Historie Zem Eon 1 Jak je Zem star

Historie Země Eon 1

Jak je Země stará ? Hadaikum 4, 56 - 3, 8 miliardy let BP Hadaikum • Intenzívní bombardování Země • Postupné ochlazování, vznik pevných bloků v tekutém magmatu • Vznik prvních hornin (zirkon Zr. Si. O 4 -křemičitan zirkoničitý • Intenzivní vulkanická činnost • Energie od slunce – asi 70 % dnešní úrovně, paradox slabého Slunce • V atmosféře nebyl volný kyslík, nebyla ozonová vrstva • Vzdálenost Země a Měsíce 16, 000 km (dnes 384, 000 km) 2

• Země vznikla před asi 4, 5 miliardami let. Byla horká a v rané fázi její existence došlo k diferenciaci na (převážně) železné jádro a silikátový plášť. Během své geologické historie Země chladne – zbavuje se tepla, získaného v době svého formování v počátcích existence sluneční soustavy, i tepla, které v jejím nitru dodnes vzniká rozpadem radioaktivních prvků s dlouhým poločasem rozpadu. 3

Začátek Po celou dobu vzniku Země hrály rozhodující roli srážky s jinými tělesy. Bylo zjištěno, že většina kráterů nemá sopečný původ, ale jsou způsobeny srážkami planet a měsíců s jinými tělesy. Objem prapůvodní Země rostl, její povrch byl pokryt krátery od dopadů těchto těles. Jak planeta rostla, tak se zvětšovala i její gravitace a přitahovala další, a také hmotnější tělesa. Tím se zvětšovala nejen intenzita nárazů, ale i množství tepla, které při nich vznikalo. Zemský povrch byl nakonec tvořen doruda rozžhaveným magmatem. 4

První kontinent(y) • While solid rocks were forming on the surface of the Earth as soon as 150 milion years after the formation of the planet (which would be around 4. 4 -4. 5 billion years ago; congruent with the age of zircons (Zr. Si. O 4) found in Western Australia), and geologists have dated the oldest rocks on Earth nearly back that far (in 2008, rocks on Canada’s Baffin Island were dated at between 3. 8 and 4. 28 bilions years old, and some claim they may even be as old as 4. 5 bilion years old– the original volcanic rock that emerged during the formative years of the planet), actual continental crust as we know it today did not arise for about few hundred million years. When the original basaltic crust was first dense enough to be subducted, melted and recycled back to the surface, the results were the first small continents (the antecedents of modern cratons, the cores around which continents grew through accretion of further land). We know based upon discoveries of early continental crust remnants in southwestern Greenland that continents existed at least 3. 8 billion years ago. But what and where, exactly, was the first continent? As far as our best guess to date is concerned, the answer is Ur. 5

• By piecing together the various cratons of similar age, it is proposed that the continent of Ur (German for ‘original’, derived from the Urkontinent proposed in 1915 by Alfred Wegener that, in 1927, was formally named Pangaea) existed around 3 billion years ago. Today, the remaining pieces of Ur are heavily dispersed: South Africa, Madagascar, southern India, western Australia, possibly some fragments of Antarctica. By locating where the various 3 billion-yearold cratons were located during the time of Pangaea, geologist John Rogers noted that the cratons were adjacent to one another at the time (a pattern also apparent with other cratons of similar age). Ur would have been smaller than modern Australia, but would have been much larger than the other landmasses of the day, most which were small islands and proto-continents. Ur is supposed to have existed independently for around 500 million years before colliding into newer continents such as Arctica to become parts of future supercontinents such as Kenorland, Columbia, and the aforementioned Rodinia. The core of Ur would not be torn apart until a relatively recent 210 million years ago at the end of Pangaea when India, Africa, and Australia finally rifted apart. 6

• An alternate candidate for the title of oldest continent is the proposed Vaalbara, which would consist of only the Pilbara Craton of Western Australia and the Kaapvaal Craton of South Africa. Vaalbara is hypothesised to be as old as 3. 6 billion years and to have broken up 2. 8 billion years ago. While the sediment structure and palaeomagnetic data of both cratons are congruent, the issue with Vaalbara lies with the apparently differing magmatic events that took place in each craton. While both Pilbara and Kaapvaal are also present in the Ur concept, they are not directly adjacent in that hypothesis. Regardless, the two cratons are the only remaining pieces of crust from 3. 6 billion years ago left, which lends credence to Vaalbara. 7

8

Archaikum 3, 8 – 2, 5 miliardy BP první oceány - asi před 3, 8 miliardami let. Vodní pára z ovzduší se měnila v mohutné přívaly deště, které pomalu zaplavovaly rozsáhlé nížiny. Látky, ze kterých byla Země a dopadající tělesa tvořena, se začaly oddělovat. Těžší prvky (např. železo a jiné kovy) klesaly ke středu, lehčí zůstávaly na povrchu. Některá tělesa obsahovala i nemalé množství vody, která se převážně odpařila již při dopadu. Vodní pára spolu s jinými plyny a CO 2 stoupaly vzhůru a vytvořila se hustá mračna. Počet dopadajících planetek na zemský povrch se postupně zmenšoval, oceán magmatu pomalu chladnul. Jak chladnul povrch Země, začala klesat i teplota atmosféry, přišel první déšť a na horký zemský povrch začala dopadat voda. Voda se ihned po dopadu vypařila, ve vyšších výškách opět kondenzovala a vytvářela další mraky. Cyklus se neustále opakoval, na Zemi se vytvořily oceány. 9

koncem období existovaly hluboké oceány, bylo v nich rozpuštěno hodně CO 2 (kyselé) atmosféra před 3 miliardami let 15 % CO 2, CH 4, H 2, Cl 2, SO 2, NH 3, H 2 O v atmosféře nebyl volný kyslík Život – jednobuněčné organismy již před 3, 5 miliardami let, jen v moři – bakterie a sinice (prokaryotické) Den trval asi 12. 5 hod 10

Jak se vzala voda na Zemi? • Z vulkanické činnosti, ale to by zdaleka nestačilo • Dopady asteroidů, komet (v té době dráhy v blízkosti vnitřních planet) a planetek s ledem (i dnes mají vnější planety ledové měsíce), v průběhu Hadaika možná i miliony dopadů Atmosféra (tzv. druhá) měla vysoké koncentrace CO 2, amoniaku (čpavku), metanu, byla bez kyslíku, neexistovala ozonová vrstva Odpověď Z vulkanické činnosti (H 2 O, CO 2 , SO 2, N 2, H 2, Cl 2 ) a dopadů vesmírných těles Vodík a helium jsou nejrozšířenější prvky ve vesmíru, ale v zemské atmosféře jsou naopak přítomny velmi málo Proč? – Vodík a helium jsou velmi malé a lehké molekuly, pohybují se v atmosféře vysokou rychlostí – Průměrná rychlost je větší než úniková rychlost → proto většina těchto prvků uniká z oblasti působení zemské gravitace 11

Oxid uhličitý • Z počátku velmi vysoké koncentrace – 10 až 15 x vyšší než v současnosti • Snížení koncentrací v důsledku vzniku života, fotosyntézy a vazby uhlíku do vápenatých skořápek, které se pak usazovaly na dně oceánů, absorpce CO 2 povrchem oceánu • Dnes je 99, 8 % uhlíku vázáno v sedimentech (většinou organického původu), 0, 0035 % v atmosféře (koncentrace 380 ppm) • Před 65 mil. let klesala koncentrace CO 2 v souvislosti s rozvojem zalednění a vytvořením polárních ledových příkrovů • V době poslední doby ledové byla koncentrace CO 2 asi o 30 % nižší než dnes 12

Kyslík • Vzdušný kyslík se objevil ve větších koncentracích až po začátku fotosyntézy, podílela se na tom pravděpodobně i fotodisociace vodní páry s tím, že vodík (velmi lehký) unikl do okolního vesmíru • Než se dostal kyslík do atmosféry (1, 7 mld. BP), tak reagoval s železitými ionty železa ) (kyslík - bakterie) ve vodě → dnešní ložiska železné rudy S rostoucí koncentrací O 2 začala vznikat ozonová vrstva ve stratosféře, podmínky pro život na souši 13

Život a klima Algae - řasy 14

History of Atmospheric CO 2 through geological time (past 550 million years: from Berner, Science, 1997). The parameter RCO 2 is defined as the ratio of the mass of CO 2 in the atmosphere at some time in the past to that at present (with a preindustrial value of 300 parts per million). The heavier line joining small squares represents the best estimate of past atmospheric CO 2 levels based on geochemical modeling and updated to have the effect of land plants on weathering introduced 380 to 350 million years ago. The shaded area encloses the approximate range of error of the modeling based on sensitivity analysis. Vertical bars represent independent estimates of CO 2 level based on the study of ancient soils. 15

Jak víme, že se objevil v atmosféře volný kyslík ? • Ve vyvřelých horninách je železo přítomné většinou v podobě oxidu železnatého Fe. O (dvojmocné železo). A takovým by i zůstalo nebýt toho, že do atmosféry se dostal kyslík. • Co dělá železo na vzduchu? • Rezaví • Jakou má barvu? • Do ruda. • Čím je to způsobeno? Oxidace železa kyslíkem - oxid železitý (Fe 2 O 3) • Vrstvy trojmocného železa Fe 2 O 3) však nejsou starší než 2, 3 miliardy let. Zhruba v té době došlo k velké události. Koncentrace kyslíku v atmosféře se zvýšila z téměř nuly asi 16 na 1 %.

Shrnutí Archaikum (Archean) 3, 8 – 2, 5 miliardy BP • Vytvoření tenké zemské kůry, chladnutí, vznik pevných jader dnešních kontinentů. Podle některých vědců Země byla teplejší a tak aktivita tektonických desek byla mnohem výraznější než dnes. Z této doby jsou známy „horniny“ v Grónsku, Kanadě, Skotsku, Indii, Brazílii, západní Austrálii, jižní Africe. • Atmosféra neměla volný kyslík, voda –hluboké oceány za přítomnosti sloučenin železa, chemických sedimentů, čedičů • oceány byly kyselejší, bylo v nich rozpuštěno hodně CO 2 • Země nebyla chladná, přestože energie od Slunce představovala cca 80 % dnešní, což samo o sobě by mohlo vést k nízké globální teplotě. Obsah skleníkových plynů v atmosféře byl však mnohem vyšší než v pozdější historii. Atmosféra před 3 miliardami let: 75 % dusík, 15 % CO 2 • Na superkontinentu Pangea se vyzdvihly hory 17

• Vznik života (v nejstarších horninách jsou nacházíme fosilní bakterie a sinice) – prokaryotické („bez jádra“) jednobuněčné organismy (3, 5 miliard), první kyslík produkující baktérie • Život mohl existovat jen v moři – vysoká UV radiace • Bakterie Prokaryota - energie získávána • fotosyntézou (asimilace CO 2, ale neuvolňovaly O 2) • Počátky volného O 2 z fotosyntézy patrně až před • 3, 5 miliard let • Klimatické rekonstrukce ? ? ? • Na konci Archaika (2, 5 miliard let) se aktivita tektonických desek začala podobat aktivitě „ moderní Země“. Existují dobře zachované sedimenty, evidence vulkanismu, intrakontinentálních riftů, kolise kontinentů, evidence toho, že se spojoval a zase rozpadal více než jeden superkontinent – evidence o zalednění kusé, viz dále 18

• cyanobacteria („blue-green algae“ - řasy) vytváří stromatolity • Stromatolity patří mezi nejstarší zkameněliny z prekambrických usazenin • Stromatolit (z řeckého strōma - vrstva, a lithos - kámen) je hlízovitá vápnitá biogenní usazenina bochníkovitého až polokulovitého tvaru. Je tvořena povlaky kalu bohatého na vápník, který se vysrážel, nebo jinak dostal na povrch porostů sinic nebo bakterií v bezkyslíkatém (nebo málo kyslíkatém) prostředí v mělkých oblastech moří www. fossilmuseum. net 19

Proterozoikum 2, 5 mld. – 542 mil. let Proterozoikum (Proterozoic) • 3 éry, z toho každá několik period • V období 1, 1 mld. – 750 mil. let BP (neoproterozoikum) pravděpodobně existoval superkontinent Rodinia, poté došlo k rozpadu 20

21

22

Co se odehrálo ? • The period of Earth's history that began 2. 5 billion years ago and ended 542. 0 million years ago is known as the Proterozoic, which is subdivided into three eras: the Paleoproterozoic (2. 5 to 1. 6 billion years ago), Mesoproterozoic (1. 6 to 1 billion years ago), and Neoproterozoic (1 billion to 542. 0 million years ago). * • Many of the most exciting events in the history of the Earth and of life occurred during the Proterozoic — stable continents first appeared and began to accrete, a long process taking about a billion years. Also coming from this time are the first abundant fossils of living organisms, mostly bacteria and archaeans, but by about 1. 8 billion years ago eukaryotic cells appear as fossils too. 23

Najít fialově označené Clear evidence of "modern-style" (continent-scale) plate tectonics Decrease in abundance of komatiites & greenstone belts HUGE deposits of Banded Iron Formations (BIFs) during 1 rst half of Paleoproterozoic Complex unicellular, and first multicellular life Indications of higher levels of oxygen Stromatolites VERY abundant throughout BIFs VERY abundant during first half of Paleoproterozoic (92% of all BIFs deposited from 2. 5 -2. 0 Ga); reappear in brief intervals associated with Neoproterozoic superglaciation Rare greenstone belts https: //www. geol. umd. edu/~tholtz/G 102/lectures/102 proterozoic. html • 24

Proterozoikum - starohory 2, 5 mld. – 550 mil. let Život bakterie a sinice, vznikají organismy s buněčným jádrem, především řasy. Na konci proterozoika se už rozvíjely i mnohobuněčné organismy (láčkovci, kroužkovci, členovci). Ve všech okrajových mořích prakontinentů se objevily jednobuněčné bakterie, které se začaly rychle rozmnožovat. Uskutečňovaly fotosyntézu a odebíraly tak z mořské vody oxid uhličitý a vylučovaly uhličitany. Nové bakterie se tak podílely na vzniku sedimentů. Kyslík, který se při fotosyntéze uvolňoval jako vedlejší produkt, se však nedostal do atmosféry. Ve vodě se vázal s jinými prvky, zejména se železem (vznikaly zásoby železných rud). Postupně se minerály staly nasycenými a nemohly dále pojmout O 2, ten se začal akumulovat v atmosféře. 25

2, 5 miliardy let: první volný kyslík v atmosféře Je to dobře nebo špatně? Dobře Vytváření ozonové vrstvy ve stratosféře, život se postupně může stěhovat z oceánů na pevniny. „špatně“ 2, 4 miliardy let - Velká kyslíková katastrofa Rostoucí koncentrace O 2 „ vymazala“ obrovskou část živých organizmů - otrávili se, proto katastrofa Volný kyslík je pro většinu anaerobních organismů toxický. Mezi tyto organismy patří především některé bakterie Anaerobní organismus je organizmus, který dokáže žít bez přítomnosti vzdušného kyslíku. Energii pro své životní pochody, čili i dýchání, získává chemickými procesy, které nevyžadují volný kyslík, ale vázaný v molekule, například vody. 26

Země jako ledová koule 1 2, 4 - 2, 1 miliardy Hurónské zalednění – první dlouhotrvající, rozsáhlé zalednění, pozůstatky ledovcové činnosti nalezeny v okolí Hurónského jezera (nejen) (v délce 400 km ledovcové usazeniny až 150 m silné, rýhování na podloží a další ukazatelé). • 2, 2 miliardy organismy schopné aerobního dýchání 27

Ledovec formuje krajinu Moréna - kamenný val vzniklý ledovcovou činností. Morény jsou tvořeny převážně ze špatně vytříděného materiálu, který se skládá z velkých balvanů až po malé části. 28

• Paleoproterozoic glacial deposits, especially the Huronian Glaciations (at least 3 pulses between 2. 45 and 2. 2 Ga in central Canada): – Some of the oldest known tillites deposited on striations is Gowganda Formation (c. 2. 3 Ga, Great Lakes region, Canada) – Possible older one at 2. 7 Ga in Bruce Formation of Ontario, and diamictite in 2. 9 Ga Pongola Supergroup in southern Africa – Also, some carbon isotope evidence for large scale glaciation in Paleoproterozoic • Last of the detrital uranite & pyrite at 2. 3 Ga • First red beds (arkoses, reddish shales, etc. ) at 2. 0 -1. 8 Ga 29

Proč vzniklo zalednění ? • Pokles obsahu CO 2 a CH 4 v atmosféře a následné zeslabení skleníkového efektu vedlo ke globálnímu ochlazení a vzniku několika dob ledových • ? Geologické procesy versus život • S rozvojem fotosyntetizujících organismů se zvyšovaly koncentrace kyslíku • Dlouhé období (? 250 mil let) slabé vulkanické činnosti, klesá obsah CO 2, CH 4 CO 2, H 2 O, CH 4, H 2, Cl 2, SO 2, NH 3 celá Země zaledněná ? 30

• Climates and Atmospheres of the Proterozoic Good evidence of rising levels of oxygen in atmosphere: • BIFs may require extremely low levels of oxygen, but clearly cannot form at higher levels: their presence in Archean and early Paleoproterozoic and almost total absence after 2. 0 Ga suggests that levels had risen too high by 2. 0 Ga • Uranite and pyrite are unstable at surface temperatures and pressures in presence of atmospheric oxygen; disappear by 2. 3 Ga • Red beds require oxygen to form: do not appear until 2. 0 -1. 8 Ga • Stromatolites (and thus potential oxygenators of atmosphere) common throughout Proterozoic • Suggests atmosphere of about 1% of atmosphere was oxygen at end of Archean, rising to 10% (or half of modern level) by end of Proterozoic. • Carbon isotope shifts far greater than seen during Phanerozoic glaciations 31

• Jak ovlivnilo klima (zaledněná Země) život na Zemi? “Podle slavného paleontologa Andrew Knolla z Harvardovy univerzity v USA, který se věnuje především výzkumu starohorních mikrofosilií, vznikly totiž v době těsně po konci zalednění první složitější buňky, takzvaná eukaryota. Ve srovnání s primitivností bakterií vypadají eukaryota asi jako poslední typ Audi vedle Trabantu. A proč tomu tak vlastně bylo? Geologové mají za to, že odtátí ledovců spláchlo do oceánů anorganické živiny, díky nimž se mohl nově vzniklý typ buněk dále rozrůstat a vyvíjet. Vznik eukaryotické buňky započal novou kapitolu v dějinách Země – postupně z nich vznikly všechny důležité linie organismů, jako jsou rostliny, houby i živočichové a nakonec i my, lidé. Bez velké nadsázky je tedy možné říci, že nebýt dávného zalednění, pak bychom dnes po Zemi nechodili. “ / http: //21 stoleti. cz/blog/2010/11/19/zivot-a-led-vecni-rivalove

• 2, 1 miliardy patrně konec Huronského zalednění • 2, 0 – O, 9 planeta zřejmě bez ledu, červené pískovce ve Skandinávii, červené písečné sloje v Indii • 0, 9 – 0, 6 miliardy let alespoň tři hlavní etapy zalednění, led patrně až v nízkých zeměpisných šířkách. „Sturtian“ a “Marinoan“ - největší posud známé doby ledové, které se na Zemi vyskytly, celá planeta mohla být pokrytá ledem - snowball Earth • http: //www. snowballearth. org/index. html • Život stále výhradně v oceánu, rozvoj eukaryotických buněk (s jádrem), bakterie, sinice, řasy, houby, na konci tohoto období se pravděpodobně objevily mnohobuněčné organismy - láčkovci, kroužkovci, členovci 33

Události podrobněji • 2, 05 až 1, 8 mld. let intenzívní orogeneze (vznik pohoří) • 2, 023 mld. let: dopad meteoru, 300 km kráter - Vredefort, Jižní Afrika • 2, 0 mld. let: sluneční záření na h. h. atmosféry na 85 % dnešní hodnoty, v atmosféře se akumuluje kyslík • 1, 850 mld. let: dopad meteoritu, 250 km kráter - Sudbury, Ontario, Kanada • 1, 6 až 1, 4 mld. let množí se fotosyntetizující organismy O 2 v atmosféře stoupá nad 10 %. Vytváří se ozonová vrstva chránící život na pevninách před UV radiací • 1, 1 mld. let: formuje se superkontinent Rodinia 34

1, 0 mld. let: objevují se mnohobuněčné organismy 950 Ma (mil. let) : Začátek „Stuartian-Varangian“ doby ledové 900 Ma: délka dne 19 hod 850 až 630 Ma doby ledové 750 Ma: rozpad Rodinie a formace superkontinentu Pannotia 650 Ma : vyhynutí cca 70 % života v oceánech – důvod globální zalednění ("Snowball Earth" hypothesis) 590 Ma: dopad meteoritu, 90 km kráter (Acraman, Jižní Austrálie) délka dne cca 21 hod 570 Ma: konec dob ledových 550 Ma: superkontinent Pannotia se dělí na Laurasia a Gondwana 35

Sněhová koule 2 0, 9 – 0, 6 miliardy let alespoň tři hlavní etapy zalednění , dříve se udávaly dvě (750 – 700 a 660 – 634) led patrně až v nízkých zeměpisných šířkách, celá planeta mohla být pokrytá ledem život stále výhradně v oceánu, několik % O 2 v atmosféře není ozonová vrstva, obrovský oceán bičovaný prudkými větry, pustá pevnina 36

• V období 1, 1 mld. – 750 mil. let BP (neoproterozoikum) pravděpodobně existoval superkontinent Rodinia. Poté dochází k jeho rozpadu. Rodinia se zformovala 1, 2 miliardy let BP ? ? Rekonstrukce - Rodinia v období 750 Ma BP ((Hartz & Torsvik 2002, Torsvik 2003). 37

Temperature drops due to reduced greenhouse, pack ice builds up on poles and continental glaciers in mountains • Positive feedback loop: ice increases albedo, drops temperature, ice spreads, albedo increases, etc. • Pole-to-equator-to-pole glaciation: – Hydrologic cycle stops (and thus erosion stops) – Ice thickens to 100 s of m to 1 km, so photic zone forbidden to life; oceans become anoxic (reappearance of BIFs) • Life clings to refuges in ice cracks & along mid-ocean ridges • Glaciers cannot build up after end of hydrologic cycle (no new snow!), and gradual creep off of continents • Glacial conditions persist until slow (many Myrs or so? ) build up of carbon dioxide due to volcanic activity to form a 38 supergreenhouse (many MANY times modern levels)

EXTREMELY fast melting, superhot world, massive rapid deposition of carbonates, massive blooms of organisms • Cycle seems to have happened at least three (possibly four or more times in Neoproterozoic: the Sturtian (recently dated from 717 -660 Ma), Marinoan (~640 -635 Ma), and Gaskiers (~580 Ma) are the best studied and established, but there may be others. • The reason Neoproterozoic superglaciations stop and haven't been seen again may be due to the rise of complex animals, which were able to liberate the carbon in the sediment through bottom-feeding (previously was simply trapped in sediment). However, another factor may be the ever-increasing brightness of the Sun. 39

40

Energie uvolňovaná chladnutím Země se z hlubších partií zemského nitra může přenášet k povrchu dvěma mechanismy – vedením a tečením. Teplota v zemském nitru s hloubkou roste, Země je tedy nestabilně zvrstvená a materiál ohřátý v teplejších hlubších partiích stoupá nahoru, zatímco materiál ochlazený v mělkých partiích klesá dolů. K proudění dochází v kapalném vnějším jádře (charakteristické rychlosti jsou tam řádově jednotky km/rok), ale také v silikátovém plášti Země. Materiál pláště sice není roztavený, ale na velmi dlouhých časových škálách se chová jako tekutina s velmi vysokou viskozitou (řádově 1 021 Pa·s). • V celém objemu pláště tedy dochází k pomalému proudění – jeho rychlosti jsou řádově centimetry za rok. A právě toto proudění je zodpovědné za pohyby kontinentů. Svrchní vrstva zemského pláště – asi 100 km silná tuhá litosféra – se skládá z asi 15 desek, některé jsou oceánské a některé na sobě nesou oceánskou kůru i kontinent. Tyto litosférické desky se v důsledku plášťového proudění vůči sobě horizontálně pohybují. Na oceánských hřbetech se od sebe vzdalují, k povrchu vystupuje horký materiál z pláště a vzniká tam nová litosféra. V oblastech oceánských příkopů se staré, studené a těžké litosférické desky zanořují – subdukují – do pláště. Subdukuje se pouze oceánská litosféra; pokud se k sobě přiblíží dva kontinenty, dojde ke kolizi a vzniku pohoří (např. Himaláje) a proces subdukce se v dané oblasti zastaví. Oceánská litosféra se tak opakovaně recykluje v plášti, zatímco kontinentální litosféra zůstává na povrchu a v průběhu 41 procesu deskové tektoniky se kontinenty pouze přeskupují.

• • Na zemském povrchu tak jen výjimečně najdeme oceánskou kůru starší než 200 milionů let, zatímco nejstarší části kontinentů jsou až 3, 5 miliardy let staré. Desky jsou chladné a mají velmi vysokou viskozitu, jejich vzájemný pohyb během zanořování jedné pod druhou je tak doprovázený značným třením. Klouzání jedné desky podél druhé je možné jen díky tomu, že povrchové partie zanořujících se oceánských desek jsou nasyceny vodou, která výrazně snižuje viskozitu na kontaktu desek. A tady se dostáváme ke druhé otázce. Venuše je sice Zemi v mnoha ohledech velmi podobná a její vnitřní dynamický vývoj tak je kontrolován podobnými procesy, na rozdíl od Země ale Venuše nemá na povrchu vodu a postrádá tak její lubrikační efekt nezbytný k fungování deskové tektoniky. Desková tektonika představuje velmi efektivní způsob přenosu tepla – na Zemi je přenos tepla v plášti asi ze 70 % realizován právě prostřednictvím zanořování studených litosférických desek. Pokud je na Venuši litosféra jednolitá spojitá deska, je transport tepla z hlubších partií výrazně méně efektivní a plášť pod takovou litosférou je teplejší než na Zemi. Přehřívá se a díky nelineární reologii se silně teplotně závislou viskozitou se časem vyvine nestabilita, která způsobí katastrofické přepovrchování – horký materiál se z oblasti pod litosférou dostane nahoru a zaplaví povrch. Takovýto model s epizodickým přepovrchováním poskytuje možné vysvětlení relativně mladého povrchu Venuše (řádově 500 milionů let), který dle analýzy kráterů patrně vznikl během velmi krátké doby. doc. RNDr. Hana Čížková, Ph. D. 42

• Alfred Wegener – astronom, 1905 na berlínské • univerzitě doktorát, pak se začal zabývat paleoklimatologií 1906 – účast na výpravě do Grónska – zamýšlel se nad pohybem polární atmosféry, do Grónska se vrátil několikrát 1912 -13, 1929, při expedici v roce 1930 tam zahynul (Pascal Acot: Historie a změny klimatu) • Poslední výprava – 12 měsíců monitorovat počasí • Hypotéza o kontinentálním driftu se datuje k 6. 1. 1912 Od roku 1912 Wegener publikoval mnoho článků (v 6 jazycích) Příčiny hledal v odstředivé síle zemské rotace (kontinenty se pohybují na zemském plášti jako škraloup na mléce), astronomická precese. Uvažoval o rozpínání mořského dna, a roli středooceánských hřbetů. V roce 1915 publikoval The Origin of Continents and Oceans, uvedl, že kdysi existoval jeden obrovský superkontinent Pangaea. Poslední vydání obsahuje významná pozorování, ukazující, že mělčí oceány jsou geologicky mladší. • • Wegener vlevo 43

kapradina reptile - plaz 44

Klima Země 45 www. scotese. com nebo www. jhu. edu/~eps/paleoguide/

Paleozoikum 542 Ma (ICS 2004) po zhruba 251 Ma, dělí se do následujících 6 geologických období (od nejstaršího k nejmladšímu): Kambrium, Ordovik, Silur, Devon, Karbon, Perm. Geologicky začíná Paleozoikum krátce po rozpadu superkontinentu zvaného Pannotia, na konci doby ledové. Ze začátku byla pevnina rozdrobena do relativně malých kontinentů, ke konci období se naopak vytvořil superkontinent Pangaea (pohyboval se k jižnímu pólu). 46

Kambrium (cca 50 mil let) začátek 542 ± 1, 0 Ma, konec 488 Ma Jak vypadala Země ? Pustá „měsíční“ krajina, pevniny bez rostlin a živočichů, život jen v moři, zato bohatý, např. tisíce druhů trilobitů, bakterie, řasy, sinice. Klima teplé, zřejmě bez polárních čepic, velké části tehdejších kontinentů byly zality mělkým mořem. Slunce dodávalo Zemi o 6 % méně energie než dnes, více skleníkových plynů 47

• Kambrium Spodní 547 mil Svrchní 514 mil. „Kambriem počíná rozmach života. Během takzvané „kambrické exploze“ se jakoby mávnutím kouzelného proutku objevila většina dnes známých živočišných kmenů, které s časem pouze bujely do nejrůznějších, často velmi fantastických podob. “ http: //21 stoleti. cz/blog/2010/11/19/zivot-a-led-vecni-rivalove/ 48

Pustá „měsíční“ krajina, pevniny bez rostlin a živočichů, život jen v moři, zato bohatý, např. tisíce druhů trilobitů, bakterie, řasy, sinice, brachiopodi (ramenonožci) a archeocyatidi (vyhynulá skupina mořských živočichů, kteří si vytvářeli kuželovité nebo pohárkovité schránky s jednoduchými nebo dvojitými pórovitými stěnami. Z rostlin jsou doloženy mořské vápnité řasy Během kambria docházelo k postupnému globálnímu oteplování. Byly značné výkyvy ve výšce hladiny oceánů, velké části tehdejších kontinentů byly zality mělkým mořem. Klima teplé, zřejmě bez polárních čepic. Po celé Zemi najdeme sedimenty vápenatých minerálů – svědčí o mírných až tropických klimatických podmínkách. Slunce dodávalo Zemi o 6 % méně energie než dnes, více skleníkových plynů V průběhu kambria dochází k několika etapám dílčích vymírání a obnov trilobitových faun, nejsilnější vymírání nastává na konci svrchního kambria.

Převážně na jižní polokouli se rozprostíral mohutný kontinent Gondwana, tvořený dnešní Antarktidou, Afrikou, Jižní Amerikou, Austrálií a indickým, arabským, severočínským a jihočínským subkontinentem. V rovníkové oblasti se nacházely sibiřský a kazašský kontinent a dále kontinent Laurentie, tvořený dnešním Grónskem a velkou částí dnešní Severní Ameriky. V oblasti jižního polárního kruhu, mezi Laurentií a Gondwanou se nacházel kontinent Baltika, tvořený dnešní severní Evropou. Ostatní stavební jednotky budoucí Evropy (včetně částí dnešního českého masivu) byly v té době začleněny v severním okraji Gondwany. Mezi Baltikou a Laurentií se otevíral oceán Japetus. Prostor mezi Baltikou a Gondwanou vyplňoval oceán Paleotethys. Na severní polokouli se rozprostíral oceán Panthalassa. . 50

Kambrium - 514 milionů let Organismy s pevnými schránkami se objevily ve velké míře poprvé v kambriu. Superkontinent Gondwana se právě zformoval v oblasti jižního 51 pólu a kontinenty byly zaplaveny mělkými moři.

Evaporit je sedimentární hornina vzniklá odpařením slané, např. mořské vody nebo vody slaných jezer. Při odpařování se nejdříve srážejí nejméně rozpustné minerály a nakonec ty nejrozpustnější. Mezi typické příklady sledu vylučování minerálů patří dolomit , sádrovec nebo sůl kamenná a draselné a hořečnaté soli. Nejvýše uložené jsou nejrozpustnější soli. Laterit produkt zvětrávání různých hornin za Tropického až subtropického klimatu se střídáním deštivých a suchých období. Za těchto podmínek nastává laterizace, tj. vyluhování Si. O 2, alkalií a alkalických zemin a obohacení Fe a Al oxidy. Vzniká laterit, což je reziduální zemina složená hlavně z oxidů a hydroxidů Fe, Al, Ti, Mn a jílových minerálů (zvláště kaolinitu). Železitý laterit je někdy tak bohatý železem (hematitem a goethitem), že se těží jako železná ruda, někdy i pro obsah niklu; Al-laterit, bohatý gibbsitem a boehmitem, je hliníkovou rudou. Laterit může být sypký i zpevněný, je většinou červenavé až hnědavé barvy, často i skvrnitý. 52

• Na počátku útvaru se objevuje bohatá skeletální fauna, známá podle drobných skleritů (destiček, jehlic, štítků, rourek) především z fosforečnanu vápenatého, méně i z opálu a uhličitanu vápenatého. • Nejpočetnější – trilobiti • Druhou význačnou skupinou jsou ramenonožci (? desetitisíce druhů). • Ve středním kambriu Čech je význačný rod Bohemiella, pro svrchní kambrium Evropy rody Orusia a Billingsella. • V průběhu kambria dochází k několika etapám dílčích vymírání a obnov trilobitových faun, nejsilnější vymírání nastává na konci svrchního kambria. 53

• Kambrium po prve definováno Adamem Sedgwickem; Cambria je římský název pro Wales, kde byly nalezeny horniny. • Význačnými oblastmi s kambrickými uloženinami v Evropě jsou Wales, jižní Švédsko a okolí Osla, Estonsko a okolí Petrohradu, Polsko, Španělsko a Čechy. Většina uvedených oblastí přiléhala k západnímu okraji superkontinentu Gondwany, jen Skandinávie, Rusko a kambrium Polska bylo součástmi Baltiky. • V severozápadní Anglii a Walesu je kambrium tvořeno břidlicemi a pískovci. Ve Skandinávii (jižní Švédsko, okolí Osla, ostrovy Borgholm a Öland je spodní kambrium tvořeno převážně pískovci, ve středním kambriu se objevují břidlice a vápence s bohatými faunami, především trilobitovými. Svrchní kambrium tvoří živičné vápence, břidlice a mělkovodní pískovce s hojnými faunami trilobitů a ramenonožců. 54

Ordovik - ledová čepice kolem jižního pólu 488, 3 ± 1, 7 Ma až cca 444 Ma • V oceánech byli první obratlovci, na pevninách první zelené rostliny (mechy) a houby • Ke konci Ordoviku - andsko-saharská doba ledová ukazatelé zalednění z dnešní severní Afriky, a severovýchodní J. Ameriky, které byly tehdy spojené a ležely v jižní polární oblasti. Jižní pól na dnešní Sahaře, pokles hladin moří o cca 70 m, plovoucí ledovce možná na 40 ° šířky. • Doba ledová nebyla pravděpodobně delší než 0, 5 to 1, 5 milionů roků. • Předcházel pokles CO 2 o možná více než tisíc ppm, což ovlivnilo mělká moře, kde žily organismy. • Další masové vymírání organismů v dějinách 55 planety před 460– 445 miliony let

Ordovik 488. 3 ± 1. 7 Ma (ICS 2004) až cca 444 Ma • Během Ordoviku, jižní kontinenty byly spojeny v superkontinent Gondvanu. Ten ležel nejprve na rovníku, během času driftoval k jižnímu pólu. • 450 mil. let: začíná andsko-saharská doba ledová Ke konci období byla Gondwana blízko nebo na jižním pólu a byla zaledněná (ukazatelé zalednění z dnešní severní Afriky, a severovýchodní J. Ameriky, které byly tehdy spojené a ležely v jižní polární oblasti. Jižní pól na dnešní Sahaře, pokles hladin moří o cca 70 m, plovoucí ledovce možná na 45 ° šířky. • První obratlovci v oceánu, první zelené rostliny a houby na pevninách • Klesá obsah CO 2 v atmosféře 56

Ordovik – 458 milionů let 57

Důvod poklesu CO 2 Zvětrávání odstraňuje z atmosféry CO 2. Tento proces také vytváří konkrétní izotop stroncia, který je spláchnut do řek a přes ně se dostane do oceánů. Poměr izotopů stroncia v sedimentárních vrstvách může být využit k vytvoření proxy záznamů intenzity zvětrávání kontinentů. Záznam stroncia ukazuje, že kolem poloviny ordoviku byla činnost zvětrávání zvýšená, což vedlo k větší spotřebě CO 2. Ta byla nicméně vyrovnána zvýšenými vulkanickými emisemi přidávajícími CO 2 do atmosféry. Asi před 446 miliony lety vulkanická aktivita klesla, zatímco silné zvětrávání pokračovalo. To zapříčinilo pokles hodnot CO 2 pod 3000 ppm, čímž začalo ochlazování. Někdejší období zvýšeného obsahu CO 2 a existence zalednění nejsou v rozporu s tvrzením, že CO 2 zvyšuje globální teploty. Naopak potvrzuje úzkou spojitost mezi CO 2 a klimatem. Koncentrace CO 2 byly vysoké, Slunce ale dodávalo asi o 4 % méně energie než v současnosti. Aby došlo k zalednění musela hodnota CO 2 klesnout pod cca 3000 ppm 58

„geologické záznamy obsahují pokladnici alternativních Zemí, která vědcům umožňuje studovat, jak různé komponenty Země odpovídají na řadu klimatických působení. “ (Dana Rover) Ordovik je znám událostmi, kdy došlo k vyhynutí druhů Vymření nebo také vyhynutí (extinkce) je konec existence určitého biologického taxonu, nejčastěji druhu. K extinkci došlo koncem Ordoviku, přibližně kolem 444 - 447 Ma (ICS 2004) a tato událost tvoří hranici mezi Ordovikem a Silurem. Jednalo se o druhé největší (z pěti) vyhynutí v historii Země. Hypotézy: Události byly odstartovány počátkem doby ledové, která vystřídala dlouhé „skleníkové“ podmínky typické pro Ordovik. Doba ledová nebyla pravděpodobně delší než 0, 5 to 1, 5 milionů roků. Předcházel pokles CO 2 o možná více než tisíc ppm, což ovlivnilo mělká moře, kde žily organismy. 59

Ordovik – 458 milionů let Během Ordoviku tehdejší oceány oddělily nehostinné kontinenty Laurentii, Baltiku, Sibiř a Gondwanu. Konec Ordoviku byl jedním z nejchladnějších 60 období historie Země. Led pokrýval většinu jižní části Gondwany.

Silur cca 443, 7 ± 1, 5 Ma až 416 Ma • Ledové čepice v Siluru byly menší než při ordovickém zalednění • končí Andsko-Saharská doba ledová, klima na Zemi se stabilizuje - objevují se korálové útesy, na pevninách rostliny • Tání ledu vedlo ke zvýšení hladin oceánů, sedimenty ze Siluru leží nad ordovickými sedimenty. • Bohatý život v oceánech, z (pra)obratlovců byly zastoupeny jedině ryby. • Život se stěhuje na pevniny. Objevily se první primitivní cévnaté výtrusné rostliny, které už mohly žít mimo vodní prostředí. Vodu a živiny již nemusely přijímat celým tělem. Přijímaly je kořeny a vedly je jednoduchými cévními svazky. 61

• Gondwana pokračuje v pomalém pohybu na jih, do vyšších šířek jižní polokoule • Další jádra dnešních kontinentů driftovaly spolu poblíž rovníku a počaly vytvářet superkontinent zvaný Euramerica. • Většinu severní polokoule pokrýval obrovský oceán Panthalassa další menší oceány: „Proto-Tethys“, „Paleo. Tethys“, „Rheic Ocean“ a „Iapetus Ocean“ (nyní mezi Avalonií a Laurentií), a nově vytvořený „Ural Ocean“. • Silur je však obdobím rozvoje graptolitů (vyhynulá skupina výlučně mořských koloniálních živočichů, mající vzhled prutů nebo keříků), trilobitů, krinoidů a korálů. • 62

Silur – 425 milionů let 63 Silur – 425 milionů let

Silur – 420 milionů let Během Siluru se Laurentia srazila s Baltikou, čímž uzavřela severní část oceánu Iapetus a zformovala kontinent nazývaný „Starý červený pískovec“. 64 Korálové útesy se rozšiřovaly a rostliny začaly obsazovat pustou pevninu.

Devon 416 až 359 Ma Hladina moří byla vysoko, většina pevnin byla pod mělkými moři. Klima bylo zřejmě teplejší než v současnosti, neexistovala velká zalednění, devon patří do teplých období historie Země. Zřejmě byl malý rozdíl teplot mezi rovníkem a pólem. Místy bylo suché klima. Ve svrchním devonu se ochladilo. V devonu nastal prudký rozvoj primitivních ryb, konec období – důkazy o existenci prvních obojživelníků. Devon je dobou prvého velkého osídlení délka dne 21, 8 hodin pevniny rostlinstvem atmosf. kyslík cca 16 % 65

Devon 416 až 359 Ma (ICS 2004). Na počátku karbonu byly pevniny rozděleny na několik paleokontinentů Gondwanu, Laurusii, Siberii a další menší mikrokontinenty. Kontinent Laurussia nebo také Euramerica se vytvořil na počátku devonu kolisí kontinentů Laurentia a Baltica, část byla položena v suché klimatické oblasti podél obratníku Kozoroha (ukazatelé suchosti – červené pískovce). Gondwana (zahrnující dnešní Jižní Ameriku, Afriku, Indii, Antarktidu i Austrálii) ležela rozprostřena kolem jižního pólu a ve vyšších šířkách. Ve spodním karbonu se Gondwana přibližuje k Laurusii. Srážka Gondwany a Larussie má za následek vznik variského horstva. Součástí variského horstva byl i Český masiv. Variské horstvo se táhlo podél rovníku a dále se stáčelo k severovýchodu. Období velké tektonické aktivity V blízkosti rovníku se začala vytvářet Pangaea z pevnin obsahujících Severní Ameriku a Evropu, vytvořilo se Kaledonské pohoří ve Velké Británii a Skandinávii (vliv na atmosférické srážky). Hladina moří byla vysoko, většina pevnin byla pod mělkými moři. Hluboký obrovský světový oceán Panthalassa pokrýval zbytek planety. Menšími oceány byly: Paleo-Tethys, Proto-Tethys, Rheic Ocean, Ural Ocean. Oblast moří byla tedy mimořádně rozsáhlá a zahrnovala i severní pól; Jižní pól byl v dnešní jižní Africe a přilehlé části Jižní Ameriky. 66

67

• • • první lesy délka dne ~22 hodin atmosférický kyslík cca 16 % 374 mya: * vyhynutí cca 70 % mořských „živočichů“ (trvalo to cca 20 mil. let) Vody na dnech oceánů byly asi bez kyslíku, 359 Ma: dopad meteoritu, 40 km kráter (Woodleigh, Austrálie) Klima se asi příliš nelišilo od dnešního, neexistovala velká zalednění, devon patří do teplých období historie Země. indikátory klimatu nasvědčují tomu, že dnešní Evropa, severní Amerika, severní Afrika, bloky Asie a Austrálie se nacházely v teplé klimatické zóně. Ložiska evaporitů a sedimenty dokládají aridní klima. Ve svrchním devonu se ochladilo, o čemž svědčí nápadná změna fauny v sedimentech (jižní Amerika, jižní Afrika, Antarktida), fauna má ráz chladných vod. ? ? Teploty povrchu klesly z cca 34°C na 26°C 68

69

70

71

Z paleontologického hlediska je devon mimořádně bohatý mořskými živočišnými rody a druhy, avšak ve svrchním devonu nastal jejich nápadný úbytek. Ve spodním devonu vymřeli graptoliti, trilobiti byli v devonu již méně četní, nastal však ohromný rozvoj primitivních ryb, sladkovodních i mořských, objevuje se první hmyz a nastává rozvoj amonoidních hlavonožců. Koncem devonu se objevují i první čtyrnožci - obojživelníci. Devon je dobou prvého velkého osídlení pevniny rostlinstvem (hojnost cévnatých rostlin a první lesy), bezobratlými živočichy i obratlovci. Do devonu spadá začátek viz variského (hercynského) vrásnění. Charakteristický pro devon je vývoj vyšších suchozemských rostlin. Na mnoha místech vznikaly rozsáhlé oblasti úrodné půdy, umožňující rozmach nových druhů rostlin. Od středního devonu se vyvíjejí přesličkovité a plavuňovité rostliny, které koncem devonu nabývají stromového vzrůstu. Z nižších rostlin jsou důležité vápnité řasy, podílející se na tvorbě útesů. 72

Devon – 380 milionů let V Devonu se prvohorní oceány uzavřely, utvořila se pre-Pangea. Sladkovodním rybám bylo umožněno migrovat z jižní polokoule na sever do 73 Evropy a Severní Ameriky. Poprvé vyrostly lesy v rovníkové oblasti polární

Devon – 390 milionů let 74

Karbon 359, 2 ± 2. 5 Ma do 299, 0 ± 0. 8 Ma Období velkých horotvorných procesů, sopečné činnosti, části kontinentů pokryty mořem 75

Meganeura 30 cm 70 cm Obojživelníci - cm až 2 m 76

Stoupá obsah kyslíku v atmosféře, klesá obsah CO 2 Koncem Karbonu obsah kyslíku v atmosféře 30 % Klima Karbonu - zpočátku velmi teplé, vlhké. Postupně se klima stává sušším a také se ochazuje. Dochází k zalednění Gondwany - stopy jsou doloženy z Jižní Ameriky, jižní Afriky, Antarktidy, Indie a Austrálie. Led dosahoval do nížin, zalednění velmi mohutné, Jižní Afrika (17 až 32° dnešní j. š. ), Austrálie (dnešní 18 až 44 ° j. š. ), Indie (16 -33° j. š. ) Několik sledů zalednění. Severní polokoule - mírnější maritimní klima - vznik uhelných slojí. 77

• • Předpokládá se, že na začátku karbonu existovaly tři prakontinenty, Severní Amerika spojená s částí Evropy, Eurasie a Gondwana, které se k sobě přibližovaly a koncem karbonu se spojily v jediný superkontinent, nazývaný Pangea. Období velkých horotvorných procesů, sopečné činnosti, části kontinentů pokryty mořem Klima karbonu bylo zpočátku velmi teplé. Průběh zóny teplého klimatu je doložen i rozšířením uhelných ložisek s druhově bohatou flórou. Během karbonu se klima ochladilo a dochází k zalednění Gondwany, jehož stopy v podobě morén a tilitů jsou doloženy z Jižní Ameriky, jižní Afriky, Antarktidy, Indie a Austrálie. 350 Ma: Začátek „ Karoo“ doby ledové (pevninský led v Jižní Africe), led dosahoval do nížin, zalednění velmi mohutné, Jižní Afrika (tility 17 až 32° dnešní j. š. , Austrálie (dnešní 18 až 44 ° j. š. ), Indie (16 -33° j. š. ) Několik sledů zalednění. Severní polokoule - mírnější maritimní klima (cirkumpolární zóna na Sibiři je typická mechorosty, představuje mírné a vlhké podnebí, vznik uhelných slojí). Ledovce ale možná byly i na SV Sibiři (oblast velká 800 x 1600 km) Stoupá obsah kyslíku v atmosféře, klesá obsah CO 2 („odstraňován“ rostlinami 78

• Rozsáhlá mělká moře umožnila bohatost života bezobratlých (hlavonožci, mlži, korali, z obratlovců to byli žraloci a později i první drobní plazi. • V bažinách nebo vlhkých lesích rostly až 30 m vysoké stromy (rostliny příbuzné dnešním přesličkám, plavuním a stromovitým kapradinám), v poněkud sušším prostředí primitivní nahosemenné rostliny. Nakupení rostlinného materiálu dalo vznik uhlí. • Na evropském kontinentu v mělkovodních močálech dochází k hromadění rostlinné hmoty s pozdějším vznikem rozsáhlých uhelných ložisek. • Postupně se klima stává sušším (pouštní klima svrchního karbonu a permu). konec Karbonu - obsah kyslíku v atmosféře 30 % , den má ~22, 4 hodin • Karbon je patrně nejdůležitějším útvarem z hlediska ekonomického, neboť obsahuje z celosvětového hlediska největší zásoby uhlí a důležitá ložiska železných rud, živičných břidlic, ropy a žáruvzdorných jílů. 79

Karbon – 356 milionů let Carbon V raném Karbonu se uzavřelo moře mezi Euramerikou a Gondwanou, vyzdvihly se Appalačské hory a probíhalo variské vrásnění. Na jižním pólu se objevila ledová čepice. V pozdním Karbonu se Euramerika srazila s Gondwanou. Led pokrýval většinu jižní polokoule. Rozlehlé uhelné bažiny 80 se utvořily podél rovníku.

Karbon – 356 milionů let Carbon – 356 milionů let 81

82

83

• http: //www. ncdc. noaa. gov/paleo/ 84

Perm 299. 0 ± 0. 8 Ma (ICS 2004) až 251. 0 ± 0. 4 Ma Během Permu všechny hlavní pevniny s výjimkou části východní Asie byly spojeny do jednoho superkontinentu Pangaea, který se táhl od rovníku k severnímu a jižnímu pólu. Poloha superkontinentu musela ovlivňovat mořské proudy v obrovském oceánu Panthalassa a v „Paleo. Thetys“ oceánu, který byl mezi Asií a Gondwanou. Paleo-Tethys se postupně uzavírá, vzniká nový oceán Tethys Obrovský superkontinent musel mít velmi extrémní roční amplitudy teploty v mírných šířkách (vysoce kontinentální klima) a monzunové oblasti zřejmě měly ostře vyjádřený roční chod srážek. Široce rozšířené byly pouště. Klima se stává stále sušším (až pouštního rázu), o čemž svědčí červená barva sedimentů a četná ložiska evaporitů. Začínají ustupovat gondwanské ledovce a na konci permu jsou ledovce pouze na australském kontinentu. Nastupuje mírné klima, velmi příznivé pro uhlotvornou vegetaci. Stejně příhodné podmínky nastaly i v severovýchodní Asii. Flóra proniká daleko na sever (na sibiřský štít) společně se zástupci obojživelníků a plazů. 85

• Klima na severní polokouli bylo teplé a poměrně suché. Na jižní polokouli byla teplota nižší. Existovaly suché pásy (pouště). • Někteří živočichové postupně vymizeli, např. trilobiti, suché klima umožnilo rozvoj plazů. • S oteplováním a vysycháním bažin se snižoval počet druhů plavuňovitých a přesličkovitých rostlin, objevily se první jehličnany. • Na konci Permu došlo k velmi výraznému masovému vymírání druhů. • 260 Ma: končí „Karoo“ doba ledová • V Permu se ještě projevovala variská (hercynská) orogeneze. Vznikla významná ložiska uhlí a evaporitů. • Přiblížení Gondvany k severoatlantickému kontinentu umožnilo migraci zástupců fauny i flóry. • Období velkého vulkanismu na Sibiři, do atmosféry se dostává mnoho CO 2, CH 4, a H 2 S, CO 2 přibližně 2000 ppm, klesá obsah kyslíku z 30 % na 12 % • asi 480 km- široký kráter (Wilkes Land region of Antarctica) 86

Perm – 255 milionů let 87

251 Ma: Perm-Trias extinkce asi největší, vyhynulo cca 90 % mořských obyvatel, a 70 % rostlin a živočichů na pevninách 88

Perm – 255 milionů let Perm Rozlehlé pouště pokryly západní Pangeu během Permu. 99 procent všeho živého vyhynulo během události, která ukončila epochu Permu. 89

Trias, Jura, Křída 251 – 65, 5 mil. let Jura 195 mil let Krytosemenné rostliny Teropod Albertosaurus 90

Druhohory - Trias, Jura, Křída • Druhohory začaly asi před 251 mil. lety a skončily před 65, 5 mil. lety. Trvalo tedy cca 180 mil. let. • Rozpadem Pangey vznikly základy současných pevninských desek, které se od sebe pomalu vzdalovaly. Z hlediska horotvorné činnosti byla větší část druhohor klidná, v křídě začalo Alpínské vrásnění, které pokračovalo během třetihor a čtvrtohor. • Klimaticky začátek druhohor navazoval na suchý a teplý konec Permu. Proto se vyskytovalo mnoho suchých lesů i pustin. V Juře a Křídě bylo podnebí vlhké a teplé. • Během druhohor proběhla dvě hromadná vymírání: na konci Triasu a na konci Křídy. Příčinami byly hlavně klimatické změny a soutěžení mezi organismy. Na křídovém vymírání se asi podílela i sopečná činnost a dopad asteroidu na Zemi. • Vyšší koncentrace CO 2 (1200 -1500 ppmv) • Nižší obsah kyslíku (? 15 %) 91

Trias (251. 0 Ma až 199. 6 Ma) Jura (199. 6 Ma až 145. 5 Ma) Křída (145. 5 Ma až 65. 5 Ma) Trias začíná rozpad Pangey, na začátku byly všechny kontinenty ještě spojeny do obrovského superkontinentu tvaru J Klima bylo na většině kontinentu velmi suché, s vysokou kontinetalitou, horkými léty a studenými zimami ve vnitrozemí, na roční chody teploty mohla mít vliv i nízká hladina oceánu. Ve vnitrozemí pouště, na pobřežích vysoce sezonální monzunové klima. Dál od rovníku bylo klima mírnější, ale teplejší ve srovnání se současností, bez polárních čepic. • 214 Ma: dopad meteoritu , 100 km kráter ( Manicouagan, Quebec, Kanada) 205 Ma: první savci 92

Trias – 237 milionů let 93

Trias – 237 milionů let Trias Superkontinet Pangea, během Triasu většinou souvislý, umožnil zvířatům migrovat z jižního k severnímu pólu. Opět se objevovaly pestré formy života 94 a teplovodní organismy se šířily v moři Tethys.

Jura (199. 6 až 145. 5 mya • Během Jury hladina oceánu stoupá (rozpínání mořského dna, vytváření nové kůry, hladina oceánů se může zvednout až o 200 m, což zaplaví pobřežní oblasti • Pangaea se začíná rozpadat, více pevniny se dostává do kontaktu s oceánem, rostou teploty i vlhkost vzduchu, ustupují pouště, neexistují polární čepice Věk dinosaurů, obrovských býložravců a masožravců, jehličnanů a ginkovitých stromů, létající plazi • 180 mya: Severní Amerika se odděluje od Afriky • 167 mya: Dopad meteoritu, 80 km kráter ( Puchezh. Katunki, Rusko) • 150 mya: objevují se první ptáci 145 mya: Dopad meteoritu, 70 km kráter (Morokweng, Jižní Afrika) 95

96

Jura – 195 milionů let 98

Jura – 195 milionů let Jura V rané Juře oddělil oceán Tethys severní kontinenty od Gondwany. … Ve střední Juře se Pangea začala rozdělovat. 99 Atlantský oceán v pozdní Juře úzce odděloval Afriku od Severní Ameriky.

Křída 145 - 65 milionů let 100

Křída 145 - 65 miliony let Počátkem spodní Křídy (145, 5 až 99, 6) dochází k záplavě, která až do začátku svrchní křídy (99, 6 až 65, 5) postupně opadává (značná část našeho území zůstává zaplavena mořem i v období svrchní křídy). Sedimentace - vznik pískovců, vápenců, břidlic, ropy, uhlí • Konec Křídy je určen vrstvou bohatou na iridium, která se rozprostírá po celém světě. Vrstva se vytvořila asi před 65, 5 miliony let. Pravděpodobně je spojená s kráterem Chicxulub v Yucatanu. Kráter byl vytvořen kolizí s kometou nebo asteroidem, jehož šířka podle některých odhadů činila přes 10 km (kráter má průměr asi 180 km). Kolize s tímto tělesem je pravděpodobně zodpovědná za masové 101 vymírání druhů na přelomu druhohor a třetihor. ,

Křída 145 - 65 miliony let • Svůj název dostala podle bílé psací křídy nalezené v severozápadní Evropě. • Silná sedimentace vede ke vzniku pískovců, vápenců, břidlic; v jižní USA a v Mexiku vznikají ropná ložiska; na východní Sibiři, podél Skalnatých hor a v jižní Americe ložiska černého uhlí. • V období rané křídy bylo rozložení kontinentů na Zemi stále ještě odlišné od současného. Severní Amerika a Eurásie byly ještě spojeny, stejně tak Jižní Amerika s Afrikou a Austrálie s Antarktidou. Indie byla samostatným ostrovním kontinentem, který se nacházel v oblasti jižních subtropů. Rozdělení kontinentů v pozdní křídě se už podobá dnešnímu • Konec této periody je definován velmi jasně – vrstvou bohatou na iridium, která se rozprostírá po celém světě, pravděpodobně je spojená s kráterem Chicxulub v Yucatanu. Vrstva se vytvořila asi před 65, 5 miliony let. Tento kráter byl vytvořen kolizí s kometou nebo asteroidem, jehož šířka podle některých odhadů činila přes 10 km (kráter má průměr asi 180 km). Kolize s tímto tělesem je pravděpodobně zodpovědná za masové vymírání druhů na přelomu druhohor a třetihor. • Koncem křídy dochází sice k přechodnému, ale k zásadnímu zvratu klimatu, při kterém vymírá velká část tehdejšího živočišného světa. • 102

„Potopa“ Mořská hladina byla o 100 -200 m výše než dnešní, zatopeno bylo asi 20 % kontinentálních oblastí Dvě nejdramatičtější změny výšky hladiny oceánů prodělalo moře Tethys a moře v oblasti severní Ameriky, které severoamerický kontinent zaplavilo až 5000 km do vnitrozemí. Moře Tethys zalévalo rozlehlé oblasti západní Evropy a severní Afriky. Mořský proud v blízkosti rovníku pravděpodobně obtékal celou Zemi, částečně byl zatarasen jen poloostrovem v severovýchodní Asii. Africký kontinent změnil jeho směr na sever, takže některé části Evropy byly ohřívány teplým oceánským proudem. 103

• Počátkem spodní křídy (145, 5 až 99, 6) dochází k záplavě, která až do začátku svrchní křídy (99, 6 až 65, 5) postupně opadává (značná část našeho území např. zůstává zaplavena mořem i v období svrchní křídy). Silná vulkanická činnost. • Na počátku Křídy teplota stoupla, připisuje se to vulkanické činnosti a zvýšení CO 2 v atmosféře. • Ve vysokých šířkách padal sníh, existovaly horské ledovce • Křída je nejteplejším obdobím druhohor, byla obdobím podstatně teplejším než současné klima. Nejvyšší teploty - uprostřed Křídy, severní Aljaška – 400 rostlinných druhů • Pravděpodobně se jedná o poslední období, kdy na Zemi neexistovalo trvalé zalednění (polární čepice), teplotní gradient mezi rovníkem a pólem byl velmi malý, což znamenalo slabší atmosférické proudění a slabší upwelling v oceánech. Průměrné teploty byly o cca 10 °C vyšší než dnes. • Sedimenty ukazují, že teploty povrchu oceánu mohly být až 42 °C (tedy o 17 °vyšší než dnes), v průměru asi byly kolem 37 °C. Teploty v hlubinách oceánu byly zřejmě o 15 až 20 °C vyšší než dnes, mohly být příliš teplé pro život Oblasti u rovníku mohly být pouštěmi. Mohla být narušená oceánská cirkulace. 104

Střední křída (cca kolem 100 mil. let) • globální průměr teploty vzduchu vyšší o 6 – 12°C • Země teplejší na všech zeměpisných šířkách, bez polárních čepic • Měření 18 O ukázala, že teploty povrchu ve vyšších zeměpisných šířkách byla vyšší než dnes. • Austrálie na 75 ° j. š. chladnější mírné klima • Korály byly rozšířeny 5 -15° blíže k pólům než je tomu v současnosti. • Dinosauři byli rozšířeni i severně od polárního kruhu. Někteří dinosauři ale mohli v chladnější sezóně migrovat do teplejších oblastí. Pravděpodobně při těchto přesunech překonávali vzdálenosti i okolo 2000 km. • Ve vyšších zeměpisných šířkách bylo tepleji než je tomu dnes (uhlí na Špicberkách) • Křídová moře v oblasti středních zeměpisných šířek měla teplotu mezi 15 a 20 °C, tedy o 15°C více než dnes. • ve střední Křídě průměrná roční teplota na severních svazích Aljašky cca 10 -13°C (dnes Londýn) 105

• • šelfová moře Antarktického poloostrova (65° j. š. ) –teplota povrchu vody 4, 510 °C podle izotopů kyslíku v pozdní křídě obě polární oblasti měly průměrnou roční teplotu vzduchu nad 0 °C, možnost zimních teplot pod 0°C • nejvyšší odhady teploty získány na základě analýz hlubinných vod (O 18/O 16 v benthických foraminiferách) – teplota vody při povrchu nad 15°C ve vyšších zem. šířkách • Fauna byla v tomto období velmi pestrá. V moři jsou rozšířené různé druhy dírkovců, hub, korálů, hlavonožců. Vzdušný prostor ovládají ptakoještěři a první praví ptáci. Souš ovládají mohutní masožraví i býložraví dinosauři. • Flóra v období křídy byla poměrně jednotvárná. Mezi nejrozšířenější zástupce rostlinné říše tohoto období patří Cykasovité, Gingovité, jehličnaté a také se objevují první krytosemenné rostliny

Křída – 94 milionů let 107

http: //iopscience. iop. org/0034 -4885/47/12/001/pdf/0034 -4885_47_12_001. pdf 108

• 133 Ma: dopad meteoritu, 55 km kráter (Tookoonooka, Australie) 125 Ma: Afrika a Indie se oddělují od Antarktidy • 120 Ma začíná globální oteplování, • 105 Ma Jižní Amerika se odděluje od Afriky, formuje se Atlantský oceán • 90 Ma: ? Končí globální oteplování • 70 Ma: dopad meteoritu, 65 km kráter (Kara, Rusko) • 67 Ma: počátek velkých vulkanických erupcí v Indii (Deccan Traps) • 65. 5 Ma: dopad meteoritu, 170 km kráter (Chicxulub, Yucatan, Mexiko) O 2 v mezozoické atmosféře cca 12 to 15% (dnes 20 to 21%). Mezi nejrozšířenější zástupce rostlinné říše tohoto období patří Cykasovité, Gingovité, jehličnaté. Na konci Křídy vyhynulo 80 -90 % mořských druhů a 85 % pevninských, včetně dinosaurů 109

• Začátkem svrchní Křídy moře stoupá až o 120 m a zaplavuje rozsáhlé plochy kontinentů. Je to největší známá mořská záplava v historii Země. • Koncem Křídy vznikají dlouhá pásemná pohoří jdoucí od Alp k Himalájím (alpinské vrásnění). V americké tichomořské oblasti dochází na konci křídy k dokončení And, Skalnatých hor. • Silná sopečná činnost byla v oblasti Indie, ve východní Asii a v 110 Americe.

Deccan The Deccan Traps began forming 66. 25 million years ago, [3] at the end of the Cretaceous period. The bulk of the volcanic eruption occurred at the Western Ghats some 66 million years ago. This series of eruptions may have lasted less than 30, 000 years in total. [5] The original area covered by the lava flows is estimated to have been as large as 1. 5 million km², approximately half the size of modern India. The Deccan Traps region was reduced to its current size by erosion and plate tectonics; the present area of directly observable lava flows is around 500, 000 km 2 111

Třetihory 65 – 2, 5 mil let • Kontinenty se dostávají postupně do současné podoby • postupné ochlazování Třetihory (65 až 1. 8 mil. let) Paleocen (65 to 54. 8 mya) Eocen (54. 8 to 33. 7 mya) Oligocen (33. 7 to 23. 8 mya) Miocen (23. 8 až 5. 3 mil. let) Pliocen (5. 3 až 1. 8 mil. let) • Čtvrtohory (1. 8 Ma do současnosti) Holocen (10, 000 do současnosti) Pleistocen (1. 8 Ma až 10 000) 112

113

114

Paleocen (65. 5 až 54. 8 mya) • 63 mya: končí éra vulkanických erupcí v Indii („Deccan Traps“) Většina čedičů (bazaltu) byla zde vyvržena mezi 65 a 60 miliony let. Plyny mohly změnit globální klima a vést k vyhynutí dinosaurů. „Deccan Traps“ jsou jednou z největších vulkanických provincií světa. Vrstvy čediče jsou >2, 000 m tlusté a pokrývají oblast cca 500, 000 km 2 v západní a střední Indii. Původně láva pokryla asi 5 mil. km 2. Objem bazaltu při tehdejších erupcích byl cca 512, 000 km 3 (erupce sopky Mount St. Helens v roce 1980 vyprodukovala 1 km 3 vulkanického materiálu). • 60 Ma: vznikají Rocky Mountains • Prvních 15 mil let třetihor teplota mnohem vyšší než dnes (ale nižší než ve druhohorách), okraj mírného pásu ležel o 10 až 15° severněji než dnes, palmy na 62° s. š. na Aljašce, v dnešní Velké Británii, korálové útesy v Evropě, v Německu, Velké Británii žili krokodýli • 55 Ma: výrazná epizoda globálního oteplování • teplota na severním pólu 23 °C, koncentrace CO 2 přibližně 2000 ppm 115

Eocen (54. 8 to 33. 7 mya) • 50 Ma: Indie se potkává s Asií, formují se Himaláje, vyvrásňují se Alpy • 45 Ma: Austrálie se odděluje od Antarktidy • 35. 6 Ma: dopad meteoritů, 90 a 100 km krátery (Chesapeake Bay, Virginia, USA, a Popigai, Rusko) • 35 Ma: chaotický klimatický režim, časté výkyvy klimatu • 34 Ma: globální ochlazování vede k vytvoření stálého Antarktického ledového štítu (historie zaledňování Antarktidy) Oligocen (33. 7 to 23. 03 Ma) relativně chladno, 27. 8 Ma: La Garita, supervulkanická erupce v Coloradu 25 Ma: oteplení Miocen (23. 03 to 5. 3 mya) • Afrika a Arabský poloostrov se spojují s Asií • 14 Ma: Antarktida se odděluje od Ameriky, cirkumpolární oceánská cirkulace napomáhá vzniku Antarktického ledového štítu, globálně je klima o něco teplejší, vnitrozemí kontinentů jsou suchá, lesy jsou nahrazeny pastvinami, na severní polokouli je klima stále teplejší než dnes, postupně se ale ochlazuje, hladina oceánů klesá 116

117

Eocene Thermal Maximum 2 (ETM-2), also called H-1 or the Elmo event, was a transient period of global warming that occurred approximately 53. 7 million years ago (Ma). It appears to be the second major hyperthermal that punctuated the long-term warming trend from the Late Paleocene through the early Eocene (58 to 50 Ma). The hyperthermals were geologically brief time intervals (<200, 000 years) of global warming and massive carbon input. The most extreme and best-studied event, the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM or ETM-1), occurred about two million years before ETM-2, at approximately 55. 5 Ma. Other hyperthermals likely followed ETM-2 at nominally 53. 6 Ma (H-2), 53. 3 (I-1), 53. 2 (I-2) and 52. 8 Ma (informally called K, X or ETM-3). The number, nomenclature, absolute ages and relative global impact of the Eocene hyperthermals are the source of much current research. In any case, the hyperthermals appear to have ushered in the Early Eocene Climatic Optimum, the warmest interval of the Cenozoic Era. They also definitely precede the Azolla event about 49 Ma. ETM-2 is clearly recognized in sediment sequences by analyzing the stable carbon isotope composition of carbon-bearing material. The 13 C/12 C ratio of calcium carbonate or organic matter drops significantly across the event. This is similar to what happens when one examines sediment across the PETM, although the magnitude of the negative carbon isotope excursion is not as large. The timing of Earth system perturbations during ETM-2 and the PETM also appear different. Specifically, the onset of ETM-2 may have been longer (perhaps 30, 000 years) while the recovery seems to have been shorter (perhaps <50, 000 years). (Note, however, that the timing of short-term perturbations during both events remains difficult to constrain). 118

• • • A thin clay-rich horizon marks ETM-2 in marine sediment from widely separated locations. In sections recovered from the deep-sea (for example those recovered by Ocean Drilling Program Leg 208 on Walvis Ridge), this layer is caused by dissolution of calcium carbonate. However, in sections deposited along continental margins (for example those now exposed along the Clarence River, New Zealand), the clay-rich horizon represents dilution by excess accumulation of terrestrial material entering into the ocean. 2 Similar changes in sediment accumulation are found across the PETM. 2 In sediment from Lomonosov Ridge in the Arctic Ocean, intervals across both ETM-2 and the PETM shows signs of higher temperature, lower salinity and lower dissolved oxygen. The PETM and ETM-2 are thought to have a similar generic origin , although this idea is at the edge of current research. During both events, a tremendous amount of 13 C-depleted carbon rapidly entered the ocean and atmosphere. This decreased the 13 C/12 C ratio of carbon-bearing sedimentary components, and dissolved carbonate in the deep ocean. Somehow the carbon input was coupled to an increase in Earth surface temperature and a greater seasonality, which also explains the excess terrestrial sediment discharge along continental margins. Possible explanations for changes during ETM-2 are the same as those for the PETM, and are discussed under the latter entry. The H-2 event appears to be a "minor" hyperthermal that follows ETM-2 (H-1) by about 100, 000 years. This has led to speculation that the two events are somehow coupled and paced by changes in orbital eccentricity. 119

Pliocene Epoch (5. 3 to 2. 58 mya) • 4 Ma: Sev a Jižní Amerika se spojují • 3 Ma: Vytváření Arktického ledového štítu, akumulace ledu na pólech, klima se stává chladnějším a sušším, rozšíření lučin a savan, hladina oceánů klesá • 1, 75 hladina oceánů je cca na dnešní úrovni 120

Eocén – 50, 2 milionu let Eocen – 50 milionů let 121

Eocén – 50 milionů let Eocen Před 50 až 55 miliony let Indie narazila do Asie a začala utvářet Tibetskou náhorní plošinu a Himaláje. Austrálie, dosud spojená s Antarktidou, se 122 vydala rychle na sever.

Miocén – 14 milionů let Miocen – 14 milionů 123

Miocén – 14 milionů let Miocen Před 15 milióny let byla Antarktida pokryta ledem a severní kontinenty se začaly prudce ochlazovat. Svět nabyl „moderní“ vzhled, avšak Florida a 124 části Asie byly ještě zaplaveny mořem.

• chladné období historie Země, existují polární čepice • předehra - postupné ochlazování během třetihor, Antarktida – pevninský led po dobu cca 35 mil, v Grónsku 3 - 4 mil let, hory Aljašky 12 mil let • velké množství pevninských ledovců - rozsah se měnil • střídání dob ledových a meziledových • poslední doba ledová začala nastupovat před zhruba 120 000 lety, maximum před asi 20 000 lety 125

Kolik bylo dob ledových během posledních 2, 6 mil. let? Více než 10? 10 a méně? Více než 40? Původně 4 doby ledové: Würm (Wiskonsin), Günz (Nebraska), Mindel (Kansas), Riss (Illinois) střídání má určitou „pravidelnost“, je možné vypozorovat periody o délkách 23 000, 126 41 000, 96 000 a 480 000 let

• Střídání dob ledových mělo samozřejmě velký vliv na živočišné druhy – nutnost adaptace, nová životní prostředí, stěhování, nové kombinace druhů 127