Voda a zmrzlé plyny byly na počátku naší planety do zemského tělesa dopravovány v meteoritech, ale zejména tvořily součást dopadajících planetek a komet, anebo dokonce vytvářely pomalu se usazující „sníh“ drobných částic. Nicméně dopady velkých meteoritů Zemi způsobily protavení Země a únik většiny vody nazpět do vesmírného prostoru. Značná část vody na Zemi je druhotná, ještě zde nebyla, když vznikala Země. Pochází pravděpodobně z vnějšího pásma asteroidů, které bylo dál od Slunce a tudíž se zde zachovaly „balvany“ i částice zmrzlých plynů a vody, které byly gravitační silou velkých planet jako je Saturn a Jupiter naváděny na kolizní dráhou se Zemí.

V původní primární atmosféře převládal oxid uhličitý, vodní pára a zřejmě i metan a téměř neobsahovala kyslík. Skleníkový jev byl obrovský a atmosférický tlak na povrchu Země byl asi 60 vyšší než dnes. Současná atmosféra je biogenní produkt. Téměř veškerý kyslík se do atmosféry uvolnil následkem činnosti živých organismů – jejich metabolických drah, dýchání a fotosyntézy.V proterozoiku (starohorách) pozorujeme postupný nárůst obsahu kyslíku, který po dosažení kritické hranice 1-3% pomáhá „nastartovat“ fotosyntézu, jež při nižším obsahu kyslíku nebyla pro organismy výhodná. Koncem proterozoika dochází k obrovským změnám teplot. Země na desítky milionů milionů let „zamrzá“ a mění se na sněhovou kouli („tzv. Snowball Earth“), ale pak se rychle přesouvá do horkého klimatu. Tyto změny jsou doprovázeny sedimentací vápenců, takže se v nich musel nějakým způsobem uplatňovat cyklus uhlíku, tedy skleníkový jev.

Na počátku prvohor převládá teplé klima, které se postupně v ordoviku mění na studené. Je nutné si uvědomit, že Český masiv (či jeho rozhodující část) v té době ležel někde v oblasti Jižní Afriky a postupně putoval přes rovník až do dnešní pozice. Znamená to, že jeho sedimenty odrážejí obojí – globální klima, ale zejména klima v místě, kde se zrovna nalézal. Nicméně během ordoviku a počátkem siluru pozorujeme významné globální ochlazení, které se v siluru a zejména devonu mění na tropické podmínky s vývojem korálových útesů. Konec prvohor je však ve znamení jednoho z největších ochlazení v historii Země. Příčiny tohoto ochlazení obvykle hledáme v souběhu několika procesů – uhelná sedimentace odstraňuje uhlík z atmosféry a snižuje tak skleníkový efekt, dochází k velké sopečné činnosti, mění se tvary kontinentů a ve hře mohou asi byly i dopady velkých meteoritů, která jako rána z milosti mohly ukončit probíhající klimatickou krizi.

Druhohory představují v globálním měřítku spíš teplé období. Studené fluktuace na počátku druhohor se v průběhu křídy mění na velice teplé, monzunové a dlouhodobě stabilní klima. Jeho dopadem je postupné zarovnávání povrchu Země a tvorba hlubokých zvětrávacích horizontů. Toto klima zanechává na tváři české a moravské krajiny mnoho viditelných stop – vyvíjejí se jeskyně tropického krasu (jejich přetvořené zbytky jsou součástí dnešních krasových systémů), vznikají některá ložiska kaolinů a železných rud. Jsou položeny základy plochých, zarovnaných povrchů, jež jsou typické pro středo- a západoevropskou krajinu na sever od Alp.

Teplé klima se týkalo větší části planety, protože koncentrace oxidu uhličitého zřejmě dosahovaly až 2000 ppm. Jednotka ppm znamená partes per milion, tedy částí z milionu. Představme si tuto jednotku tak, že tuna má tisíc kilogramů a milion gramů. Běžná ložiska zlata mají kovnatost 2 ppm, tedy z každé vyrubané tuny horniny mohu získat až 2 g zlata. Jednotka byla zavedena pro svoji praktičnost, abychom nemuseli neustále psát a počítat nuly, kdybychom koncentrace uváděli v procentech. 1 ppm odpovídá jedné desetitisícině procenta (0,0001%).

Ale zastavme se ještě u těch vysokých 2000 ppm CO2 v druhohorách. Znamená to, že klidně můžeme vypouštět oxid uhličitý a doufat, že Čechy budou mít podnebí jako třeba dnes severní Florida? Berme to tak, že tehdy existoval jiný systém kontinentů a mořských proudů a hladina oceánu byla o 200 m výš. Evropa by tedy přišla o Německo i Polsko a je těžké říct, kde by skončili Češi, možná na dně příjemného monzunového moře.

Druhohory končí náhle sérií geologických změn a pádem velkého meteoritu, který definitivně ukončil již se rozpadající svět dinosaurů a převedl globální ekosystém do nového pole stability, tedy vývojového stádia charakterizovaného rozsáhlou výměnou flóry s vývojem lesů podobných moderním lesům i rozvojem savců včetně pozdních primátů.

V nejstarších třetihorách panovaly na území ČR podmínky blízké vlhkým tropům Indočíny, ale sérií klimatických posunů se klima měnilo směrem k chladným subtropům podobným dnešní Číně. Velkou roli zde sehrály obrovské změny v tvaru souší a moře a sopečná aktivita na rozhraní mladších a starších třetihor. K největšímu klimatickému posunu však došlo hned na začátku třetihor. Jeho pravděpodobnou příčinou bylo náhlé sopečné ohřátí velké plochy oceánského dna, odkud se během několika tisíc let uvolnilo obrovské množství metanu.

Metan je jeden z nejsilnějších skleníkových plynů, ale naštěstí jeho molekula v atmosféře vydrží sotva několik let (molekula oxidu uhličitého vyšší desítky let), protože metan oxidují půdní baktérie i chemické procesy v atmosféře. Je to jen slabá útěcha, protože z metanu se stane oxid uhličitý. V geologické historii uvažujeme hned o několika metanových katastrofách a bojíme se současného vývoje. Metan vzniká pár centimentrů pod mořským dnem činností baktérií. Drobné bublinky procházejí hlubokomořským bahnem a mísí se z vodou. Dojde přitom k nepravděpodobné reakci, při které vznikají pevné hydráty metanu a to v podobě bílých ledových jehlic. Hydráty totiž mrznou podle typu struktury při + 2 až +6 °C na dně oceánu, kde je díky anomálii vody teplota + 4°C. Když hroudy metanového ledu poprvé vytáhli ve vlečné síti sovětští námořníci, tak došlo k výbuchu plynu, protože kouřili. Kdo to mohl tehdy tušit?

Prakticky všechny hluboké mořské pláně a šelfy polárních moří jsou pokryty asi 20 cm mocnou vrstvou „metanové zmrzliny“. Každý kubický metr hydrátů je schopen uvolnit víc jak 100 kubických metrů plynu. V některých místech, kde dochází k podmořským sesuvům dosahuje mocnost zmrzlých hydrátů až 30 m. Metanové hydráty obsahují celkem víc energie než všechna ostatní fosilní paliva dohromady. No a když si uvědomíme, že metanovými hydráty bohatá pobřežní moře na sever od Ruska se oteplují asi dva- až třikrát rychleji než zbytek světa, tedy o 3-5 °C, tak můžeme mít doopravdy katastrofický pocit, protože množství skleníkových plynů uvolněných ze šelfu a věčně zmrzlé půdy může přesáhnout veškerou lidskou produkci.

Koncem třetihor asi před 2,6 miliony let dochází k další mimořádné globální změně – je jím příchod ledových dob. Příčiny tohoto jevu nejsou dobře vysvětleny, ale rámcově můžeme uvažovat o protnutí několika vhodných faktorů:

Celková teplota povrchu Země byla oproti zbytku třetihor již poměrně nízká.

Na severu i na jihu ležela pevnina nebo alespoň ostrovy, odkud se mohl začít kumulovat kontinentální ledovec.

Asi před 2,5 miliony let se začíná intenzivně zdvihat Tibet a tím byly směrem k severu odkláněny trasy větrů, které přenášejí vláhu. Ta vymrzá a hromadí se v podobě ledu. Zároveň klesá podmořský práh u Grónska a teplé mořské proudy, jejichž větrné systémy rovněž transportují vláhu, mohou pronikat hluboko na sever, kde sice slábnou, ale zesilují sněžení a tvorbu ledovců.

Těmito procesy roste ledovec a protože se vlastně jedná o hustou kapalinu, tak se roztéká směrem na jih, odráží sluneční záření a dál ochlazuje zemský systém.

Pro čtvrtohory je charakteristické střídání ledových a meziledových dob. Skutečně velkých ledových dob můžeme napočítat nejméně 22 (či podle jiných kritérií až 50). V současné době žijeme v holocénu, což je zatím poslední meziledová doba. Základním mechanismem klimatických změn jsou v kvartéru změny insolace (oslunění = množství sluneční energie na jednotku plochy zemského povrchu).

Paleoklimatické výzkumy ukazují, že klima se v historii Země měnilo víc, než jsme kdy předpokládali. Pravděpodobně se stalo jednou z hlavních příčin biologické evoluce. Dokonce i hlavní mezníky vývoje člověka se kryjí s velkými klimatickými změnami. Je pravděpodobné, že změny, krize a katastrofy vždy tvořily nedílnou součást vývoje života na naší planetě. To, co je z pohledu jedince či komunit bolestivou katastrofou se tak stává v planetárním měřítku hnacím motorem dalšího vývoje. To by nás však mělo spíš zneklidňovat než uklidňovat.

Platón o erozi půdy a retenci vody v krajině

Tu pak za mnohých velikých povodní, jež se udály za těch devět tisíc let – tolik totiž let uplynulo od oné doby do nynější – země, odplavována po tyto věky a za těch převratů z hor, neusazovala se jako v jiných krajinách ve větší naplaveninu, nýbrž jsouc vodou unášena kolem dokola mizela do hlubiny; zbyly tedy, jako při malých ostrovech, proti dřívějšímu stavu nyní jen jakoby kosti onemocnělého těla, poněvadž všechna tučná a měkká hlína vůkol odplavala a zbylo toliko hubené tělo země. Tehdy však, dokud byla ještě neporušena, byly její hory vysoké kopce hlíny, měla roviny, které nyní se nazývají kamenité, plny tučné prsti, i měla na horách mnoho lesů, po nichž jsou ještě nyní patrné stopy; kdežto totiž některé z hor chovají nyní jen potravu pro včely, byla dříve ze stromů tam nakácených tesána břevna na vazby největších staveb a není tomu příliš dávno, co ty vazby ještě držely. Mnoho tam bylo také ušlechtilých vysokých stromů a půda poskytovala nezměrné pastvy dobytku. Také byla rok co rok napájena vodou od Diových dešťů, které neztrácela jako nyní, kdy voda stéká z holé země do moře, nýbrž majíc hojně prsti, přijímala vypitou vodu do ní, uchovávala ji pod vrchní hlinitou vrstvou a vypouštěla pak z výšin do údolí; tak vytvářela na všech místech bohaté zdroje studánek i řek, po nichž ještě i nyní zbývají posvátné stopy u dřívějších pramenů, svědčící, že pravda jest, co se nyní o ní vypravuje.

(Platón, Spisy IV, str. 461-462, Praha 2003, přel. F. Novotný)

Čtěte první díl: Věk nerovnováhy

Čtěte druhý díl: Podzim v zimě, zima na jaře

Čtěte třetí díl: Globální oteplování není věcí názoru. Prostě tady je

Čtěte čtvrtý díl: Stárnoucí myslivci to nezvládnou

Čtěte pátý díl: Perfektní bouře a apokalypsa horší Lenina

Čtěte šestý díl: Cykly kolapsů, uprchlíci i české deště

Čtěte sedmý díl: Exponenciální růst je pěkné svinstvo