Oceán za sto let ušel sedminu cesty k největšímu vymírání v dějinách Země

Geologie dala světu čas, astronomie prostor a Darwin z toho odvodil evoluci

Kolem roku 1850 objevil Joachim Barrande u Skryjí trilobity a Čechy tím podle geologa Václava Cílka vstoupily do dějin vědy. Barrande přišel do Prahy jako vychovatel vnuka francouzského krále, zůstal tu jako inženýr a nakonec se vrhl na sbírání zkamenělin. Popisoval to, čemu se tehdy říkalo primordiální fauna, nejstarší fauna na Zemi, a dopisoval si s Charlesem Lyellem, právníkem a nejslavnějším britským geologem. „On byl nejslavnější, protože jako právník se uměl vyjadřovat jasně a přesvědčivě, což mnoho zkušenějších geologů v té době a dodneška vlastně nedokázali,“ říká Cílek. Lyell byl zároveň patronem Charlese Darwina a z jejich publikovaných dopisů dnes víme, že o faunách od Skryjí spolu diskutovali. Lyell dokonce chtěl nejstarší fauny pojmenovat po Čechách místo po Kambrii, Barrande to ale odmítl. Lyell o něm psal jako o „finality man“, člověku, který si udělá konečný názor a už z něj nikdy neustoupí.

Mezi lety 1820 a 1870 se podle Cílka zrodil náš dnešní pohled na svět. Geologie dala lidem vnímání času: svět není starý šest tisíc let. Cuvierovy převraty kůry zemské nechal Presl přeložit do češtiny už kolem roku 1824 a Jungmann o nich referoval ve Slovesnosti. Astronomie ve stejné době dala prostor. A z času a prostoru Darwin s Wallacem vyvodili evoluci. „Od chvíle, kdy je evoluce, tak my už nejsme schopní se na svět dívat jiným způsobem než jako na svět v pohybu, směřující odněkud někam,“ shrnuje Cílek. Po roce 1820 měla Geologická společnost v Londýně 700 členů, zatímco v celé Evropě bylo 400 geologů. Na Lyellovu přednášku o geologii přišlo 2000 lidí.

Co udržuje Zemi obyvatelnou? Podle Lovelocka vyladěné týmy bakterií

James Lovelock nazval Gaia mechanismus, který podle Cílka udržuje Zemi v optimálním chodu: za posledních zhruba 500 milionů let, spíš míň, tu panují podmínky, v nichž složitější život není ohrožen a atmosféra se mění jen málo. Ta atmosféra je totiž biogenní, je následkem života, a udržuje ji „vyladěnost těch bakteriálních týmů“, správné množství bakterií produkujících metan a správné množství stromů produkujících kyslík. Čas od času se ale Gaia zvrtne. Koncem karbonu, v období, kdy se usazovalo uhlí, se rostliny rozvinuly tak, že stáhly z ovzduší obrovské množství uhlíku, oslabily skleníkový jev a přivolaly velkou dobu ledovou. Skončilo by to klimatickým průšvihem, kdyby se zároveň nerozvinuly houby a mikrobi schopní rozkládat lignin a vracet oxid uhličitý do vzduchu.

Země je stará 4,5 miliardy let a život na ní vzniká hned, jak se stabilizuje povrch, možná před 4,2 miliardy let. Skoro čtyři miliardy let pak trvá skrytý, kryptozoický vývoj bakteriálních týmů a teprve před půl miliardou let přichází viditelný život, fanerozoikum. Konzervou těch dob je minerál zirkon, který vydrží prakticky všechno. Analyzováno jich bylo asi 70 tisíc a nejstarší mají kolem 4,3 miliardy let. Jakmile v nitru planety vykrystalizovalo pevné jadérko, vznikla kolem Země magnetosféra, jedna ze dvou věcí, které spolu s ozonem chrání život před kosmem. Kyslík tehdy ještě nebyl. A jak vznikl život? Získat složité organické molekuly je podle Cílka snadné, stačí blesky a sopečná činnost. Jenže pak je to, „jako kdybyste prostě vzali rozebraný auto a třásli s tím v domnění, že to auto se znovu složí“. Pomáhají destičky jílových minerálů a oxidů železa a manganu s periodickým elektrickým nábojem, na které si molekuly sednou v uspořádaném pořadí. „Zdá se, že život je vlastností hmoty a že vznikne prakticky vždycky, když to okolní podmínky dovolí,“ říká Cílek.

Většina vašeho auta vznikla jako odpad bakterií starých tři miliardy let

Jedny z prvních organismů byly sinice, nesmírně plastické, schopné žít s kyslíkem i bez něj. Vytvářely bakteriální povlaky asi milimetr silné, takzvanou mohoroší kůži, a u nás jsou zachované na plotnách u Vraného u přehrady nad Vltavou, kousek od Štěchovic. Sinice se uspořádávaly do bochníkovitých stromatolitů, které dodnes žijí v zóně přílivu a odlivu. V horních dvou milimetrech moderního stromatolitu leží nad sebou osm různých mikrobiálních prostředí: dole purpurové sinice vyrábějící sirovodík, nahoře bakterie, které se brání kyslíkovými bublinkami. Fotosyntéza štěpící vodu byla podle Cílka velmi složitý krok, protože při ní vznikal toxický jednoatomový kyslík. Organismy si proto někdy před třemi miliardami let vymyslely molekulu s anorganickým jádrem z kobaltu, molybdenu nebo zinku, která dva kyslíky spojí do podstatně méně škodlivého O2. Tento mechanismus je součástí našeho genomu dodnes. „My jsme taková ta sbírka paleontologických dovedností nazbíraných za hodně dlouhou dobu. Ten nejstarší kus je právě způsob, jak zacházet s kyslíkem,“ říká Cílek.

Kyslík ze stromatolitů dlouho nezůstával v ovzduší, protože v oceánech bylo rozpuštěno velké množství železa. To se sráželo do páskovaných železných rud, dnes největších ložisek železa na světě. Odtud Cílkova pointa: „Pokud jezdíte automobilem, tak většina vašeho automobilu vznikla jako vedlejší produkt životní činnosti bakterií.“ Sám dodává, že zatímco někdo cítí v žilách kus tatarské nebo francouzské krve, on ví, že má v sobě kus trilobita.

Proč máme pět prstů?

Protože jsme potomci té skupiny čtyřnožců, která se z pevniny dokázala vrátit do oceánu. Na konci devonu, před nějakými 300 miliony let, vystoupily na souš první rostliny a vznikl řídký les. Členovci už měli z vody nožičky, takže do něj vylezli snadno, nejdřív do zóny přílivu a odlivu, později se tam schovávali před predátory nebo pářili. Jakmile na souši byla potrava, začaly se prvním rybám měnit ploutve na prsty a za členovci vylezli první čtyřnožci, tvorové podobní velkému čolkovi. Většina druhů měla šest nebo osm prstů. Pak přišla krize konce devonu, většina čtyřnožců vymřela a přežila skupina s pěti prsty, která se vrátila do moře. „Dá se s tou rukou psát na počítač a dá se s tím plavat. To je adaptace stará 300 milionů let, úspěšná,“ říká Cílek.

Cílek to bere jako doklad, že v sobě nosíme věky. Umanutí sběratelé fosilií podle něj cítí vrstvu trilobitů či mladších organismů, hůř cítíme rostliny, přestože s nimi máme kus DNA společný: „Jsme tak napůl kytkama.“ Trilobiti si zase jako jedni z prvních vyvinuli krunýř, nejspíš na ochranu před predátory. A tady Cílek přidává současnou analogii: internet je moderní oceán sociálních a informačních vztahů a my jsme ti, kdo ještě nemají narostlé krunýře s ostny. „Ještě teprve budeme oběťmi tohoto oceánu, než se nějakým způsobem naučíme s tím zacházet.“

Největší vymírání v dějinách Země vzalo 96 procent mořských druhů

Koncem permu, v mladších prvohorách, odešlo podle Cílka kolem 96 procent druhů v moři a 70 procent na souši. Říká se tomu Great Dying, velké vymírání, aby bylo jasné, že z pěti velkých vymírání je to největší. První impuls byl stejný jako v karbonu, rozvoj života stáhl uhlík a Zemi ochladil. Druhý impuls byl sopečný a Cílek u něj má „pocit jako řecký mytologie“, starých bohů z velkých hloubek. Když chladlo zemské jádro a rozběhla se desková tektonika, hromadily se na svrchním plášti stovky kilometrů velké kusy kontinentů s minerály, které obsahovaly vodu. Jednou za čas se jako lavina utrhly a padaly k železoniklovému jádru. Tam se natavily, voda jako mocné tavidlo uvolnila proud žhavé hmoty a vznikl plášťový superhřib. Dnes máme zřejmě jen dva, pod Islandem starý nějakých 200 milionů let a uprostřed Pacifiku starý miliardu let. Koncem permu z takových hřibů vytekla moře lávy, takzvané trapy: největší na Sibiři na ploše přes 2 miliony kilometrů čtverečních, menší v Číně, v Indii a nejblíž nám u Skagerraku v Norsku. Z hloubky 150 až 200 kilometrů vystřelovaly kimberlity s diamanty. Láva se přelila přes uhelnou pánev a přes mělké oceány, kde rozbila hydráty metanu, metanový led, z něhož každý kubík uvolní asi 150 kubíků plynu.

Výsledkem bylo obrovské množství oxidu uhličitého a teplota vyšší o 8 stupňů Celsia. V tropických oceánech to znamenalo přes 40 stupňů, a v teplé vodě se špatně rozpouští kyslík. Ve vzduchu bylo asi 2000 ppm oxidu uhličitého a oceán se okyselil o 0,7 pH. Cílek to srovnává s dneškem:

„My dneska máme oproti tomu roku 1890 vzrůst teploty o nějaké 1,2 stupně Celsia. Dneska máme 412 tady na Václavském náměstí. A ta acidifikace oceánu poklesla o nějakých 0,7 pH, zatímco za posledních 100 let poklesla 0,1 pH. To znamená, na té trajektorii toho velkého vymírání my jsme za těch posledních 100 let už šli sotva sedminu cesty,“ říká Václav Cílek.

Okyselení oceánu považuje za jeden z nejzávažnějších dopadů globálních změn vůbec a odhaduje, že může dojít až na 0,3 pH. Oxid uhličitý se v mořské vodě rozpouští 28krát lépe než kyslík a i malé množství působí poruchy rozmnožovacího cyklu. Obnova po permu trvala v triasu asi 6 milionů let, u čtyřnožců 30 milionů let a nic podobně dlouhého se už neopakovalo. Většina ekosystémů se po katastrofě vzpamatuje za 1 až 2 miliony let. Prakticky všechna velká vymírání mají podle Cílka něco společného s oxidem uhličitým, a proto se jejich hranice datují podle poměru izotopů uhlíku C12 a C13 i tam, kde chybějí zkameněliny.

Sluneční cykly přečtete v Barrandově skále i na Klárově

Kdo jezdí kolem Barrandovy skály, vidí zvrásněné vrstvy, a v detailu jde o pravidelně se střídající vrstvičky o síle několika centimetrů. Cílek jich v celých profilech napočítal asi 350 nad sebou. V Prokopském údolí u Požárů jsou ještě pravidelnější a je jich asi 450. Délka jednoho cyklu odpovídá zhruba 20 tisícům let, což je jeden z parametrů oběhu Země kolem Slunce: jednou obíhá po eliptické dráze a je střídavě dál a blíž, jindy po kruhové, a ještě se různě natáčí. „Když máme pravidelnou strukturu na Zemi, tak ta příčina je prakticky vždycky kosmická, a to zejména sluneční,“ vysvětluje Cílek. Zemský magnetismus se totiž mění hrozně nepravidelně, sluneční každých 22 let ve Schwabeho cyklu. Barrandova skála je záznam moře hlubokého 20 až 50 metrů, dost daleko od pobřeží, aby ho nerozbíjely bouře, a dost mělkého, aby tam nepadal jen pomalý deštíček částic. Obor, který to studuje, se jmenuje cyklostratigrafie. Na Klárově v letenském souvrství z ordoviku odpovídá jedna vrstvička možná jen několika desetiletím, tedy něčemu jako dnešní atlantická multidekadální oscilace. V kaňonu Vltavy za Štěchovicemi jsou 600 milionů let staré hlubokomořské sesuvy a ve sprašové rokli v Zeměchách střídání dob ledových a meziledových. „Jenom v blízkém okolí Prahy, prakticky kam se podíváte, najdete sluneční cykly kolem nás.“

Evoluce s tím podle Cílka počítá: „Evoluce nemá ráda rychlý změny a nemá ráda neměnný prostředí. Protože v neměnným prostředí se každému žije tak dobře, že se nakonec rozpadne.“ Antičtí autoři psali, že člověk neumí žít v blahobytu, a Cílek mluví o teorii nezbytného stresu. Lidé, kteří odejdou ze stresujícího zaměstnání do důchodu, podle něj buď umřou, nebo rychle zestárnou. Z celé sondy do geologie si Cílek odnáší především „pocit takového údivu a štěstí, že teda žijeme na Zemi“. Obyvatelná planeta podle něj nebude jedna z tisíce, spíš jedna z několika desítek milionů. Roční období máme díky planetce Theia, která krátce po vzniku Země do ní narazila, odtrhla Měsíc a naklonila zemskou osu. A když Cílek kdysi psal o devonu a pustil si k tomu Bachovy lipské chorály, měl prý pocit souznění evolučních sil s tím, co kantor říkal.