Klíma v druhohorách

Druhohory sú geologickým obdobím, spojených prevažne s érou obrovských plazov, ktoré obývali túto Zem po veľmi dlhú dobu -dinosaurov. Obdobie druhohôr trvalo približne 300 miliónov rokov a delíme ich na epochy Trias, Jura a Krieda. Predpokladá sa, že celé obdobie druhohôr panovala éra hothouse, teda Zem - skleník, kedy pravdepodobne ľad nebol súčasťou našej Zeme ani v polárnych oblastiach. Napriek tomu sa nedajú vylúčiť kratšie etapy ochladenia, predovšetkým rozhranie Jury a Kriedy sa javí ako mierne chladnejšie obdobie, aj keď pravdepodobne ani v tomto najchladnejšom období teploty nepoklesli ani na dnešnú úroveň, no menšie zaľadnenia pólov sa samozrejme nedajú vylúčiť.

Na začiatku Triasu panovalo veľmi teplé a na mnohých miestach suché podnebie. Stromovité paprade a prasličky postupne upadajú, lebo nedokážu čeliť na mnohých miestach veľkému suchu. Nastupujú ihličnaté dreviny a cykasy, ktorých stopy sa našli aj v oblasti pólov, čo značí, že aj na póloch panovalo teplé podnebie. Skorý Trias bol nesmierne suchý a teplý. V tomto období bolo pravdepodobne najteplejšie v celých druhohorách. Prakontinent Pangea bol taký veľký, že prakticky do stredu sa nedostali žiadne fronty a nachádzala sa tam pravdepodobne vyprahnutá púšť, aká v súčasnosti na Zemi nemá obdoby. Priemerné ročné teploty sa v strede prakontinentu šplhali nad 35 °C. Počas horúcich dní pravdepodobne pravidelne a bežne stúpala aj nad 50 °C. Zrážok bolo viac na východe Gondwany. Ku koncu Triasu sa postupne mierne ochladzovalo a vzrastal aj počet zrážok. Objavujú aj skameneliny s vlhšou flórou. Najteplejšie bolo pravdepodobne v strede, kde panovalo extrémne suché tropické podnebie, kam pravdepodobne neprenikli žiadne zrážky.

Ku koncu triasu sa udialo tiež menšie vymieranie. Vymrelo až 76% morských a asi 20% suchozemských organizmov. Jednalo sa o dlhodobý trend, preto je taktiež vylúčený asteroid i keď nemožno to úplne odpísať. V kanadskom Quebecu bol nájdený kráter o priemere 70 km, ktorý zodpovedá časovo aj vymieraniu v Triase. Ďalšie menšie krátery avšak v jednej priamke sa nachádzajú v severnej Amerike a 2 ďalšie z tohto obdobia aj vo Francúzsku a na Ukrajine. Nie je preto vylúčený súčasný náraz viacerých telies[1], aj keď nie sú vylúčené aj iné príčiny vymierania. V súčasnosti sa čoraz častejšie začína uvažovať pri mnohých masových vymieraniach v geologických časoch aj s vírusovou hypotézou o decimovaní druhov, možno nejakým druhom parazitov a vírusov. Túto teóriu nedávno prezentoval aj český evolučný virológ Jaroslav Flegr. Vzhľadom na rozsah a charakter vymieraní množstva druhov celosvetovo a vzhľadom na časový rámec, kedy niektoré vymierania trvali aj milióny rokov, pôjde zrejme o veľmi pravdepodobnú hypotézu. V oceánoch sa napr. v jednom mm3 vody zistilo milión až miliarda vírusov, ktoré pravdepodobne parazitujú na planktóne, ale to už zachádzame opäť do hlbších špekulácií.

V Jure pokračovalo teplé podnebie. Postupne sa však ochladzovalo, no teploty boli vyššie ako dnes a to hrubým odhadom globálne od 2 - 5 °C. CO2 kolísalo od 1000 do 2000 ppm[2]. S ochladením sa zmiernilo sucho. Jura je teda vlhkejšia ako Trias, čo umožnilo rozvoju rastlinstva. Vo vlhkých oblastiach rastú papraďosemenné dreviny a hojne na južnej pologuli sú zastúpené najmä araukárie. Nie je vylúčené ani krátke zaľadnenie. Podľa Veizera, mohla teplota na veľmi krátku dobu poklesnúť aj pod súčasný stav. Relatívne ochladenie a zmiernenie tropickej epochy nastalo najmä na prelome Jura a Krieda.

Počas Kriedy panovalo spočiatku ešte miernejšie podnebie a ku koncu sa výraznejšie otepľovalo a v neskorej Kriede teplota dosiahla zrejme až 10 °C nad dneškom. Podľa paleorekonštrukcií bolo práve na prelome Kriedy a Treťohôr podnebie najteplejšie za posledné stovky miliónov rokov. Naposledy tak teplo bolo zrejme koncom Permu. Dialo sa to aj napriek tomu, že obsah CO2 celú dobu mierne klesal z 2000 ppm na úroveň cca 1000 ppm[3]. Jadrá kontinentov, ktoré vznikli rozpadom prakontinentu už v Jure, sa postupne posúvali na súčasné pozície a koncom Druhohôr sa v hrubých rysoch nachádzali už zhruba na dnešných miestach. Aj keď samozrejme nedosahovali dnešné tvary. Európa skôr pripomínala oblasť roztrúsených ostrovov. Postupne prebiehalo Alpínske vrásnenie intenzívnejšie, ktorým sa postupne budú vytvárať aj už naše súčasné pohoria. Koncom Kriedy a začiatkom Treťohôr, pravdepodobne tieto pohoria vplyvom silnejúceho vrásnenia vystúpili nad hladiny mora. Išlo najmä o sedimenty, ktoré sa milióny rokov ukladali na dne mora, a teraz boli tieto sedimenty vplyvom búrlivejšej horotvornej činnosti stláčané, otáčané a prenášané na väčšie vzdialenosti. Hovoríme o tzv. príkrovoch, z ktorých najrozsiahlejšie na našom území sú napr. Krížňanský a Chočský príkrov. Dnes sa nám z nich zachovali tzv. príkrovové trosky. Naše, v súčasnosti najvyššie jadrové pohoria, tvorili zrejme spočiatku pás ostrovov cca v oblasti od Bratislavy po Košice, neskôr začiatkom mladších Treťohôr sa pravdepodobne spojili do jednej pevniny, ktorá bola zo severu a z juhu ešte stále obkolesená morami, takže samozrejme krajina ani zďaleka ešte nepripomínala súčasný stav, skôr išlo o nejaký druh tropického raja. Pohybujeme sa časovo cca 80 miliónov rokov späť a na Zemi pravdepodobne panuje ďalej tropické podnebie o čom svedčia už aj početné nálezy skamenelín tropických rastlín, nájdené ďaleko na severe.

Na obrázku 3 vyššie, môžeme vidieť rozšírenie rastlinstva pred 80 miliónmi rokmi v oblasti severného pólu. Vidíme na mapke oblasť severovýchodného Ruska a Aljašky, ktoré sa už nachádzali takmer v identickej pozícií ako v súčasnosti a mali aj podobný tvar. Väčšina polárnej flóry bola opadavá s výnimkou nejakých vždyzelených koniferov. Podľa nálezov skamenelín rastlín môžeme usudzovať, že v oblasti pólu až po 80°severnej zemepisnej šírky sa našli nálezy opadavých listnatých lesov a dokonca aj zvyšky dinosaurov, ktoré pravdepodobne žili dokonca relatívne blízko severného pólu, čo je dosť bizarná predstava, nakoľko sa pravdepodobne jednalo o studenokrvné živočíchy, ktoré nedokázali regulovať svoju vnútornú teplotu. Išlo o prevažne menšie druhy dinosaurov ako ornitopodi a theropodi. Aj keď sú dinosaury studenokrvné živočíchy, niektoré kosti týchto polárnych dinosaurov obsahovali prírastky, takže nie je vylúčené že mali lepší mechanizmus regulácie teploty.[5] Napriek relatívne teplej klíme celosvetovo, v týchto polárnych oblastiach zrejme panovalo aj tak podnebie podobné povedzme dnešnému miernemu podnebiu, takže v zime aj tu pravdepodobne klesali teploty pod nulu, nehovoriac o tom, že v týchto oblastiach panovala v zimnom období vzhľadom na astronomické pomery polárna noc. Napriek tomu tu pravdepodobne niektoré druhy dinosaurov dokázali prežiť. Zaujímavé je aj rozšírenie paliem, ktoré sa rozprestieralo až po 60°severnej šírky, čo je úroveň dnešného Štokholmu a severnej Európy.

Na konci druhohôr za veľkých zmien podnebia vyhynuli dinosaury. Čo spôsobilo jedno z najväčších vymieraní na Zemi? Existujú z tohto obdobia presvedčivé dôkazy o dopade vesmírneho telesa, ktoré mohlo mať za následok vyhubenie veľkých jašterov. Aj keď vymieranie nebolo až takých rozmerov ako veľké permské vymieranie, aj tak vyhynulo približne 50% všetkých druhov, vrátane dinosaurov (okrem vtákovitých). Je dokázané, že toto vymieranie sa odohralo za veľkých výkyvoch podnebia, ktorým sa nedokázali prispôsobiť najmä veľké plazy. Na Zem v tomto období malo dopadnúť teleso s priemerom 10 Km, do oblasti Yucatánu. Meteorit vyhĺbil 12 km hlboký a 240 km široký kráter Chicxulub.

Všetko sa pravdepodobne udialo neuveriteľne rýchlo. Rýchlosť asteroidu v čase nárazu sa odhaduje na 20 - 80 km/s. Asteroid po dopade takmer okamžite vyvrhol tisíce ton horniny a v okolí miesta dopadu teplota bola 10 000 - 20 000 °C. Všetko v okolí niekoľkých desiatok možno až stoviek kilometrov okamžite hynie, pričom organizmy nachádzajúce sa bližšie pri epicentre sa strácajú úplne a nie je možné z nich nájsť žiadnu biologickú stopu, alebo pozostatky. Tlaková a tepelná vlna ničí všetko, pričom vznikajú obrovské požiare. Nie je vylúčený ani globálny požiar. Podľa Alvareza náraz predstavoval až 10 000 násobok explózie všetkých termonukleárnych zbraní na svete. Vysoké teploty umožnili reakciu vzdušného kyslíku s dusíkom, čo viedlo ku kyslím dažďom, ktoré ničili všetko rastlinstvo. Náraz okrem iného spôsobil zemetrasenia o sile až 12 stupňov Richterovej škály, čo vyvolalo obrovské tsunami. Aj na opačnej strane sveta. Tsunami spustošilo pobrežie a vlna bola taká vysoká (zrejme až 1 km), že prenikala aj niekoľko 100 km do vnútrozemia. Po týchto udalostiach, ktoré pustošili takmer všetko, svoju skazu mala dokončiť tzv. kataklizmatická zima. Tony prachu a sadzí, ktoré sa po dopade dostali až do stratosféry, odrážali slnečné žiarenia natoľko, že teplota mohla klesnúť na pár mesiacov až o niekoľko desiatok °C.[6] Práve drastické ochladenie, spôsobené blokovaním slnečného žiarenia, mohlo spôsobiť relatívne krátkodobú aj keď veľmi výraznú obdobu tzv. vulkanickej zimy. Hovoríme tzv. vulkanickej, lebo prach v atmosfére nepochádzal zo sopečnej činnosti, ale uvažuje sa o vyvrhnutí prachu do atmosféry po dopade telesa. Táto hypotéza je veľmi pravdepodobná aj preto, lebo dnes už celkom dobre poznáme mechanizmy vzniku tzv. vulkanickej zimy, nakoľko aj po menších sopečných erupciách dokážeme už celkom spoľahlivo zamerať pokles globálnej teploty. Dopad meteoritu dokazujú aj vysoké koncentrácie irídia práve v íloch z čias udalosti KT. Irídium je hojný najmä v meteoritoch. Dôkazy o dopade meteoritu a následnej kataklizme sú teda dosť presvedčivé. Ako prvý s touto teóriu prišiel Walter Alvarez, americký geológ, ktorý objavil vysoké koncentrácie spomínaného irídia v morských sedimentoch veku KT.

Klíma v treťohorách

Treťohory začali pred 66 miliónmi rokmi a datujeme ich až do obdobia cca 1,7 milióna rokov pred súčasnosťou. Treťohory sa delia na dve obdobia Paleogén a mladší Neogén.

Paleogén sa datuje od 66 mil. až po 23 miliónov rokov pred súčasnosťou. Z klimatického hľadiska išlo o pomerne teplejšie obdobie oproti Neogénu, a to spočiatku aj dosť výrazne. Do tohto obdobia spadajú aj dve veľmi teplé periódy, nazvané podľa kratších období samotného Paleogénu - Paleocén a Eocén. Na prelome Paleocénu a Eocénu, rozoznávame dramatickejšie oteplenie za relatívne krátke obdobie. Toto obdobie sa označuje ako PETM. (Paleocene - Eocene thermal maximum). Z tohto obdobia pochádzajú dôkazy o relatívne krátkom prudšom oteplení. Oteplilo sa pravdepodobne o 6 stupňov, v intervale zrejme menšom ako 20 000 rokov. Obsah CO2 bol dvojnásobný oproti dnešku. Podnebie bolo z veľkou pravdepodobnosťou vlhkejšie ako dnes. Čo spôsobilo také krátke silné oteplenie ostáva v rovinách diskusie. Mohla to mať na svedomí sopečná činnosť, časovo to spadá do oblasti výlevu bazaltov na Dekanskej plošine[7].

V ďalšej ére nazývanej Eocén, pokračuje na celej Zemi príjemné tropické a vlhké podnebie, bez zaľadnenia pólov. Eocén bol globálne minimálne o 6 až 8 °C teplejší, ako dnešok[8]. V Európe panovalo tropické a subtropické podnebie. Palmy rástli na severe Francúzska aj v Británii. U nás sa nachádzalo teplé subtropické more, na pobreží ktorého rástli mangrovové porasty. Na krajnom juhu zas zakotvila Antarktída, no ani tam nebolo tak chladno, aby sa tam vytvoril ľadovec. V Afrike panovalo najteplejšie podnebie. Väčšina Afriky sa nachádzala v teplotnom páse 32 - 36 °C. V porovnaní s dneškom tam bolo aj vlhšie. Sahara ako taká neexistovala i keď na severe Afriky panovalo suchšie podnebie. Celkovo bolo omnoho menej púšti. V severnej Amerike sa v oblasti New Jersey našli aj pozostatky krokodílov[9]. Rastlinstvo v starších treťohorách už bolo druhovo podobné aj dnešnému rastlinstvu, u nás sa napr. v sedimentoch z tohto obdobia našli prevažne tropické a subtropické druhy. Ďaleko na severe sa napr. V Grónsku a na Špicbergoch rástli v tom čase magnólie, vavríny, gaštany a iné listnaté lesy nachádzajúce sa dnes prevažne omnoho južnejšie.[10]

Ako ste si iste všimli, čím ideme bližšie k súčasnosti, tým presnejšie dokážeme určiť približný stav klímy v týchto dobách. V roku 1947 objavil nositeľ Nobelovej ceny za chémiu, Harold C. Urey, tzv. ťažkú vodu - deutérium. Taktiež zistil, že pomocou izotopu atómu kyslíku, sa dá určiť teplota morí v dávnych a geologických dobách. Neskôr sa metódy samozrejme vylepšili a s rozvojom geológie a prieskumu morského dna po II. Svetovej vojne, doslova nastáva boom v odoberaní vzoriek hrubých vrstiev morských sedimentov a analyzovaní rekonštrukcie klímy. Pomohol k tomu aj dopyt po surovinách najmä rope a hľadaní nových ložísk na morskom dne. Jedna z najdlhších paleodát, rekonštruuje klímu za posledných takmer 65 miliónov rokov v hrubých rysoch. Na analýze jednej z najpoužívanejších paleodát z morských sedimentov, pracoval so svojimi kolegami aj oceánograf James Zachos. Aj vďaka nemu máme relatívne presný prehľad o približnej klíme za obdobie takmer celých treťohôr.

Na nasledujúcom obrázku vidíme tieto dáta analyzované za celé obdobie treťohôr. Vidíme, že v Eocéne sa teploty globálne pohybovali približne 8 až 12 °C nad súčasným stavom, až do začiatku neogénu, t.j. mladších treťohôr. Začiatkom neogénu sa pravdepodobne rapídnejšie ochladilo, v ére nazývanej Oligocén sa pravdepodobne začala zaľadňovať Antarktída (v grafe je súčasnosť úplne vľavo). Napriek tomu panovala ešte relatívne dlhšiu dobu teplejšia klíma. Pravdepodobne až do doby 15 miliónov rokov pred súčasnosťou bolo ešte stále globálne teplejšie o 4 - 5 °C. V tomto období hovoríme o tzv. Miocénnom, klimatickom optime. Podľa maďarského paleoekológa Nagya a analýze peľových zŕn z územia dnešného Maďarska v neogéne, môžeme sledovať typy rastlinstva. Obsah tropických druhov bol najvyšší na začiatku neogénu. Tropické druhy sa úplne vytratili pred 11 miliónmi rokmi, pričom stúpol počet miernych druhov. Od tohto obdobia sa na naše podnebie mení zo subtropického na mierne. Oblasť Maďarska je nám relatívne blízka a tak podobné podmienky určite panovali aj na našom území.

Toto zistenie koreluje aj s morskými sedimentmi. Aj v našej oblasti ale aj celkovo na Zemeguli sa tak pravdepodobne teploty priblížili dnešnému stavu pred približne 11 miliónmi rokmi. Antarktída sa začína zaľadňovať znova a pravdepodobne ostala zaľadnená až do dnešných čias. Z geologického hľadiska sa začína naše posledné piate zaľadnenie, v ktorom žijeme až doteraz. Tropická etapa hothouse definitívne končí a našu Zem čakajú nesmierne studené epochy v podobe dôb ľadových, počas ktorých teploty budú klesať hlboko pod súčasný stav. Ale zatiaľ tomu ešte nič nenasvedčovalo.

Ako to vyzeralo v našej oblasti počas mladších treťohôr? Už sme spomenuli, že intenzívne prebiehalo Alpínske vrásnenie a vďaka tropickému podnebiu prebiehala okolo centrálneho karpatského bloku v našej oblasti intenzívna sedimentácia. Už sme hovorili, že oblasti našich jadrových pohorí tvorili v tom čase akési pásy ostrovov, ktoré sa neskôr spojili do jednej pevniny, avšak ešte obklopenú subtropickým morom. Práve po prvotnom ochladení podnebia začiatkom Miocénu asi pred 25 miliónmi rokmi, sa tento centrálny karpatský blok spojil s tzv. flyšovou zónou. Vplyvom alpínskeho vrásnenia sa mohutné sedimenty uložené v priebehu miliónov rokov v subtropickom mori, vyzdvihli a boli vplyvom síl a príkrovov presunuté. Hrúbka týchto sedimentov dosahovala miestami aj nad 1000 metrov. Tieto vrstvy prevažne pieskovcov a ílovcov boli nahrnuté na centrálne Karpaty a vytvorili sa v podstate všetky naše pohoria, ktorým hovoríme vonkajšie Karpaty, alebo flyšové pohoria. Styk týchto dvoch "blokov" pohorí nazývame na našom území Bradlové pásmo. More tak z nášho územia definitívne takmer úplne vymizlo, aj keď miestami zasahovalo ešte po okrajoch a niekde aj hlbšie do pohoria. Napr. na východnom Slovensku zasahovalo ešte plytké subtropické more až po Prešov ešte relatívne dlho. Plytké more pokrývalo aj takmer všetky naše nížiny, podunajskú, východoslovenskú a aj juh Slovenska. Intenzívna horotvorná činnosť spôsobovala horotvorné pohyby rôznych krýh. Niektoré stúpali a iné poklesávali. Tak sa napr. vyzdvihli Tatry, pričom popradská kotlina poklesla. Toto "lámanie" zemskej kôry dalo vznik mnohým zlomom a minerálnym a termálnym prameňom a okrem iného dalo priechod aj neovulkanizmu. Drvivá väčšina našich sopečných pohorí vznikla práve v období pred cca 10 miliónmi rokmi. Poľana, Štiavnické vrchy, na Východe Slanské a Zemplínske vrchy, či Vihorlat, tak patria k najmladším pohoriam u nás vôbec. Mnohé sú pozostatky aktívnych stratovulkánov, t.j. mohutných sopiek, ktoré boli činné práve v tomto období.

Na Slovensku v tomto období sme tak mali ešte plytké more na nížinách a miestami až po Prešov. (neogénne sedimentárne panvy). Práve tu sa vytvorili aj naše zásoby kamennej soli. Klíma bola pravdepodobne o 2 až 4 °C teplejšia ako súčasnosti, takže v našej oblasti mohli panovať podobné podmienky ako povedzme v strednom Talianku pri Jadranskom mori, niekde pri Benátkach povedzme. Na okraji tohto mora však prebiehala intenzívna a aktívna vulkanická činnosť. Najväčší stratovulkán, ktorý pravidelne vybuchoval bola Poľana. Odhaduje sa jej výška v tomto období na minimálne 2000, ale niektoré odhady uvažujú aj z výškou nad 4000 metrov. Išlo tak o pomerne obrovskú sopku, ktorej vrcholec bol pravdepodobne pokrytý takmer trvalým snehom. Na východnom Slovensku zas vybuchovalo viacero sopiek v okolí Prešova a plytkého mora. Slanské vrchy sú totižto tvorené pozostatkom minimálne štyroch sopiek a severne od Prešova na kontakte s flyšovou zónou prerazili tzv. osamelé sopečné telesá v podobe vulkanických exotov. Kto to trochu pozná, tak vie, že ide dnes o osamelé vrchy vystupujúce výrazne nad okolitú prevažne kotlinovú krajinu. Ide napr. o vrchy Stráž, či nápadne kužeľovitý vrch v tvare sopky - Šarišský hradný vrch, na ktorom stojí aj rovnomenný hrad. Mnohé slovenské stredoveké hrady sa stavali na takýchto útvaroch, nejde o žiadnu raritu. Naša krajina tak samozrejme pred 10 až 5 miliónmi rokmi vyzerala úplne inak ako v súčasnosti. Postupne ako sa klíma ochladzovala a sopky postupne slabli, sa naša Zem postupne ponára a približuje k epoche v ktorej žijeme aj dnes - Štvrtohory, alebo Pleistocén.

[1, 5, 6, 9] Acot, P. (2003). Historie a změny klimatu - Od velkého třesku ke klimatickým katastrofám . Praha : Univerzita Karlova v Praze, Karolinum .

[2, 3] Kothavala, B. (2001). GEOCARB III: A REVISED MODEL OF ATMOSPHERIC CO2 OVER. American Journal of Science, 182 - 204.

[4] Planderová et al. (1993). Paleofloristic and paleoclimatic changes during Cretaceous and Teritiary. Bratislava : Geologický ústav Dionýza Štúra .

[7, 8] Zachos et al. . (27. April 2001). Trends, Rhytms and Aberrations in Global Climate 65 Ma to Present. Science , s. 686.

[10] Čeman, R. (2001). Živý svet - Rastliny. Bratislava: Mapa Slovakia s.r.o.