Rostislav Brzobohatý (zkrácená verze, 2019) oceanfloorglobe Hromadná vymírání v historii Země - příčiny Biotické krize a globální ekosystémy v historii Země – část X. Hromadná (masová) vymírání - biotické krize •Definice HV - vymizení relativně velkého procentuálního podílu druhů (>75%) různých skupin organizmů během krátkého úseku geologického času (103-106 roků) v globálním měřítku • • • -Tříštění, oddalování a shlukování zemských (litosférických) desek - - Změna rozložení a tvaru kontinentů - - Snížení a zvýšení mořské hladiny (transgrese, regrese) - - Vznik šíjí, pánevních spojení – migrace organizmů - - Izolace - zamezení biotických migrací - - Změna směru oceánských proudů - - Změna proudění vzduchu, klimatické změny - - Sopečná činnost (vulkanizmus) Ad 1) Tektonika desek (dynamika planety) PN_W_06 Oceánské dno - Atlantik 4.0 cm/r. Pacifik J. Amerika astenosféra, sestup hornin, roztavení výstup lávy, vznik hornin oceánská deska Nazca se podsouvá kontinentální deska komprese hornin, vznik pohoří, eroze Podsouvání (subdukce) oceánské desky pod kontinentální desku (např. Nazca pod Jihoamerickou) v současnosti boundaries a) oddalují b) srážejí (na- , podsouvají) c) podélně posouvají Zemské desky se : Rozmístění desek a kontinentů se v historii Země mění (zde Jura, Křída a Neogén) NEOGÉN KŘÍDA JURA NEOGÉN KŘÍDA S. Amerika J. Amerika ~170 Ma ~90 Ma ~20 Ma jura (~150Ma) křída (~70Ma) neogén (~20Ma) Ma = miliony let OceanFloor Středozemní oblast – mořské dno Afrika Evropa Apulská deska odloučená od Afriky během křídy (výzvih Alp-Karpat a Dinarid) bez názvu Poloha desek Evropa Afrika 20160824_italy_google_earth_regional_1900_2016_depth cpti11_m5-5 Síla zemětřesení Hloubka vzniku (km) 0-33 km < 300 km Styk apulské desky s evropskou 100927-science-quake-840a_grid-6x2 442 Povrchové projevy pohybu zemských ker Island Saudská Arábie Map_california_central_valley 1589148 tb004104_77504_990x742 Zlom San Andreas (Kalifornie) – nejznámější U. S. A. Post-and-Grant-Avenue_-Look San Francisco, po zemětřesení v r. 1906, síla 7.9 - 9.3 st. Mt Mt. Taranaki (Nový Zéland) Ad 2) Sopečná činnost (Vulkanizmus): a)plošné výlevy, b) sopečné erupce Současný stav Země – relativně klidný a) V geol. minulosti plošné výlevy čedičů (platóbazalty) s přímými vazbami na HV: Viljujské trapy – hranice devon/ karbon (~ 370 Ma) Sibiřské trapy – hranice perm/trias (~250 Ma) Dekkanské trapy – svrchní křída a při hranici křída/paleogén ( ~65 Ma) (trvání > 2 mln.let) Viljujské trapy, SV Sibiř, výlev při hranici devon/karbon (~ 370 Ma) 2, 5 miliónů km2, ~ 300 m mocnost Sibiřské trapy, hranice perm/trias, ~ 250 Ma Dekkanské trapy (sz. Indie), jedna z největších vulkanických oblastí světa. Více než 2,000 m mocné ploché uloženiny láv pokrývají oblast cca 450. 000 km2. Objem čedičů je odhadován na 512. 000 km3( srovnání: 1980 erupce Svaté Heleny produkovala 1km3 vulkanického materiálu). Dekkanské trapy, sz. Indie Hladina světového oceánu kolísá (~200m) Ad 3) Kolísání mořské hladiny, oceánské proudy, anoxie, černé břidlice Praha Brno Wien Kraków Trieste Budapest Střední Evropa ~15 milionů let zpět souše moře Karpaty bj5134e462 Mapa světa po zvýšení hladiny světového oceánu o 66 m (roztaje všechen led) souše mělká moře současné oceány a moře rise-of-sea-levels Katastrofické scénáře ano či ne Thermohaline_circulation Hlavní oceánské proudy dnes, zjednodušené Změny oceánských proudů vedou ke změnám klimatického režimu planety, popř. ke vzniku nevětraných oblastí oceánů a moří („odkysličení“ -anoxie, totální změny v biologickém obsahu) teplé studené Afrika Asie Golf images3790CP5G bez názvu Černé břidlice, prostředí sedimentace: snížený obsah kyslíku beznázvu Anoxie oceánů a moří, příklad horninového záznamu: icehouse chladné období („Icehouse“) tvorba kontinentálních ledovců globální ochlazování vápencové platformy nerostou vulkanické erupce nárůst CO2 v atmosféře globální oteplování teplé období („Greenhouse“) růst vápencových platforem v oceánech CO2 odnímán z atmosféry CaCO3 Pro planetu je charakteristické střídání teplých a chladných období (energie Slunce:Země) imagesBIM29U0V názvu Horniny spojené se zaledněním Země geologové dobře rozpoznají morény TilityKarelia Tility, Karélie Zalednění je v horninách většinou dobře datováno (tility, morény, souvky), vazba na HV je zřejmá SnowballannSRFAIRTEMP „Snowball Earth“ – představa Země během sturtského zalednění před 750 mil. let Modelové teplotní hodnoty během sturtského zalednění (750 Ma) prům. roční povrchová teplota - 50 C - 50 C 12 C Catellanos (2012) normální reverzní Poznáme nejlépe na oceánských hřbetech (výstup magmatu) Ad 5) Zemská magnetická polarizace („přepólování“) Přepólování dobře zachycuje magnetická orientace Fe minerálů ve výlevných horninách (příčina: ? Změny v zemském jádře ?), vztah k vymírání (?) Oceánský hřbet před 4 Ma před 3 Ma před 2 Ma dnešní oceánská kůra 5 Ma 3.3 Ma 2.5 Ma 0.7 Ma 0 0.7Ma 2.5 Ma 3.3 Ma 5 Ma Magnetické epochy – schematické zobrazení (Zemský „kalendář“) clathrate_gun_hypothesis_1 Dochází k nim při uvolnění plynného metanu z tzv. klatrátů – ledu podobné pevné fáze vzniklé po velkými tlaky a nízkými teplotami na dně oceánů, v arktických jezerech či stále zmrzlé zemi (permafrostu). Vzrůst teploty a snížení tlaku vede k uvolňování plynu. Globální oteplení, eustáze etc. může vést k uvolňování metanu. Je-li rychlé a rozsáhlé může vést k velkým stresovým situacím na planetě (vzduch obsahuje metan a další plyny) a v důsledku i k hromadným vymíráním…… Ad 6) Katastrofická uvolnění metanu - nedílná součást vývoje planety - přímé doklady = krátery (zjištěno > 100 kráterů s průměrem tělesa > 3 km a 6 bolidů (prům. těles >10 km) během posledních 500 mil. let - přímá vazba bolidů na HV: Taihu a Siljan (358 Ma, sv. D) Bedout (250 Ma, sv. P) Chicxulub (65 Ma, sv. Cr) Průvodní jevy impaktů: šokové křemeny, šokově a teplotně ovlivněné minerály (obohacené o Ni) etc., hojné výskyty prvků Pt skupiny images3VCIENMS Ad 7) Impakty – dopady mimozemských těles melt_breccia Vztah velikosti impaktů na zemský povrch a jejich časové intenzity meteorit_hoba_foto_cc_coda_flickr_4e364f743c Hoba, JZ Afrika, 2,7 x 2,7 x 0,9 m, 80 tis. let, největší (Fe,Ni,Co) Meteor Crater, Arizona, 50 tis. let, 1.5 km prům.kráteru (viz dále) A3a Yucatán, Mexico (viz dále) Yucatán Vredefort, J. Afrika, stáří 2023 Ma, těleso průměr > 10 km, velký impakt, kráter průměr 300 km Jeden z nejstarších impaktů…… 596px-Vredefort_Dome_STS51I-33-56AA_zpse1dbb9f6 Map_of_Vredefort_dome J. Afrika map_66 Manicouagan-Crater-570x449 Manicouagan Crater, Kanada, Ontario, 213-215 Ma, trias, prům. kráteru 100 km, žádný vztah k velkému vymírání large-detailed-political-and-administrative-map-of-canada-with-major-cities-1994 ~ 65 Ma, křída/paleogén Mexický záliv, poloostrov Yucatán, kráter Chixculub, impakt tělesa ~ 10 km v průměru, vazba na – V. hromadné vymírání WICHG31530b vnitřní prstenec Blakey_65moll E6700043-Artwork_showing_Chicxulub_impact_crater,_Yucatan-SPL 350 km 6grafika22 Ries, Bavorsko, impakt 500 m prům., kráter 23 km x 700 m, energie=7500 Hbomb, vltavíny, (500 km-0 život) 8407fadd505a9409889d75cfbfa49c9f moldavit (vltavín) ~ 14, 5 Ma Blízko našeho území…… Wolfe Creek Crater, W AustraliaMap-WolfeCreek Wolfe Creek Crater (SZ Austrálie) – prům. 875 m, výš. – 60 m, těleso 50.000 tun, stáří 300. 000 let (pliocén) wolf-creek-2005-movie-review-wolfe-creek-meteor-crater-australia-park stáří 50.000 let, rychlost dopadu 26.000 mil/hod., průměr kráteru 1.5 km, hloubka 160 m, síla impaktu ~ 20 milionů tun TNT (srovnání: Hirošima měla 20 tisíc tun TNT) Meteor Crater …. jeden z nejmladších impaktů …. 1589148 USA KúT Boundary Ad 8) Zvýšené obsahy Pt prvků v horninách Především Ir (nejlépe se měří) ale také Ru, Rh, Pd, Os a Pt Jsou na povrchu vzácné Přičítáme je dopadům těles z vesmíru Iridiové anomálie 713px-K-T-boundary Jílovitá poloha při hranici křída/terciér (65 Ma) má 1000 x větší obsah Ir než podloží a nadloží, Wyoming, USA (Zimbres, 2009) Velké erupce na Slunci = 10 na 32 ergů (1 joule = 10 milionů ergů), Na jiných hvězdách jsou zaznamenány erupce 10 na 36 ergů (nový termín = supererupce), - 10 000krát silnější než erupce na Slunci - častost = cca 1x 5000 let (u mladých hvězd častější) - objevil je nedávno Kazunari Shibata Shibata říká: supererupce na našem Slunci ????, pokud ano, pak: - vyřazené družice, rádiové spojení, celosvětový blackout, fatální dávky záření astronautů a cestujících v letadlech => porušená ozonová vrstva = zvýšené dávky záření na zemský povrch - pravděpodobnost tohoto jevu je malá (Slunce rotuje pomaleji než hvězdy, na nichž byly tyto erupce pozorovány) - kdyby přece, pak záleží na pozici erupce: - pokud na V okraji Slunce, pak nabité částice by Zemi minuly, - pokud na Z okraji Slunce, pak by byl dopad na Zemi značný 507_4 Ad 9) Sluneční supererupce vol9-06 John Stojanowski (2012) - nová shrnující hypotéza hromadného vymírání založená na zemské přitažlivosti: -desková tektonika ovlivňuje polohu vnitřních slupek Země a jejich posuny mimo rovnovážnou polohu a tím i případnou změnu gravitace na povrchu planety: Aby byla rotace Země a její úhlová pozice v soustavě zachována musí se při koncentraci hmoty zemských desek (Pangea) buď posunout jádro nebo zrychlit rotace Země Zrychlení rotace nebylo zaznamenáno => platí první tvrzení, tj. vychýlí se jádro Posun jádra je podporován masívními výlevy bazaltů Ad 10) Gravitační hypotéza HV Změny gravitace představují sjednocující faktor všech jevů při HV (trapy, rychlé změny výšky hladiny moří, změny zemského magnetického pole) Např.: Gigantismus dinosaurií a dalších mesozoických forem života je chápán jako výsledek snížené povrchové gravitace a jejich vymírání pak jako výsledek zvýšené gravitace při štěpení Pangey. Podle zastánců tohoto výkladu: Zdá se, že většina HV byla výsledkem změn v povrchové gravitaci způsobených deskovou tektonikou. 1455788602_111218 str HV jsou spojena s: - změnami úrovně oceánské hladiny – deskovou tektonikou - změnami směrů oceánských proudů = > klima, anoxie moř. vody, uvolnění metanu z dnových oblastí - zaledněními (chladná:teplá období) - vysokou sopečnou aktivitou (trapy) - mimozemskými impakty - stavem biosféry a jejích vnitřních vztahů - stavem slunce a dalších vesmírných fenoménů HV nastávají při kombinaci a souběhu vyjmenovaných událostí, po nich dochází vždy k novému rozvoji a dynamice života Doplňující roli mohou hrát i další faktory (např. přepólování planety etc. ) Závěr k HV Souhrn: 0 65 250 540 Mln. let Vzniká: SCIENCE OF MASS EXTINCTION - SME Co říká o současném stavu planety ? HV + dnešní stav planety (? VI. HV): - rychlost vymírání v dlouhodobém průměru (mimo HV)= ~ 10% druhů/milion let - -současný úbytek ~ 1 druh/1 den až 1 druh /1 hodina = ~ podstatně vyšší - -největší úbytek je v prostředí deštných pralesů, korálových útesů a mokřadů - -odhad pokračování: do konce 21. století vymře ½ dnešních druhů LPR2016_cover-274 World Wildlife Fund (WWF) – Living Planet Report: á 2 roky Člověk jako spouštěcí mechanismus vymírání? Paleolitická revoluce Zemědělská evoluce Průmyslová revoluce paleolit neolit 10 Ka O Ka (Krist.) 18/19.st. 2018 ~ 5 mln. lidí 200/300 mln. lidí 800 mln. lidí 7.6 mld. lidí antropocén Společenská reakce (OSN): Člověk na planetě : summary_lliving_planet_report_copy_664290 Global LPI Globální LPI ukazuje 58 % ústup sledovaných organizmů (ryby, obojž., plazi, savci) mezi roky 1970 a 2012. ( WWF/ZSL 2016). Dílčí trendy: sladkovodní organizmy (81 %), suchozemské (38%), mořské (36%) The 2016 Living Planet Report – míra zdraví 14.152 populací obratlovců s 3.706 druhy. Souhrnná statistika ukazuje 58% ústup mezi roky 1970 a 2012. V průměru jsou populace zhruba o polovinu menší než před 42 lety. 29DF008A00000578-3131891-image-m-8_1434996938655 Čísla týkající se obratlovců (počet vymřelých druhů) Příčiny: destrukce prostředí (člověk) kořistnický rybolov (člověk) změna klimatu (?člověk + ….) znečištění vzduchu a vody (člověk) tzv. invazivní druhy Závěr - jen krátkou dobu můžeme: kácet víc stromů než vyroste, lovit víc ryb než se vylíhne vypouštět více uhlíku než lesy a oceány absorbují Eremozoikum – věk osamění ano či ne ??? (Marek Vácha 2017) (Living Planet Report 2016) HV hrají v přírodě (? mohou hrát): - tvůrčí roli v evoluci, - chrání život před ustrnutím, - drží biosféru v souvislém toku (dynamice, zrychlení), - opakovaně “natahují hodiny evoluce“ , - umožňují obrovské inovace a zvyšování diverzity - udržují (podporují) různorodost života na geologické časové škále (milony let) Souhrn biotických aspektů HV: - sebereflexe, ? aktivní úloha v evoluci ? - respektovat evoluci se všemi atributy včetně vymírání, - vyhnout se vyvolání prvního globálního úderu v planetárním ekosystému, nepřispívat negativním vlivům - Lovelock: V technické oblasti rozvíjet naši obratnost při manipulaci s informacemi rychleji než naši potřebu energie (volit účinnější a univerzálnější strategii) Závěr pro vymírání (nejen HV) v oblasti etické (člověk): Použité prameny: Barnosky, A.D. et al., 2011: Has the Earth sixth mass exctinction already arrived ? – Nature 471: 51-57. Courtillot, V., 1999: Evolutionary Catastrophes, The Science of Mass Extinction. – Cambridge University Presss, pp.173, Cambridge (UK). Gould J.S. (ed.), 1998: Dějiny planety Země. – Knižní klub, Columbus, pp. 256, Praha. Hallam, A., Wignall, P.B., 1997: Mass Exctinctions and their Aftermath. – Oxford Univ. Press, pp. 320. Oxford. Kalvoda, J., Bábek, O., Brzobohatý, R., 1998: Historická geologie. – UP Olomouc, pp. 199. Olomouc. Lovelock, J., 1994: Gaia, živoucí planeta. – MF, MŽP ČR, Kolumbus 129, pp. 221. Praha. Margulisová, L., 2004: Symbiotická planeta, nový pohled na evoluci. – Academia, pp. 150. Praha. Pálfy, J., 2005: Katastrophen der Erdgeschichte – globales Aussterben ? – Schweizerbart. Ver. (Nägele u. Obermiller), pp. 245, Stuttgart. Raup, D.M.,1995: O zániku druhů. – Nakl. LN, pp.187. Praha. Storch, D., 2011: Žijeme v době šestého masového vymírání ?. – Vesmír, 90, říjen 2011: 568-572. Internet – různé databáze (především obrazová dokumentace) 121642625 the-cretaceous-tertiary-mass-extinction Pro zájemce (Děkuji za pozornost) uch_019440