Železo ve vašem autě vyrobily bakterie. Cílek o dějinách vzduchu

Odkud se vzal kyslík v atmosféře?

Kyslík do vzduchu dostal život a trvalo mu to přes miliardu let. Podle geologa Václava Cílka byla původní atmosféra Země bez kyslíku: tvořil ji oxid uhličitý, amoniak a možná dvě až tři procenta kyanovodíku. První organismy se živily chemickou energií, často sirovodíkem, nebo rozkládaly organické látky rozpuštěné v takzvané prvotní polévce. Zlom přinesla fotosyntéza. Při ní vzniká jednoatomový kyslík, který má silný sklon všechno okysličovat, tedy nechat hnít a stárnout, a buňka ho musí rychle spojit do neškodnější molekuly O2. Enzymy, které tuhle práci dělají, mají podle Cílka stavbu podobnou minerálům a některé v sobě vážou i molybden. Vznikly zhruba před čtyřmi miliardami let a naše těla je používají dodnes. „Neseme v sobě i ten vtisk těch minerálů,“ říká Cílek v přednášce pro Klub Pátečníků z podzimu 2019.

Život má podle Cílka od začátku zapsaný program přežít, rozmnožit se a rozpínat se, a my jsme sbírkou jeho vynálezů. Třeba ruka s pěti prsty: z prvních čtvernožců přežili dvě krize na konci devonu, takzvanou kellwasserskou katastrofu, právě ti pětiprstí. Takovou rukou můžete psát na počítači i plavat a osvědčuje se přes 300 milionů let.

Železná ruda, uran i zlato jako vedlejší produkt bakterií

Kyslík, který vyráběly první fotosyntetizující organismy, se do vzduchu hned nedostal. V oceánu bylo rozpuštěno obrovské množství dvojmocného železa a mikrobi ho kyslíkem sráželi celou miliardu let. Z té doby pocházejí stromatolity, bochníkovité útvary, které dodnes rostou v některých slaných jezerech a horkých pramenech. Dlouho se zdálo, že je tvoří jednoduché sinice. Podrobný rozbor ale ukázal, že v horních dvou milimetrech je kolem osmi různých vrstev s jinou vlhkostí a chemií, kde se bakterie navzájem napadají a brání se kyslíkovými bublinkami. U nás je najdete třeba u Kokšína, ve skalách starých asi 600 milionů let, které patří k nejstarším horninám v Česku. Vedle stromatolitů vznikaly páskované železné rudy, ve kterých se vrstvička rudy střídá s vrstvičkou křemité horniny, někdy mnoho tisíckrát po sobě. Podle Cílka z nich dnes pochází přes 90 procent železa, které spotřebujeme.

„Máte-li automobil, tak část toho automobilu vznikla jako vedlejší produkt oxidační činnosti bakterií před jednou až dvěma miliardami let,“ říká Václav Cílek.

Stejná mikrobiální společenstva oxidovala uran a srážela ho do podoby smolince. V Jihoafrické republice, v okolí Witwatersrandu, což je stará velká říční delta, srážely mikroorganismy dokonce zlato. Pod mikroskopem tam podle Cílka najdete stélky řas tvořené zlatem. Teprve když se železo a uran spotřebovaly, začal obsah kyslíku ve vzduchu stoupat, nejdřív na pět až osm procent.

Proč má vzduch 21 procent kyslíku a ne víc?

Dnešních zhruba 21 procent kyslíku vzduch dosáhl na konci devonu a v karbonu. Od té doby se podle Cílka drží prakticky bez větších výkyvů, nanejvýš o půl procenta. Cesta k tomu nebyla rovná. Koncem starohor se objevili tvorové, kteří spásali stromatolity, a kyslíku zase ubylo. Teprve rostliny, které vylezly na souš a díky semenům dobyly i sušší pahorkatiny, jeho podíl zvedly. Udržuje ho jemná souhra. Bakterie v mokřadech, na rýžovištích i v kravách vyrábějí metan, který se okysličuje a kyslík ubírá. Kdyby je nic nebrzdilo, rostl by kyslík podle Cílka o procento zhruba každých deset tisíc let. Při 24 nebo 25 procentech by přitom „hořela i vlhká sláma“. Opačným směrem je rezerva větší: pracovat se podle Cílka dá ještě při 17 procentech kyslíku, i když asi ne trvale.

Cílek tu sahá k hypotéze Gaia Jamese Lovelocka: organismy se prostředí jen nepřizpůsobují, ale samy si ho vytvářejí. Mořské řasy vylučují dimethylsulfid, kolem kterého kondenzují mraky, a planetu tím ochlazují. Houby zase uvolňují chlorované uhlovodíky, obdobu freonů, které ničí ozon. Typickou houbovou vůni v lese dělají z velké části právě ony. Atmosféru čistí hydroxylový radikál, který žije asi stotisícinu sekundy. „Kdyby se něco stalo s životem, začne obsah kyslíku klesat,“ shrnuje Cílek.

Pompeje u Radnic: karbonský prales, který přivodil dobu ledovou

Karbon dostal jméno podle uhlí a uhlí podle obřího pralesa, který tehdy pokrýval velkou část světa. Táhl se podle Cílka od Číny na východě po Špicberky na severu, přes celou Evropu, která byla ještě spojená s Amerikou, až někam do údolí Mississippi. Jedno ze světově významných nalezišť leží u nás. Na lokalitě Ovčín u Radnic, v bývalém povrchovém dole na uhlí, odkrývají geologové les vrstvu po vrstvě, jak to dělají archeologové. Les zasypal sopečný popel odněkud od Altenberku a Teplic, takže tam zůstaly stát pařezy vysoké až dva metry a při těžbě se nacházely i šestimetrové. Cílek to přirovnává k Pompejím. Je vidět bylinné patro i koruny stromů, na větvích přisedlé rostliny podobné jmelí, šištice, podle kterých se pozná pyl, a dokonce pavouk, který do toho zapadl. Dá se změřit, jak daleko stály stromy od sebe a kde byla malá mýtina.

Prales stáhl z atmosféry tolik oxidu uhličitého, že nastala doba ledová a rostliny zase odumíraly. Uhlí máme podle Cílka i proto, že tehdy žilo málo organismů, které umějí rozkládat lignin, tedy dřevo. Podobné krize se opakují každých několik až několik desítek milionů let a skoro u všech velkých vymírání se něco dělo s uhlíkovým cyklem. Jednu takovou událost mají geologové i u nás: kačácký event, velký úbytek kyslíku v oceánu, viditelný v kačáckých vrstvách u obce Srbsko.

Co je skleníkový jev a proč nejde jen o oxid uhličitý?

Skleníkový jev Cílek vysvětluje na rozpáleném asfaltovém chodníku. Na horní hranici atmosféry dopadá podle jeho odhadu kolem 350 wattů na metr čtvereční, na povrch po odečtení noci v průměru asi 170. Záření zahřeje povrch a ten v noci teplo vyzáří zpátky, jenže na jiné vlnové délce, kterou zachytávají skleníkové plyny a část tepla vracejí dolů. Oxid uhličitý je přitom jen zástupná veličina, něco jako HDP v ekonomice. Říká, jak jsme aktivní a kolik spotřebujeme energie, ale neukáže celou spleť často protichůdných vazeb. „Nejsilnější skleníkový plyn je vodní pára, ale ta jediná se nedá dobře modelovat,“ upozorňuje Cílek. Její obsah závisí na teplotě, ráno je jiný než odpoledne, a pára navíc tvoří mraky, které planetu oteplují i ochlazují. Převládá podle něj spíš ochlazování, hlavně u vyšších mraků.

Posledních deset až dvanáct tisíc let fungovala rovnováha: dopadající energie zhruba odpovídala té, která odešla zpátky do vesmíru. Obsah oxidu uhličitého mezi dobami ledovými a meziledovými kolísal zhruba mezi 170 a 250 ppm, tedy miliontinami. Dnes je to podle Cílka 414 až 415 ppm a každý rok přibývají dvě až tři jednotky. V triasu ho bylo sice kolem 2000 ppm, jenže dnešní změna podle Cílka běží asi desetkrát rychleji než velké oteplení na přelomu paleocénu a eocénu, kdy se organismy ještě stačily přizpůsobit nebo přestěhovat.

Teplo po roce 2000 zmizelo do horních dvou kilometrů oceánu

Po roce 2000 oxidu uhličitého přibývalo, ale teplota skoro nestoupala. Rekordy se lámaly o desetiny stupně a skeptici se ptali, jak to vysvětlit. Měření podle Cílka ukázala, že teplo se uložilo do oceánu: horní dva kilometry vody se anomálně ohřály a tepla je v nich gigantické množství. Vyzařovat se bude desítky let. Energie teplého moře se uvolňuje odpařováním a kondenzací vody, a ta roztáčí větry. Cílek to vztahuje na tehdejší teplý podzim 2019. Druhou stranou krásného babího léta byl podle něj anomálně velký tajfun mířící na Japonsko a 250 velkých požárů v Kalifornii. Celkem dnes na zemském povrchu zůstává podle Cílka o 2,5 wattu na metr čtvereční víc než v dobách rovnováhy. To, že Země zadržuje stále víc tepla, považuje za prokázané nade vší pochybnost.

Lidé zároveň vypouštějí aerosoly, tedy znečištění, které planetu ochlazuje. Když postavíte čistší elektrárny, teplota se podle Cílka pravděpodobně zvýší, protože ubude chladicího účinku špíny z komínů. Energetiku přitom rychle změnit nejde, takže oxidu uhličitého bude přibývat dál. Metaanalýzy dvacet let starých klimatických předpovědí, které se tehdy braly jako poplašné, ukázaly, že většina změnu podcenila. Mozek je podle Cílka stavěný na blízká rizika: když v lese něco zachrochtá, dáte si pozor na prase, ne na medvěda, kterého potkáte za půl roku.

Jaké léto čeká Prahu v roce 2050?

Podle modelové studie s interaktivní mapou počasí evropských měst, kterou Cílek cituje, bude Praha v roce 2050 v průměru teplejší o 1,8 stupně Celsia. „Prosím vás, to není nic tak hroznýho, to je Budapešť,“ krotí Cílek posluchače. Vážné je ale léto: červenec a srpen mají být teplejší o pět až šest stupňů. V horku přibývá přízemního ozonu, reakce v ovzduší se zrychlují a ve městě se podle Cílka bude v létě špatně žít. Pokud v Praze zůstane provoz postavený na spalovacích motorech, přidají se oxidy dusíku, které podle něj ovlivňují vývoj mozku malých dětí. Profesor Šrám je měřil na 200 místech v Praze a limity tam byly dlouhodobě překročené několikanásobně. Cílkova praktická rada zní: kdo má děti nebo vnuky, ať jim zajistí, aby aspoň v létě měli kde být mimo Prahu.

Pomáhá nadmořská výška. Na každých sto metrů klesá teplota zhruba o 0,7 stupně, takže kdo bydlí o 300 metrů výš, zažije i po oteplení o dva stupně poměry, jaké zná dnes. Hodí se chaty a místa ve stínu stromů u vody. Hořkou zkratku zná Cílek z Karlových Varů. Místní iniciativa mu vyprávěla, že když měřicí stanice ukazovala špatné hodnoty, přestěhovali ji do lesa nad městem a obraz města se rázem zlepšil.

Extrémní počasí přináší extrémní politiku

Klima Cílek nebere jako čistě fyzikální otázku. Opakuje slova komentátora deníku Guardian, že extrémní počasí s sebou přináší extrémní politiku. Jako příklad uvádí tehdejší demonstrace v Iráku s více než stovkou mrtvých a šesti tisíci raněných mladých lidí, kteří před sebou nevidí perspektivu klimatickou, politickou ani ekonomickou. Ptát se, jestli za to může člověk, podle něj moc nepomáhá. „Jakmile začnete hledat viníky, tak ta diskuze vždycky skončí větším rozvratem, než bylo na začátku,“ říká Cílek. Sám si skoro zakázal o člověku uvažovat jako o viníkovi, protože pozorování ptáků, planktonu a rostlin z celého světa o proměně mluví tak jako tak. Nejvíc se bojí střetu generací. Pokud mladí nabudou pocitu, že jim starší projedli budoucnost, obrátí se proti nim a k rozumnému řešení to nepovede.

Jedinou odpověď na otázku, co dělat, Cílek nemá. Zhruba 40 procent emisí oxidu uhličitého jde podle něj z krajiny, o čemž se mluví méně než o průmyslu. Připomíná zaniklé rybníky, kterých bylo v některých krajích tolik, že ochlazovaly a zvlhčovaly celé regiony. Na šetření moc nevěří: „Lepší je tu energii nevyrobit, než tu vyrobenou energii šetřit.“ Adaptaci se nevyhneme a dá se dělat hned. Pomáhá sázet stromy, méně létat a méně jezdit, ale postupně, třeba o pět procent ročně, aby nepadla ekonomika. A nejcennější výbavou budou lidé, kteří krize unesou, protože „zdravá psychologie člověka bude v přicházejících letech stále cenější zboží“.