byla Země rozžhavenou koulí.Všechny látky se zde vyskytovaly v plynném nebo tekutém skupenství. Před 4-3,5 miliardami let byla na Zemi velmi intenzivní sopečná činnost. Trhlinami vycházela láva a plyny nasycené vodní párou, která se srážela do velkých mraků, déšť s těchto mraků se však nemohl vsát do tuhnoucích hornin, protože jejich teplota byla tak vysoká, že docházelo k okamžitému odpařování. Postupně se snižovala frekvence -bombardování- Země cizími tělesy a teplota se snižovala. Postupně se začala Země ochlazovat. Když dosáhla určité teploty, mohla na povrchu začít kondenzovat voda, která byla dopravena na planetu díky úlomkům z vesmíru, a vytvořit tak prvotní oceán, mohly se začít tvořit složitější chemické látky. Těžší, jako Fe a Ni klesaly ke středu Země,ostatní jako Si, Na, K a Mg se slučovaly do nerostů, které tvoří částečně roztavené horniny pláště a prapůvodní horniny zemské kůry. Zároveň se začalo velké množství dešťové vody soustřeďovat v kotlinách a pánvích a vytvořila se první moře. Láva na povrchu a magma pod ním tuhly a vytvářely prapůvodní pevniny. Prapůvodní atmosféra se převážně skládala z oxidu uhličitého, sirných plynů a vodní páry, neobsahovala žádný volný kyslík, byla to nedýchatelná atmosféra. Na počátku prekambria velmi často pronikalo na povrch Země horké magma. K této zvýšené vulkanické činnosti přispívala vysoká teplota Země a přísun tepla z rozpadu radioaktivních prvků. Nejdříve vznikaly bazické a ultrabazické horniny, u kterých bylo později působením zvýšené teploty a tlaku změněno složení (metamorfované horniny). Od nejstaršího prekambria vznikala postupně horstva. Vítr, voda a změny teploty horstva rozdrobovaly na ostrohranné bloky, valouny a štěrk. (eroze). Tento materiál byl transportován podobně jako dnes do nižších oblastí, pánví, kde se usazoval. Existují i horniny, které vznikaly jen v minulosti, např. železito - křemité páskované železné rudy. Následkem vysokých teplot se prvky nemohly slučovat a vytvářet nové a složitější prvky.

Asi před 2,5 mild. let se objevily organismy schopné provádět fotosyntézu, tyto organismy byly siné řasy nebo sinice. Kyslík se postupně hromadil v atmosféře, byl tehdy napadán UV zářením, to mělo za následek že se vrchní vrstva kyslíku proměnila v ozón. Před 200 mil. let byla veškerá dnešní souš součástí někdejší Pangey, prapůvodního superkontinentu. Před 110 mil. let se Pangea rozpadla na kontinenty Laurasii (sever) a Gondvanu (jih). Od doby asi před 130 mil. let začaly kontinenty postupně nabývat nynějších tvarů a zaujímat nynější polohy.

Spolu se vznikem atmosféry a oceánů souvisí i název naší planety, kdy se občas používá přídavné jméno "modrá" planeta pro označení našeho domova. Vznikající život na Zemi a erozní vlivy měly také za následek, že povrch na Zemi nevypadá jako měsíční krajina, která je poseta krátery od dopadů cizích tělech. Na našem povrchu byly tyto úkazy přetvořeny na jezera, roviny, či úplně vyhlazeny, a proto je dnes velice obtížné objevit nějaké krátery. Hlavní faktory umožňující vznik a přežití živých organismů na Zemi:
- Přiměřená vzdálenost od Slunce (úměrně jeho radiačnímu výkonu) spolu s
- vhodnou atmosférou Země (zejm. obsah O2 a ochrana před zářením z kosmu),
- přítomností vody (dokonce ve velkém množství) a
- existencí magnetického pole Země (ochrana před slunečním větrem a jinými nabitými částicemi)

VÝVOJ KLIMATU V MINULOSTI ZEMĚ

Vznik Země (archaikum, proterozoikum)

Jedná se o období, kdy se teprve vytvářela Zemská atmosféra. Nejstarší původní atmosféra, kterou tvořily převážně vodíkové páry, unikla do kosmu při zahřátí doprovázejícím vznik planety. Díky silnému vulkanismu se utvořila další, té však naprosto chyběl kyslík a oxid uhličitý. Podobný typ ovzduší mají planety Saturn a Jupiter. Atmosféra Země postupně ztrácela vodík a obohacovala se stále více o oxid uhličitý a dusík. Voda se částečně rozkládala na kyslík a vodík, ten však byl velmi nestálý. Je možné, že Země byla v této fázi nějakou dobu bez atmosféry, jako Měsíc. Další atmosféra se tvořila při postupném vychládání Země uvolňováním plynů z hornin. Ani poslední, čtvrtá atmosféra, která obklopuje Zemi dodnes, nevznikla najednou. Vznikala působením živých organismů, které uvolňovaly kyslík jako produkt metabolismu, dýchání a fotosyntézy. Voda se vytvářela při intenzivní sopečné činnosti. Zprvu jí nebylo na Zemi mnoho, přibližně jen asi 10% dnešních moří, ale postupně jí přibývalo.
Na konci proterozoika dochází k obrovským změnám teplot - na 230 milionů let došlo k mohutnému ochlazení a Země doslova zamrzla, ale pak se rychle přesouvá do horkého klimatu. Jde o nejstarší doklady zalednění na Zemi. Existují úvahy o uplatnění skleníkového jev nebo o dopadu meteoritu do zemské atmosféry, které by vysvětlily tyto náhlé změny teplot. Na rozhraní proterozoika a paleozoika došlo k mohutnému rozšíření rostlin a živočichů. Je jisté, že tento náhlý zlom ve vývoji života byl umožněn prokysličením zemské atmosféry.

Prvohory (palezoikum)

V prvohorách byly souše rozděleny na 2 velké pevniny - Laurasii a Gondwanu. V jižní Gondwaně bylo klima nepříznivé, suché a chladné, protože byla z větší části zaledněná. Africký kontinent se např. tehdy dostal až do oblasti jižního zemského pólu. Zajímavé je, že v Angarské oblasti poblíž severního pólu byly na kmenech dřevin vůbec poprvé zjištěny roční přírůstky, což je jasným důkazem střídání ročních období. Stejně staré kmeny tropických oblastí jsou ale bez letokruhů. Příznivější podmínky pro rozvoj života tedy byly v severnější Laurasii, kde je na počátku prvohor stálé teplé a vlhké klima. Její jižní části, které zahrnovaly i oblast dnešní Evropy, ležely v blízkosti rovníku. Toto příznivé klima hrálo významnou úlohu v dalším rozvoji života, který začal postupně osídlovat sladkovodní prostředí a souš. V ordoviku se klima mění na studené, ze kterého se v siluru a zejména v devonu opět stává tropické klima s vývojem korálových útesů.

V karbonu a permu dochází ke spojení kontinentů v Pangeu a ta se začíná postupně přesouvat na sever. Klima je dál vyrovnané, teplé a bohaté na srážky a napomáhá vývoji obratlovců na souši. Koncem karbonu se klima Pangey vysušuje a ochlazuje a počínaje permem se klimatické podmínky výrazně rozrůzňují. Vznikají oblasti postupujícího sucha a pouští, tím mizí území nížinných bažin a šíří se pouště a polopouště. Vláhy postupně ubývá, klima je v rovníkových oblastech stále teplé, ale srážky se stále více omezují na určitá období v roce a neustále slábnou. Souš je tvořena jednou velikou pevninou, a tak klima je výrazně kontinentální s chladnými zimami.

Konec prvohor je ve znamení jednoho z největších ochlazení v historii Země. Vysvětlení se hledá v snížení skleníkového efektu kvůli uhelné sedimentaci, v sopečné činnosti, změnách ve tvaru kontinentů a dokonce i v kosmických faktorech. Tyto vlivy v souhrnu vyvolaly ekologické katastrofy. Rozsáhlé změny na zemském povrchu vedly k vymírání starých a vzniku nových forem rostlinstva a živočišstva. Během permu a triasu dochází pod vlivem nepříznivého počasí ledových dob k přechodu mezi plazy a savci. Vliv mělo také značné kolísání denních a nočních teplot, které všeobecně začaly rychle klesat, čemuž se studenokrevní plazi museli přizpůsobit.

Druhohory (mezozoikum)

V globálním měřítku se jedná o teplé období druhohor. Nadále trvá spojení kontinentů v Pangeu.

V triasuje podnebí poměrně stabilní, mírné suché a teplé. Šíření mělkých moří mělo za následek teplejší klima s tropickým, subtropickým i mírným pásem sahajícím dost daleko k pólům. Rozsáhlé vnitrozemské oblasti se postupně pokrývaly pouštěmi, protože byly mimo dosah vlhkých oceánských větrů. Výrazným rysem triasového podnebí je skutečnost, že na Zemi chyběl rovníkový vlhký pás a pouštní oblasti se rozprostíraly od tropů až po jižní polární kruh. Klimatické podmínky byly celkově natolik příznivé, že v některých oblastech dokonce mohlo vznikat uhlí. Objevují se i krytosemenné rostliny a první savci. Na konci triasu došlo k ústupu moří z pevnin a tedy i k ochlazení klimatu. Přestože tento jev netrval dlouho, vedl ke změně celých ekosystémů a k vyhynutí mnoha skupin zvířat. Poté však nastalo opět dlouhé teplé období.

V juře se Pangea začíná rozpadat a objevuje se Atlantský oceán, a proto se teplé klima postupně zvlhčuje a sílí vliv vlhčího vzduchu do nitra kontinentů. Díky zaplavování pevnin moři se klima mění v teplé a vlhké. Široký rovníkový pás, rozprostírající se zhruba mezi dnešním Grónskem a Jižní Afrikou, se vyznačoval stabilní teplotou. Průměrná teplota moří se pohybovala v rozmezí od 20 do 300C a směrem k pólům se přirozeně snižovala, ale ani tam nikdy neklesla pod 100C. Nebyly tedy vytvořeny ani polární ledovce.

Klimatické podmínky v křídě byly velmi příznivé a mnohem vyrovnanější než dnes. V polárních krajích neexistovala trvalá sněhová ani ledová pokrývka, i když teplota v zimních měsících jistě občas poklesla pod bod mrazu. Nejteplejší a nejstabilnější klima zavládlo uprostřed křídy, tedy asi před 110 miliony let. 0d té doby prakticky až dodnes má průměrná teplota na Zemi, až na drobné výkyvy, klesající tendenci. Během křídy se kontinenty od sebe oddělují skoro do takové podoby, jak je známe dnes. Současně vznikají velká pásemná pohoří jako Andy, Skalnaté hory, Alpy a Himaláj. Vznik nových malých kontinentů od základu změnil mořské proudění, vyzdvižení pevnin způsobilo pokles hladiny moře a změnilo říční síť. V křídě se ještě více zvětšily plochy moří a oceánů a tím se na Zemi vytvořily podmínky pro účinnější absorpci slunečního tepla. Čím větší část zemského povrchu nejvíce vystaveného slunečnímu záření připadá na vodní hladiny, tím méně tepla se odráží zpět a může být využito k oteplování Země. Souše však sluneční energii odrážejí a tím se podnebí ochlazuje. Ze začátku křídy se většina povrchu souše na Zemi nalézala v rovníkovém pásu, a tak se na pevninách se ochladilo. Avšak nyní, když se velké kontinenty rozpadly na menší celky oddělené mořem a když se navíc vzdálily od rovníkového pásu, nastaly na Zemi daleko příznivější tepelné podmínky a stálé, teplé a oceánské klima. Tento efekt se ještě umocnil, když byly rozsáhlé části kontinentů zaplaveny mělkými moři. Dopadem je postupné zarovnávání povrchu země, zvětrávání hornin. Vyvíjejí se jeskyně krasů a jsou položeny základy plochých, zarovnaných povrchů typických pro středo- a západoevropskou krajinu na sever od Alp.

Všechny tyto jevy ovlivnily počasí na Zemi, klima se náhle prudce ochlazuje a stupňují se roční výkyvy. Díky neobyčejně dlouho trvajícím příznivým klimatickým podmínkám se vytvořily stabilní, ale úzce specializované ekosystémy, které byly velmi citlivé na jakékoli změny prostředí. To potvrzuje reakce křídového rostlinstva i živočišstva na tyto poklesy teplot, které způsobily vyhynutí mnoha zvířat (např. dinosaurů) a vymizení mnoha rostlinných skupin, které se nedokázaly přizpůsobit změnám.Další teorií může být pád velkého meteoritu, který způsobil náhlé prudké ochlazení klimatu. Ale je důležité, že po každé takové události se rovnováha na Zemi opět obnovila.

Třetihory (terciér)

V třetihorách se opět otepluje. Teplé zóny zemského klimatu jsou velmi široké, lesy pokrývají i polární krajiny a klima je stálé a teplé. Pokračuje a vrcholí alpinské vrásnění, v Evropě dochází k rozsáhlé sopečné činnosti. Mělká moře zaplavují části pevnin, např. i části severní Evropy. Na území Čech panuje klima podobné vlhkým tropům Indočíny. Celosvětovým jevem jsou pozvolné změny klimatu. Probíhá tzv. aridizace, vysoušení pevnin. V jejím důsledku ustupují tropické a subtropické pralesy, nahrazuje je les mírných pásem s výraznými ročními výkyvy, který se postupně prosvětluje, až z něj vznikají velké otevřené a travnaté stepi. Nakonec z nich vznikají polopouště a pouště. S tím souvisela i období sucha během roku. Otevřený terén způsoboval rychlou migraci zvířat po celém kontinentě a jejich veliké rozšíření. Na rozhraní mladších a starších třetihor dochází k zvýšené sopečné aktivitě a k obrovským změnám ve tvaru souší a moře, a tak se klima částečně ochlazuje. V Čechách panuje chladné subtropické klima podobné dnešní Číně. Dochází k mohutnému rozvoji savců.

V nejstarších třetihorách dochází k prudkému krátkodobému ochlazení, které silně ovlivňuje flóru i faunu mírných pásem a způsobuje výrazný zlom v evropských podmínkách. Mělo na to i tentokrát vliv spojení kontinentů, k němuž došlo vynořením pevninských šíjí nebo zánikem mořských zálivů. I když pak až do konce eocénu (tedy 20 mil. let) nastupuje teplé období, ráz fauny a flóry mírných pásem se stále více přibližuje dnešku. V tomto období se setkáváme už s nejstaršími předky člověka. V oligocénu dochází opět k ochlazování a postupně vznikají ledovce na pólech.

Na konci třetihor už nastupují ledové doby. Příčiny tohoto jevu nejsou úplně vysvětleny, ale uvažujeme o působení těchto faktorů : Celková teplota povrchu Země byla proti zbytku třetihor poměrně nízká. Na severu i na jihu se nalézala pevnina nebo alespoň ostrovy, kde se mohl začít kumulovat kontinentální ledovec. Asi před 2.5 milióny let se zdvihal Tibet, a tím se odklonily dráhy větrů, přinášejících vláhu, směrem k severu. Tato vláha vymrzá a hromadí se v podobě ledu. Zároveň klesá podmořský práh u Grónska a teplé mořské proudy, které jsou doprovázeny vlhkými větry, pronikají hluboko na sever. Zde slábnou, ale zesilují sněžení. Díky těmto podmínkám roste ledovec, který dál odráží sluneční záření a ochlazuje klima.

Čtvrtohory (kvartér)

Pro čtvrtohoryje charakteristické je opakované ochlazování klimatu v řadě ledových dob (tzv. glaciálech), oddělených od sebe teplejšími úseky dob meziledových (interglaciálů). Jejich počátek se odhaduje přibližně před 1,6 miliony let. Skutečně velkých ledových dob můžeme napočítat nejméně 22, ale někdy se uvádí až 50. Soudí se, že průměrná roční teplota, která dnes ve střední Evropě dosahuje 8 - 90C, byla v ledových dobách o 11 - 150C nižší; pohybovala se tedy pod bodem mrazu. V meziledových dobách byla naopak o 3 - 50C vyšší. Také průměrné roční srážky byly v ledových dobách nižší a v meziledových vyšší než dnes. Podnebí v glaciálech a interglaciálech není zcela monotónní, dochází ke krátkodobým teplejším či chladnějším výchylkám klimatu. Doby ledové ovlivňovaly velikost pevnin a moří. Projevuje se zde eustáze - jev, při kterém dochází k poklesu mořských hladin, protože vodu přijímají ledovcové štíty. Tento pokles mohl být až o desítky metrů. Dnes pokrývá ledovec 10% zemského povrchu, tomu odpovídá 26 mil. km3 vody.

Přitom ledovce dosahují v Grónsku a Antarktidě značné mocnosti: 3000 - 4000 m. Kdyby toto množství ledu roztálo, hladina oceánů by se zvýšila o 50 m a zaplavila by ohromná území včetně mnoha velkých měst jako New York, Rio de Janeiro nebo Londýn. Bylo zjištěno, že v glaciálech byly pevninské ledovce kolem pólů ještě větší - pokrývaly až 30% zemského povrchu, což představovalo 80 mil. km3 vody. Odtáváním tohoto ledu za meziledových dob voda oceánů stoupla až o 140 m. V posledním interglaciálu před 130 až 115 000 lety se např. zvýšila hladina moře v takové míře, že Skandinávie byla ostrovem. V současné době žijeme v holocénu, což je vlastně zatím poslední meziledová doba.

Podle různých teorií, jež se snažily tento jev ochlazení naší Země vysvětlit, k tomu docházelo díky změnou insolace neboli oslunění, které vyjadřuje množství sluneční energie dopadající na zemský povrch. Insolace se mění podle vzdálenosti Země od Slunce a podle obsahu skleníkových plynů v atmosféře. Další teorie se zabývá periodickým oslabováním slunečního záření způsobeným mohutnými sopečnými výbuchy, které vrhly do atmosféry sopečný popel a prach, nebo poklesem obsahu CO2 v atmosféře, což zrychlilo vyzařování tepla do vesmíru.

Jedním z účinků může být, že před 3 milióny let byla původně vlhká a teplá východní Afrika, kterou pokrýval tropický porost a zeleň, přeměněna v suchou, travnatou savanu.

Nejrozšířenějším vysvětlením je nástup první doby ledové. Obrovský ledový příkrov na severní polokouli měl za následek nízké teploty v severním Atlantiku. Podle tohoto tvrzení se pak z oceánu vypařovalo méně vody, což vedlo k nižšímu výskytu srážek nad Afrikou.

Střídání cyklů doby ledové vedlo nejen k vyschnutí Afriky, ale také k větším rozdílům v globálním klimatu. Různorodost podnebí je však také důležitá pro vývoj lidského rodu. Dokázala totiž umožnit vznik druhů. Lidský rod se tedy rozdělil do několika druhů, ale do dnešních dnů přežil v průběhu klimatických změn pouze Homo sapiens díky své výborné přizpůsobivosti (narozdíl např. od neandrtálce, který byl zvyklý žít v chladném prostředí). Dalším z účinků dob ledových bylo zrychlující se vymírání suchozemských druhů savců a ochuzování fauny, které vlivem změn klimatu, prostředí a člověka pokračuje dodnes. Pro čtvrtohory je přitom příznačné, že tyto vymírající rody se již nenahrazují jinými, jak tomu až bylo ve všech minulých dobách.

O člověku dnešním mluvíme v době vzdálené od nás asi 15 000 let. V té době se výrazně změnilo klima, v důsledku ustupujícího ledovce se krajina začala pokrývat tundrou a lesními porosty. Pokleslo množství srážek, což vedlo v některých tropických územích k šíření pouští. Lidstvo se stěhovalo do míst s příznivým klimatem a dostatkem vláhy, zejména k tokům velkých řek, kde začaly vznikat první civilizace.