Příroda ve čtvrtohorách
Holocén: úvod a klima
MODULARIZACE VÝUKY EVOLUČNÍ A EKOLOGICKÉ BIOLOGIE
CZ.1.07/2.2.00/15.0204
Holocén (11 500–současnost)
Davis et al. 2003
Ehrmann et al. 2007
- nejmladší geologická epocha, „úplně nové“ období (řecky holos = úplný, kainos = nový)
- na Britských ostrovech někdy nazýván Flandrian
- začíná prudkým oteplením na konci poslední doby ledové, čili na koncii mladšího dryasu (asi
13 000–11 500 cal BP)
- odpovídá MIS 1 (marine isotope stage)
Proč mu věnujeme stejnou pozornost jako předchozím 2,6 miliónům let?
- z důvodů subjektivních i objektivních
-„logaritmické vnímání času“ (Rull 2010)
- zrychlování vývoje přírodního prostředí v důsledku zrychlujícího se vývoje civilizace
- mladší události reálně mají na přítomnost relativně (nikoli nutně absolutně) větší vliv,
než starší
Holocén (11 500–současnost)
Holocén (11 500–současnost)
spraš
terciér terciér
spraš
terciér
geologická mapa odkrytá
geologická mapa zakrytá
svahoviny
nivní sedimenty
nivní sedimenty
svahoviny
svahoviny
deluviofluviální sedimenty
spraš
Proč tomu, co tady budu říkat, nemůžete úplně věřit:
- žádnému přednášejícímu nemůžete úplně věřit
- nejsem paleoekolog
- paleoekologické poznání je nejisté, studované objekty a zejména děje nemohou být
bezprostředně pozorovány (viz obr.), proto jsme nuceni používat rozmanité proxy (náhradní
proměnné nesoucí informaci o minulém objektu/ději); k současnému stavu poznání je třeba
přistupovat kriticky
Holocén (11 500–současnost)
Hlavním zdrojem paleoekologických poznatků jsou rekonstrukce založené na proxy datech (Roberts 2002).
- ovšem i sama paleoekologie je dynamická disciplína
- Birks (2007): zdokonalování metod, studium různých proxy, důraz na detail a
exaktnost vědecké práce, zlepšování designu vědeckých projektů, rozšiřování
geografického záběru (nejen temperátní oblasti Evropy a Ameriky)
- česká paleoekologie je navíc ve stadiu boomu a zároveň generační výměny
- starší generace (mj. Ložek, Jankovská, manželé Rybníčkovi) finišuje
(v některých případech mohutně)
- výrazně nastupuje mladší generace (mj. Pokorný, Kuneš, Novák,
manželé Hájkovi, řada studentů v Praze, Brně, Budějovicích)
- běží velké projekty (mj. Sibiř, Dokesko)
- prosazuje se interdisciplinární a multi-proxy přístup (školení
botanici a zoologové se spojují s archeology, historiky, geology…)
- to vše přináší nové myšlenky, koncepty, zpochybňování starých
pravd, nejrůznější pnutí…
Holocén (11 500–současnost)
Členění holocénu
Davis et al. 2003
Ehrmann et al. 2007
začátek holocénu
začátek holocénu
holocén Pokorný 2011
Analýza rašelinných profilů sehrála klíčovou roli při rozvoji klasické paleoekologie. Dobývání
rašeliny a příprava borek na rašeliništi u Mrtvého rybníka nedaleko Božího Daru v Krušných
horách.
Členění holocénu
J. Heinrich Ch. Dau (1790–1831)
- dánský geolog a spisovatel
- makroskopicky rozlišil různé
typy rašeliny (světlá, tmavá) a
popsal výskyt fosilních borových
kmenů na dánských rašeliništích
(1829)
Eckstein et al. 2009
Členění holocénu
Fosilní dub z Britských ostrovů
Členění holocénu
Pokorný 2011
J. Japetus S. Steenstrup (1813–1897)
- dánský biolog
- získal cenu Dánské akademie věd za vysvětlení změn vlastností rašeliny prostřednictvím
klimatických změn (vlhkostních, případně teplotních)
- navrhnul využití (sub)fosilií k intepretaci postglaciálních klimatických změn
- navrhl postglaciální schéma vývoje vegetace v Dánsku (doba osiková, borová, dubová a
olšová)
Členění holocénu: Blytt-Sernanderovo schéma
J. Rutger Sernander
(1866–1944 )
- švédský botanik,
geolog a archeolog
- na základě studia
makrozbytků rozvinul
Blyttovo schéma o
subboreál a subatlantik
a období pozdního
glaciálu (1894)
Blytt-Sernanderovo schéma podle současné literatury (Mangerud et al.
1974, Walanus & Nalepka 2009)
Axel G. Blytt
(1843–1898)
- norský botanik a geolog
- vysvětloval změny
vlastností rašelinných
vrstev klimatickými
změnami: suché období =
Boreal, vlhké o. = Atlantic
(1876)
holocén
Chambers et al. 2012
Členění holocénu: Blytt-Sernanderovo schéma
Dreslerová in Pokorný 2012
Členění holocénu: tříčlenná schémata
- holocén starší (též starý, časný nebo raný): preboreál + boreál
- holocén střední: atlantik (+ epiatlanik)
- holocén mladší (též mladý nebo pozdní): subboreál + subatlantik
Členění holocénu: tříčlenná schémata
- von Post (1946 ) zavedl výraz mediokratický (mediocratic) pro vegetační prvky, kterých
přibývalo směrem k teplotnímu maximu holocénu (tj. atlantiku); pro prvky počáteční a
konečné fáze použil označení terminokratický (terminocratic)
- Firbas (1949) poukázal na to, že prvky počáteční a konečné fáze nejsou zcela identické a že
vhodnější by bylo tříčlenné schéma; zavedl pro ně výrazy archeokratický, mezokratický a
telokratický (archaeocratic, mesocratic, telocratic)
Franz Firbas
(1902–1964)
- německý vegetační ekolog
a paleoekolog
- spoluzakladatel středoevropské
paleoekologické
školy, působil na německé
univerzitě v Praze a v
Göttingenu
E. J. Lennart von Post
(1884–1951)
- švédský geolog a
paleoekolog
- jeden ze zakladatelů
kvantitativní palynologie
Iversen 1958 ex Turner & West 1968
Johannes Iversen
(1904– 1972)
- dánský rostlinný ekolog,
paleoekolog a geolog
Iversen (1958 ) částečně převzal
Firbasovu terminologii a schéma
rozšířil tak, aby nepopisovalo jen
změny druhového složení
vegetace, ale celkové změny
přírodního prostředí v glaciálněinterglaciálním
cyklu.
Členění holocénu: tříčlenná schémata
základna GRIP
Ehrmann et al. 2007
Regionální klimatický vývoj holocénu: Evropa (nástin)
událost 8200
- událost 8200 je náhlý pokles
globální teploty zhruba 8200 BP
- trvala 100(-400) let
- nejvýraznější projevy v oblasti
severního Atlantiku; poprvé byla
pozorována při klasických studiích ve
Švýcarsku a Norsku
- předpokládá se souvislost s pulsem
sladké vody ze severoamerických
proglaciálních jezer Ojibway a
Agassiz při rozpadu kontinentálního
ledovce
- pátá Bondova událost?
- data z vrtů grónským ledovcem (GRIP, GISP2) naznačují
rychlý růst teplot na začátku holocénu (preboreál) a poté
značnou klimatickou stabilitu
- nejvýraznější výjimkou z tohoto vývoje je událost (event)
8200 (8.2 ky)
začátek holocénu
- pylová data ukazují téměř lineární růst rekonstruovaných průměrných ročních teplot
(zobrazeny jsou odchylky od současnosti) asi do 7 800 BP, následovaný víceméně stabilním
vývojem; zobrazeny jsou odchylky od současných teplot (z metodických důvodů vztaženo k
r. 1890).
Regionální klimatický vývoj holocénu: Evropa (nástin)
Davis et al. 2003
začátek holocénu
Vývoj průměrných teplot v jednotlivých regionech Evropy
během holocénu na základě pylových dat. Černě letní, šedě
zimní odchylky od současných teplot (r. 1890).
Regionální klimatický vývoj holocénu: Evropa (nástin)
Davis et al. (2003)
- výsledky ukazují značnou časovou a
prostorovou diferenciaci teplot v holocénu při
celkově vyrovnané energetické bilanci
- tradičně rozlišované teplotní maximum
středního holocénu bylo pozorováno zejména
v severní Evropě a projevovalo se v letních
teplotách
- naproti tomu jižní Evropa se v té době
ochlazovala a střední Evropa zaujímala
přechodnou pozici
- záloženo na reprezentativním vzorku >500
pylových profilů
- je třeba vzít v úvahu metodická omezení
(interakce klima-vegetace, vliv dalších faktorů
na vegetaci)
Ehlers 2005
Rozsah ledovců na severní polokouli v LGM
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Heyman et al. 2013
LGM
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Rekonstruovaný rozsah ledovců ve střední Evropě v LGM
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
- Evropa nemá tak dramatickou historku spojenou s odledněním, ale velmi dynamický
vývoj v této době prodělala oblast dnešního Baltického moře
- v souvislosti s odledňováním a souvisejícími změnami hladiny moře a izostatickými
pohyby se zde vystřídalo několik sladkovodních a mořských fází (Björck 2008)
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Baltické ledovcové jezero (Baltic Ice Lake)
- sladkovodní jezero, hrazené ledovcem, s
hladinou vyšší než byla hladina moře
- po protržení ledovcové hráze na konci
pozdního glaciálu (zhruba 11 600 BP) v
oblasti vysočiny Billingen jeho hladina
poklesla o zhruba 25 metrů
- po dalších asi 300 letech došlo k průniku
mořské vody a změně jezera v moře
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Björck 2008
Moře Yoldia (The Yoldia Sea)
- krátkodobé, asi 800 let trvající propojení
s mořem v oblasti jižního Švédska, úžiny
Närke, běkem 12. tisíciletí BP (podle
některých názorů trval průnik slané vody
jen asi 150 let)
- jméno podle mořského
mlže Portlandia (Yoldia)
arctica, typického pro
sedimenty z tohoto
období
- zaniklo přehrazením pevninou v
důsledku izostatického zdvihu Skandinávie
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Björck 2008
Ancylové jezero (The Ancylus Lake)
- asi 1 500 let trvající sladkovodní jezero
vzniklé v důsledku zvyšování mořské
hladiny
- jméno podle sladkovodního
plže Ancylus fluviatilis,
typického pro sedimenty z
tohoto období
- zaniklo zvýšením mořské hladiny a
ponořením pevniny v oblasti úžiny
Øresund; jezero se tak opět propojilo se
Severním mořem, asi před 7 500 lety
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Evropy
Björck 2008
Moře Littorina (The Littorina Sea)
- moře vzniklé asi 7 500 BP
- jméno podle mořského
plže Littorina littorea,
typického pro sedimenty
z tohoto období
- trvá dosud, je první fází dnešního
Baltského moře, jež se postupně
zmenšovalo v důsledku izostatického
zdvihu Skandinávie po roztání
kontinentálního ledovce
Regionální klimatický vývoj holocénu: Severní Amerika
- klimatický vývoj se značně lišil v atlantické a pacifické oblasti a ve vnitrozemí
(Kaufman et al. 2004, Renssen et al. 2009)
- severozápad kontinentu (Aljaška, SZ Kanada) dosáhl teplotního maxima v
časném holocénu (11 000–9 000 BP), v souhlasu s maximálním příkonem
slunečního záření
- teploty na Aljašce mohly být tehdy až o 3 stupně vyšší než dnes, hranice lesa
posunuta o 100 km k severu a okolní moře zamrzala podstatně méně, než
dnes
- začátek holocénu se zde jeví sušší než dnešek; ke zvlhčení zřejmě došlo
10 000–9 000 BP
- severovýchodní maximum bylo až o 4 000 let posunuto, zřejmě v souvislosti s
ochlazováním kontinentu a severního Atlantiku laurentinským ledovcem a jeho
tavnými vodami
Regionální klimatický vývoj holocénu: Severní Amerika
- začátek (nahoře) a konec (dole)
teplotního maxima holocénu v
severní části Severní Ameriky
- čím je barva modřejší, tím je nástup
(nahoře) a konec (dole) teplotního
maxima časnější; čím červenější, tím
pozdnější
Kaufman et al. 2004
Regionální klimatický vývoj holocénu: Severní Amerika
- kontinentální oblast Velkých plání (Great Plains) měla ve středním holocénu
výrazně aridní klima
- jehličnaté lesy s dominancí Picea glauca rostoucí zde v pozdním glaciálu byly na
začátku holocénu krátkodobě nahrazeny listnatými lesy (Betula, Ulmus, Quercus),
jež po aridizaci klimatu ustoupily prériím s Ambrosia, Artemisia
a Chenopodiaceae (Grimm 2001)
Ehlers 2005
Rozsah ledovců na severní polokouli v LGM
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Severní Ameriky
Holliday 2009
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Severní Ameriky
Ústup severoamerických ledovců během pozdního glaciálu (18 k ~ hranice
ledovce 18 000 BP; analogicky 12 k)
Törnqvist & Hijma 2012
- tání ledovců neměnilo jen regionální
přírodní podmínky, ale ovlivňovalo globální
ekosystém
- hladina světového oceánu rychle
stoupala (od LGM do současnosti celkem
o 120 m), někdy v náhlých pulzech
- tající laurentinský ledovec hradil velká
proglaciální jezera, z nichž největší byla
Agassiz a Ojibway
- dva pulzy tavné vody v období zhruba
8 500–8 200 BP jsou spojovány se
zánikem těchto jezer a s jejich náhlým
vyprázdněním do oblasti Hudsonova
zálivu, zřejmě pod tenčícím se ledovcem
(Lajeunesse & St-Onge 2007)
- tato regionální katastrofa je mnohdy
považována za příčinu události 8 200 –
náhlého globálního ochlazení
- globální dopad se vysvětuje narušením
oceánického termohalinního výměníku
vrstvou chladné sladké vody
- v deltách řek Mississippi a Rýn byl v
odpovídající době zaznamenán náhlý
vzestup hladiny moře asi o 0,4 a 2,1 m
- k obnově klasického proudění mohlo
dojít až po promíchání tavné vody s
mořskou vodou (trvání následků události
8 200 je odhadováno na 100–400 let)
Regionální klimatický vývoj holocénu: deglaciace Severní Ameriky
Změny mořské hladiny v holocénu mají několik hlavních příčin
- teplotní expanze mořské vody
- významný faktor v minulosti
a hlavní faktor v nejbližších
desetiletích
- čím tepleji, tím významnější
- změny množství vody ve světovém
oceánu
- zásadní význam má množství
vody v pevninských ledovcích
- hlavní příčina vzestupu hladiny světového oceánu v průběhu
holocénu
- v současných změnách nehraje takovou roli, většina ledu v méně
dotčených oblastech
- menší (a obtížně kvantifikovatelný) význam má čerpání podzemní vody, stavba
přehrad, zavlažování a další antropogenní změny koloběhu vody
- změny rozsahu pevnin: kontinentální drift, izostatické a tektonické pohyby zemského pláště,
depozice sedimentů v deltách také hrají v tomto časovém měřítku menší, ale nezanedbatelný vliv
Vzestup hladiny světového oceánu od LGM do současnosti
Regionální klimatický vývoj holocénu: změny mořské hladiny
Regionální klimatický vývoj holocénu: Jižní Amerika
Thompson et al. 2000
- LGM: suché tropy, vlhké subtropy
- není podpora pro teplotní maximum ve středním holocénu;
- v Bolívii holocénní klima vyrovnané, s výkyvy menšího řádu
- v Peru teplotní maximum ve starším holocénu, pak
postupné ochlazování
- recentní ústup ledovců podporuje hypotézu silného
recentního oteplení
rekonstruovaná
změna teploty
rekonstruovaná
změna teploty
začátek holocénu
začátek holocénu
- východní rovníková Afrika: teplejší první polovina holocénu, chladnější druhá polovina (zhruba od
4 000 BP)
- několik náhlých klimatických výkyvů; výkyv 4000 BP (na obrázku výše ovšem neviditelný) údajně
odpovídá „první době temna“ – největšímu historicky zaznamenanému (Egypt) suchu v tropické Africe;
- rozsah ledovců na Kilimanžáru se během 20. století snížil o 80% a tání pokračuje; o příčinách se
diskutuje
Regionální klimatický vývoj holocénu: Afrika
Thompson et al. 2006
rekonstruovaná změna teploty
začátek holocénu
Thompson et al. 1997
Regionální klimatický vývoj holocénu: Asie
- nevýrazný mladší
dryas
- teplotní maximum ve
starším holocénu
- prudké ochlazení v
mladším holocénu
Tibetská náhorní plošina
rekonstruovaná změna teploty
holocén
Zhao & Yu 2012
- maximum vlhkosti ve středním holocénu, mladší holocén sušší
- chladný mladší dryas, teplý starší holocén, výrazné ochlazení v mladším
holocénu
- velké regionální rozdíly (temperátní severozápad, subtropický JV)
Regionální klimatický vývoj holocénu: Asie
rekonstruovaná
změna teploty
rekonstruovaná změna
vlhkosti na temperátním SZ
rekonstruovaná vlhkost
na subtropickém JV
Čína
Regionální klimatický vývoj holocénu: Austrálie
- nedostatek syntetických studií
- dostupné studie odhadují poměrně malé rozdíly mezi podmínkami středního a mladšího
holocénu (Pickett et al. 2004)
- starší a střední holocén zřejmě vlhkostně stabilnější než současnost, zejména na pacificky
ovlivněném severu a východě (Quigley et al. 2010)
- zhruba od 5 000 BP srážky rozkolísanější a v průměru nižší, zřejmě v souvislosti s jižní
oscilací (častější změna La Niña -> El Niño)
- mapka recentních
klimatických okrsků
ukazuje velké
regionální klimatické
rozdíly v rámci
ostrovního kontinentu
-nápadné teplotní maximum ve starším holocénu (asi 11 500–9 000 BP) a chladnější mladší holocén
(Mason et al. 2000)
- nevýrazný mladší dryas
Regionální klimatický vývoj holocénu: Antarktida
začátek holocénu
Regionální klimatický vývoj holocénu: shrnutí
- výrazné oteplení na počátku holocénu se projevuje globálně
- v některých oblastech (např. Antarktida) se jeví jako součást delšího oteplování po
skončení LGM (ochlazení v mladším dryasu zde nebylo tak výrazné)
- klasické severo-/středoevropské a severovýchodoamerické schéma s teplotním maximem ve
středním holocénu naopak globální není
- opakuje se i dvoučlenné schéma: teplý starší a chladnější mladší holocén (Antarktida,
Čína, Peru)
- značné regionální rozdíly, i v rámci kontinentů