Masová vymírání Pachatel zůstává neznámý v historii Země MARIE VOLDŘICHOVÁ STANISLAV MIHULKA Masová vymírání byla ničivá a zároveň podivně výběrová, zasahovala jen některé skupiny organismů. Představa apokalyptického vymírání je tak sugestivní, že někteří lidé vidí v dnešní přírodě šesté masové vymírání, dokonce prý největší. Tak horké to asi nebude, ale není se čemu divit, biologické katastrofy minulosti zůstávají vděčným tématem. Ordovik Za hlavního viníka prvního velkého vymírání, které proběhlo v době před 450-440 miliony let a vyhubilo až 85 % druhů organismů, se dnes považuje rychlé zmražení všeho živého koncem ordoviku. Pro tuhle epizodu se našla spousta dokladů v Jižní Americe i Africe. Výborně zachovány jsou různé stopy po pohybu ledovců, například pozůstatky kamenných morén a suťového valu hrnutého čelem ledov- ce. V jihoafrické cedarberské břidlicové formaci se dokonce našla unikátní chladnomilná fauna, která tam přežívala dlouho po skončení příslušné doby ledové. Není ovšem jisté, jak bylo zalednění vlastně rozsáhlé. Prudký nástup glaciálu rozběhl první vlnu vymírání, především v mořích. Náhlé ochlazení spustilo intenzivní oceánské proudění, které nevídaným způsobem promíchalo moře. K hladině vystoupaly toxické látky ze spodních vrstev oceánu, společenstva dna zaskočil příliv kyslíku. Ledovce navázaly obrovský objem vody a hladina světového oceánu poklesla až o 120 m, což smetlo obyvatele mělkých příbřežních zón. Celkové ochlazení a vysušení klimatu nakonec zlikvidovalo většinu organismů, které až dosud žily v přívětivém skleníku s 16x vyšší koncentrací oxidu uhličitého, než je dnes. 564 Vesmír 90, říjen 2011 I http://www.vesmir.cz Amoniti (Amonitida) byli nesmírně rozsáhlou a početnou skupinou. Zasáhlo je hned několik vln velkých vymírání. To křídové se jim stalo osudné. Snímek © Ballista, Wikipedia. Podruhé sc vymíralo při náhlém konci gla-ciálu, kdy se opět promíchal oceán a příroda již přivykla chladným poměrům. Nové nálezy v Číně navíc naznačují, že oceány v tuto dobu mohly projít i anoxickou periodou. Tento sled událostí pohřbil především grap-tolity, kteří patrně doplatili na promíchání moří, a konodonty, jichž vymřelo přes 80 %. Zmizelo až 70 % druhů ostnokožců a těžké ztráty utrpěly i útesotvorné organismy. Co mohlo být příčinou zalednění? • Produkční teorie předpokládá, že v důsledku teplých proudů rychle narůstala biomasa mořského fytoplanktonu vynášeného z hlubin oceánu. Fytoplankton spotřeboval ohromná množství oxidu uhličitého, což „srazilo" skleníkový efekt, snížilo teplotu a způsobilo zalednění. Ochlazení podpořilo cirkulaci mořské vody, která vynášela k hladině další a další živiny. Během glaciálu si moře drželo vysokou primární produkci fytoplanktonu, a tím i velmi nízký obsah atmosférického C02. Situace se změnila, až když se Gondwana posunula směrem k jižnímu pólu. Tím ubylo sněhu, zmenšily se ledovce a mořské proudění se zpomalilo. Když potom bylo méně a méně dostupných živin, poklesla primární produkce a hladina C02 zase stoupla k původním hodnotám. • Zoetrávací hypotéza. Proti tomu svědčí bio-stratigrafie a izotopická data získaná r. 2003 při výzkumu Gopenhagen Canyon v centrální Nevadě. Zdá se totiž, že hladiny oxidu uhličitého byly vysoké během celého ordo-vického zalednění (snad s výjimkou kolísání na začátku). Proto se objevila hypotéza, podle níž byly horotvornými procesy obnaženy horniny bohaté na kremičitany, které začaly zvětrávat. Důkazy naznačují, že zvětrávací procesy byly v tomto období extrémně silné pravděpodobně v důsledku kyselých dešťů způsobených mimořádně vysokou sopečnou aktivitou. Chemické procesy během zvetrávaní křemíkových hornin vedly k poklesu množství C02 v atmosféře (díky jeho přeměně na oxid křemičitý a uhličitan vápenatý), a tím k narušení skleníkového efektu, což spolu s posunem Gondwany na sever způsobilo výrazné ochlazení a tvorbu ledovců. Ledovce překryly křemičité horniny a zastavily jejich zvetrávaní, a tím i další pokles koncentrace C02, jehož hladina tudíž začala v průběhu zalednění opět stoupat. Výrazně k tomu napomohl i pokles hladiny moří, jejichž voda byla vázána v ledovcích. Na mělčinách byla odhalena rozsáhlá ordovická ložiska vápence, jehož zvetrávaním se C02 opětovně uvolňoval. Atmosféra se začala znovu ohřívat, albedo mohutného ledového příkrovu ale ještě po určitou dobu bránilo oteplení Země. Došlo tedy k paradoxní situaci, kdy se atmosférický oxid uhličitý vrátil na původní vysokou úroveň před vypuknutím doby ledové (10* až 16x vyšší než dnes), ale planeta stá- le zůstávala pokrytá ledem. Skleníkový efekt, který vytvořil, mohl převážit nad albedem ledu, až když v důsledku pohybu Gondwany k jihu klesla sněhová pokrývka a výrazně se zmenšila ledová pole. • Výbuch supernovy. Další teorie vidí příčinu ve výbuchu blízké supernovy, který pokropil Zemi sprškou smrtících paprsků gama. Ty jednak zabíjely přímo, jednak poškodily ozonovou vrstvu atmosféry a vpustily na zemský povrch UV záření. Navíc paprsky gama vytvořily v ovzduší oxid dusičitý, který pak ochladil světové klima a okysclil povrch planety. Pro teorii supernovy by mohl svědčit průběh vymírání trilobitů, u nichž byly nejvíce postiženy druhy žijící poblíž hladiny oceánu. Zdá se, že ordovické vymírání bylo vcelku mírné a jeho následky relativně krátkodobé. Devon V době devonského masového vymírání (před 377,5 milionu let, tj. ve svrchním devonu na hranici dvou stupňů, frasnu a fame-nu), jehož následky byly mnohem horší než u slavnějšího křídového vymírání, podivně kolísala mořská hladina - koncem devonu se takových pohybů odehrálo celkem 18. Dva největší prudké poklesy se většinou připisují opět zalednění a časově se shodují se dvěma výraznými fázemi vymírání. V mezidobích hladina moří naopak čtyřikrát stoupla, patrně v důsledku teplejších period - inter-glaciálů. Za příčinu ochlazení se nyní často považuje dopad dvou meteorických rojů. Kolem hranice frasnu a famenu se vskutku nacházejí tektity vzniklé nárazem meteoritů. Prvnímu prudkému poklesu mořské hladiny předcházelo několik značných vzedmutí moře, z nichž dvě časově odpovídají stáří do-padových míst Amönau a Alamo. Datace doby vzniku Alama však není považována za dostatečně přesnou, aby ji přesvědčivě spojila s devonskými událostmi. Druhé místo leží v jižní Dakotě a pochází z raného frasnu. Původní kráter měl průměr okolo 44 km, meteorit tehdy dopadl do hlubší vody a vytvořil slabou iridiovou anomálii. Podle této teorie oslabila první sprška meteoritů (včetně alam-ského) mořská společenstva, například útesová společenstva v Belgii úplně zanikla. Druhý roj meteoritů, doložený iridiovou anomálií v jižní Číně a ve státě New York, měl způsobit podstatné ochlazení klimatu a rozběhnout zalednění jižní polokoule a vymírání. Z té doby známe sedimenty, které nápad- Procento vyhynulých fosilních mořských taxonů (svislá osa) z celkového počtu taxonů za libovolný časový úsek (podélná osa). Je na něm zřetelně vidět pět vrcholů, představujících pět masových vymírání. Bc. Marie Voldřichová (*1984) studuje zoologii na Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích, RNDr. Stanislav Mihulka, Ph.D., (*1973) absolvoval Biologickou fakultu Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Zabývá se převážně ekologií a fylogenezí rostlin. Je spoluautorem knihy_/crJt se dělá evoluce - Od sobeckého genu k rozmanitosti života (spolu s J. Zrzavým a D. Storchem). http://www.vesmir.cz I Vesmír 90, říjen 2011 565 Trilobit rodu Paraceraurus dosahoval délky přes 80 cm. Snímek © Vassil, Wikipedia. Kyjonožci (Cigantostraca) jsou vyhynulou skupinou klepítkatců. Nepřežili vymírání na konci permu. Největší druhy dosahovaly přes 2 metry. Eurypterus remipes (na snímku) byl však mnohem menši. Snímek © Fossil Huntress. ně připomínají stopy celoplanetárních vln tsunami. Druhé, slabší vymírání proběhlo po extrémním závěrečném ochlazení na konci celého glaciálu. Mnozí vědci uvažují, že toto vymírání mohlo být také důsledkem extrémně účinného klimatického efektu El Nino, popřípadě La Nina (tedy teplého, popřípadě studeného mořského proudu). Devonské vymírání, při němž zmizelo okolo 75 % druhů tehdejší mořské přírody, by pak bylo způsobeno fatální souhrou řady dílčích faktorů. Vymřely tehdy všechny obrněné bezčelistnaté a čelist-naté ryby a je možné, že právě to umožnilo prudký rozvoj moderních paprskoploutvých ryb v karbonu. Suchozemské organismy a obyvatelé moří snášející méně kyslíku přetrvali bez větších následků. Překvapivým viníkem ale mohly být dokonce i rostliny - během devonu prodělaly bouřlivou evoluci a z poměrně drobných bylin se díky vzniku cévních svazků umožňujících účinný transport živin staly mnoha-metrové stromy. Planeta se zazelenala - její povrch pokryly rozsáhlé pralesy s hlubokým kořenovým systémem, který rozrušil skalní podklad a vytvořil nový typ povrchu - hluboké půdy. Z půd se vyluhovalo velké množství živin, které byly následně splachovány do vodních toků a moří, jež se silně eutrofi-zovaly. To vedlo k prudkému rozvoji planktónu, následné anoxii a zadušení vodních organismů. Eutrofizace mohla navíc přímo způsobit úhyn oligotrofních organismů, jako jsou stromatolity a koráli, kteří byli hlavní složkou tehdejších bariérových útesů. Pralesy rovněž pohlcovaly velké množství C02, což způsobilo prudký pokles jeho hladiny v atmosféře a následné ochlazení, které mělo opět za následek masové vymírání. Perm Permské vymírání, k němuž došlo před 251,4 milionu let, bylo spolehlivě nejničivější ze všech. Nenávratně zmizelo 90-95 % druhů v mořích a okolo 70 % druhů na souši. Podle datování nálezů v jižní Číně (pomocí izotopů uranu, olova a zirkonu) trvalo toto vymírání krátce, pouhých několik set tisíc let. Suchozemští živočichové mohli vymřít (podle dat z alpských nalezišť) dokonce za méně než 10 000 let. Příčiny dodnes nejsou jasné. Několik hypotéz vychází z náhlého uvolnění velkého množství oxidu uhličitého do atmosféry, které organismy otrávilo a zároveň vyvolalo výrazný skleníkový efekt, a tedy změnu klimatu. První z těchto hypotéz předpokládá, že náhlý výron oxidu uhličitého do ovzduší byl vyvolán promícháním vrstev v oceánu, druhá uvažuje o tom, že množství oxidu uhličitého mohlo pocházet z mohutné sopečné činnosti v oblasti dnešní Sibiře. Ta by ovšem sama o sobě k dostatečnému navýšení hladiny C02 nevedla. Nejnovější výzkum napovídá, že v souvislosti s vulkanickou aktivitou došlo k něčemu ještě horšímu. Plyny uvolněné do atmosféry během erupcí se staly zdrojem kyselých dešťů, které následně okyseli-ly vodní plochy. Obzvlášť těžké ztráty mezi organismy vybavenými vápenitými schránkami a některé sedimenty ukazující na silné okyselení moří by tomuto scénáři odpovídaly. Výrony lávy rovněž zapálily mohutná uhelná ložiska, což by vysvětlovalo, proč se z té doby žádná nezachovala. V jezeře Bucha-nan byly objeveny mohutné vrstvy popela, které tuto teorii potvrzují. Hořící uhlí uvolnilo do atmosféry oblaka toxického popela a masivní množství skleníkových plynů, které život na zemi doslova zadusily. Třetí teorie přičítá masové uvolnění oxidu uhličitého náhlému úmrtí obrovského množství organismů, snad v důsledku mimozemského impak-tu (věrohodný kráter ale schází). Nálezy rovněž ukazují na anoxickou událost v mořích. Její příčina není spolehlivě ob- 566 Vesmír 90, říjen 2011 I http://www.vesmir.cz jasněna, mohla se však stát spouštěčem vymírání. Nedostatek kyslíku vyhubil organismy používající aerobní fotosyntézu a dal zelenou sirným bakteriím schopným fotosyntézy v bezkyslíkatém prostředí. Ty se prudce pomnožily a otrávily celou planetu mohutnými emisemi sirovodíku, který vypouštějí jako odpadní produkt svého metabolismu. Tato teorie na rozdíl od jiných dobře vysvětluje i masové vymírání rostlinstva. Existuje i hypotéza o střídavém zalednění na obou pólech Země spojeném s kolísáním moří. To vedlo k celkovému vysušení klimatu a teplotním výkyvům. Dalším potenciálním viníkem je hyperkon-tinent Pangea, jehož vznik zlikvidoval význačnou část pobřežních biotopů. Tím se ale nevysvětluje vymírání na souši. K němu totiž došlo (podle izotopů 12C a 13C) téměř současně s vymíráním ve vodě a bylo obdobně ničivé. Na souši také v té době přibyly výtrusy hub, což mohlo souviset s ohromným množstvím tlejícího rostlinného materiálu. Navíc se Pangea utvářela už od středního permu. Uvažuje se také o náhlém výronu ohromného množství metanu, který organismy otrávil, a navíc byla překročena oxidační kapacita oceánu i atmosféry, což mělo za následek poškození ozonové vrstvy. Pravda je, že uvolňování metanu probíhalo asi 20 000 let a vcelku souhlasí s průběhem vymírání. Podílet se na něm ovšem mohla i silná sopečná činnost. Výčet obětí je udivující. Odešli drsnatí i tabuloví koráli, do té doby hlavní stavitelé útesů, a také zbývající trilobiti. Známe jen jediný přeživší rod amonitů stejně jako lilijic. Dírkovci čelili největší katastrofě své historie. Vymřela jich celá skupina, fusulini. Na souši bylo postiženo více než 60 % druhů čtyrnožců, především všechny létající a velké býložravé formy, ale ubylo i drobných všežravců. Vymřelo mnoho rostlin, hlavně ty velké. Naopak celkem bez obtíží přetrvaly mořské ryby. Trias Vymírání v triasu, přibližně před 200 miliony let, se od ostatních vymírání nápadně lisí. Dělá dojem spíš postupného vymírání v důsledku souběhu nepříznivých událostí, které by samy o sobě nebyly tak zlé. Intenzivně a rychle se vymíralo jen někde, například mlže a ramenonožce v severních Alpách zřejmě zlikvidovala lokální tektonika. Fosilní záznam z té dobyje ale velice děravý, a tak eventuální globální událost nemůžeme vyloučit. Pro konec triasu neexistuje oficiální stratigrafický profil - jeho hranice je v různých částech světa vedena různým způsobem. Na konci triasu soptila centrální atlantská oblast. Nejspíš to není příčinou drastické globální změny klimatu, ale mohlo se ochladit. Ve vrstvách z té doby se nacházejí pyly připisované chladnomilným rostlinám {Heliospo-rites, Concavisporites). V důsledku ochlazeni kolísala hladina moře se všemi již zmíněnými negativními důsledky. Rozpad Pangey zničil mnohé biotopy a rozložil zonálnost podnebí, čímž posílil monzunový charakter klimatu. Ve vrstvách z této doby existují nepřesvědčivé doklady o dopadech meteoritů a nově byla objevena i velmi slabá vrstva iridia. Na důkaz dopadu velkých meteoritů to ale nestačí. Vymírání tenkrát postihlo stejnou měrou suchozemské i vodní organismy. Vymřelo asi 48 % druhů mořských bezobratlých. Definitivně zanikli konodonti, kteří se postupně ztráceli po celý trias. Amoniti přežili jen jedním rodem. Těžce to odnesli archosauři, z jejichž zbytků povstala linie dinosaurů, která v podobě ptáků žije dodnes. Křída Nejpopulámější ze všech masových vymírání je křídové, z doby před 65 miliony let, během něhož zaniklo až 85 % všech druhů. Vymřela většina linií dinosaurů. Katastrofou na konci křídy byli těžce pocucháni i savci. Vyhynuly například celé vývojové linie vačnatců či multituberkuláti. Těžce to schytali i ptáci, jak napovídá fosilní záznam i molekulární studie. Ti zbývající vydrželi možná jen díky tomu, že žili ve sladkovodních biotopech, které podle všeho nebyly postiženy tak silně. Za poměrně jasnou příčinu křídového vymírání byl donedávna považován dopad chiexulubského meteoritu (viz Vesmír 80, 216, 2001/4; Vesmír 79, 270, 2000/5) do Mexického zálivu. Takový dopad vymrští do atmosféry velké množství prachu, které zacloní zemský povrch. Ve tmě odumře fytoplankton i suchozemské rostlinstvo a následným dominovým efektem se zhroutí potravní řetězce. Ve vrstvách z té doby je množství výtrusů stínomilných kapradin. Poměrně úspěšně přečkaly sladkovodní organismy, neboť jejich potravní sítě závisejí na drobných organických částicích, kterých bylo dost i během pár měsíců temna. Z týchž důvodů zřejmě přežili krokodýli či obojživelníci, kteří jsou převážně sladkovodní. A z toho, že krokodýli přežili, také vyplývá, že navzdory zastíněné atmosféře asi nebylo ochlazení tak hrozné. Podobně přečkali i drobní hmyzožravci, nejspíš proto, že jejich potrava žije z humusu a opadanky, čehož bylo stále dost. V mořích to odnesly planktonní organismy s vápnitou schránkou, které byly postiže- Katastrotícké scénáře nás baví. Snad proto je hypotéza vysvětlující velké křídové vymírání jako důsledek pádu obřího meteoritu tak oblíbená. Abstract: Mass extinctions in Earth history by Marie Voldf ichova and Stanislav Mihulka. The catastrophical mass extinction events are an undisputed part of earth history, yet they are stilJ reatively poorly understood. This article deals with five biggest extinctions from the past and leading theories explaining their causes. http://www.vesmir.cz I Vesmír 90, říjen 2011 567 K DALŠÍMU ČTENÍ Jan Krnovský: Hromadná vymírání bořící a tvořící, Vesmír 73, 435, 1994/8 Zbyněk Roček: Dinosauři a vymírání, Vesmír 73,443,1994/8 Anton Markoš: Čemu vděčíme za to, že jsme tady, Vesmír 73, 456,1994/8 Jiří Kolibáč: Vliv taxonomické metody na permské vymírání, Vesmír 75, 611,1996/11 David Storch: Jak rychle vymírají druhy, Vesmír 80, 573, 2001/10 ny více než ty se schránkou křemičitou, což možná ukazuje na doprovodný spad kyselých dešťů. Tenké vrstvy sazí dokládají existenci tehdejších lokálních požárů. O vlivu dopadu meteoritu v Chicxulubu na křídový svět se ale doposud vedou spory. Podle jistých názorů dopadl 300 000 let předtím, než křídové vymírání začalo (Keller et all. 2009). Meteorit o předpokládaném průměru 10-20 km navíc dle některých propočtů nemohl být tak velký, aby dramaticky ovlivnil globální klima (Morrison 2001, Science 1993). Kontroverzním tématem je i údajný obří kráter Shiva a několik dalších velkých im-paktových struktur. Vznikly na přelomu křídy a triasu, kdy se Země zřejmě stala terčem celého roje obřích meteoritů vzniklých rozpadem většího vesmírného tělesa. Některé výzkumy navíc naznačují, že obsah prachových částic v iridiové vrstvě, která se považuje za klíčový doklad celoplanetárního působení dopadu meteoritu, je dost nízký. To znamená, že oblak vyvrženého prachu nemohl být dost velký na to, aby významněji zastínil zemský povrch. Přesto r. 2010 došel mezinárodní tým vědeckých výzkumníků po pečlivém zrevidování veškerých dostupných poznatků o Chicxu- lubském kráteru k závěru, že těleso, které ho vytvořilo je s nejvyšší pravděpodobností skutečně viníkem křídového vymírání. Původcem křídového vymírání mohla být také vulkanická činnost. Dekanské trapy (deskovitě členěná tělesa) v Indii, vzniklé výlevy bazaltů na ploše 2 000 000 km2, mohly být křídovému světu osudné, ale jejich datování je dosud sporné. Pokud se vylily rychle, mohly tehdejší globální klima změnit, v opačném případě nemohly. Potíž je i s množstvím iridia v iridiové vrstvě, není jasné, jestli vůbec může pocházet ze sopečné činnosti. Lepším vysvětlením se nezdá být ani kolísání mořské hladiny (hladina z konce křídy se jen vrátila na úroveň z počátku druhohor), moře jistě nezavinilo vymírání na souši. Poslední výzkumy naznačují, že se podmínky v křídě postupně zhoršovaly již několik milionů let před vymíráním. Snad za to mohlo postupné oteplování, které způsobilo stagnaci mořského proudění. Změny poměru izotopů síry naznačují, že mořské biotopy mohly být otráveny sirovodíkem vyprodukovaným některými mikroorganismy. Záhada konce doby velkých dinosaurů přetrvává i nadále. "7° Žijeme v době šestého masového vymírání? Odhady rozsahu současných změn biodiverzity po deseti letech DAVID STORCH Doc. David Storch, Ph.D., (*1970) vystudoval biologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Zabývá se makroekologii a evoluční ekologií, přednáší na Přírodovědecké fakultě UK a na Přírodovědecké fakultě JU. Je spoluorganizátorem proslulého semináře „Biologické čtvrtky ve Viničné" a spoluautorem knih Úvod do současné ekologie, Biologie krajiny: biotopy České republiky a Jak se dělá evoluce. Je editorem časopisu Ecology Letters. Spolu s P. A. Marquetem aj. H. Brownem editoval knihu Scalingbiodiversity pro Cambridge University Press. Je ředitelem Centra pro teoretická studia, společného pracoviště UK a AV ČR. Už dlouho se dozvídáme z médií o bezprecedentním vymírání živočišných a rostlinných druhů vlivem činnosti člověka. Bývá přirovnáváno k pěti masovým vymíráním v geologické historii Země. Před deseti lety jsem ve Vesmíru (80, 573, 2001/10) poukazoval na naši neschopnost přesně určit, jak moc se dnes vlastně vymírá ve srovnání s minulými vymíráními a na neoprávněnost odhadů srovnávajících současné vymírání s těmi masovými. Za těch deset let jsme ve schopnosti posoudit současný stav biosféry a rychlost jejího ničení zas tak moc nepostoupili, v posledních pár letech jsme se ale přece jen něco nového dozvěděli. A teprve letos byly tyto poznatky řádně shrnuty,' takže o současném vymírání nakonec lze něco podstatného říci. Rozsah současného vymírání Poněvadž dobře doložených vymření jednotlivých druhů v historické době máme dosud málo, ještě donedávna byly odhady rychlosti současného vymírání založené na vztahu velikosti plochy a počtu druhů (species-area relationship). Čím je větší plocha, tím více druhů na ní nalezneme. Předpokládalo se, že pokud známe matematickou formu této zákonitosti, budeme schopni odhadnout, kolik druhů ubude, když se zmenší plocha jejich přirozeného prostředí. Jenže to moc nevycházelo: i na maličkých ostrůvcích zbylého pralesa se často zachovalo mnohem víc druhů, než bylo předvídáno na základě vykácené plochy (Vesmír 85, 140, 2006/3). Nakonec se ukázalo, že zmíněná zákonitost je mnohem složitější, chová se jinak, než jsme si představovali, a pro správný odhad úbytku druhů bychom toho potřebovali vědět mnohem víc, než jen kolik prostředí ubylo. Ukázalo se také, že úbytek druhů související s přeměnou původních biotopů nelze jednoduše odvodit z toho, co známe o nárůstu počtu druhů s rostoucí plochou jejich prostředí.2 Asi ještě větší problém byl, že jakékoli odhady současného vymírání byly jen těžko srovnatelné s vymíráními rozpoznatelnými ve fosilním záznamu. Fosilní záznam je fragmentárni a pořádně se z něj dovíme něco jen o druzích relativně hojných, dobře fosilizují-cích a žijících mimo tropy, jenže to jsou zároveň druhy, které dnes zatím moc nevymírají. Nebylo tedy možné říci přesně, kolikrát současná intenzita vymírání přesahuje běžnou rychlost vymírání v historii Země, když jsme znali běžnou rychlost ve fosilním záznamu jen u těch druhů, které dnes nevymírají. A navíc je hodně ošemetné srovnávat současnou rychlost vymírání odhadovanou jen ze změn ploch původních typů prostředí, když 568 Vesmír 90, říjen 2011 I http://www.vesmir.cz nevíme, jak se tyto plochy měnily v minulosti, a navíc máme značné podezření, že i celkem nedávno, během cyklů dob ledových a meziledových, se měnily ještě víc než teď. Dnes u některých skupin docela dobře víme, kolik druhů během posledních pár desítek až stovek let vymřelo, a máme i slušné odhady druhového bohatství těchto skupin. Ukázalo se, že podíl druhů vymřelých během posledních 500 let se pohybuje maximálně v jednotkách procent (u většiny skupin ještě o hodně méně) a zatím se to tedy nedá ani zdaleka srovnat s masovými vymíráními v geologické historii Země, při nichž mělo vymřít vždycky více než 75 procent všech druhů (obr. 1 v rubrice Data a souvislosti na s. 570). Z tohoto hlediska tedy rozhodně zatím nežijeme v éře šestého masového vymírání, přestože člověk zabral velkou část přirozeného prostředí a přivlastnil si skoro polovinu produktivity biosféry. Rychlost vymírání Má to ale háček. Během masových vymírání v geologické minulosti Země toho sice vymřelo nesrovnatelně víc, ale za mnohem delší dobu. Podíváme-li se na rychlost současného vymírání namísto jeho rozsahu (obr. 2 v rubrice Data a souvislosti na s. 570), situace se nejeví zdaleka tak optimisticky. Kromě vymírání na konci křídy, které mohlo být relativně rychlé, všechna vymírání probíhala pomalu a trvala relativně dlouho. Současná rychlost vymírání je vyšší (v závislosti na tom, zda po- čítáme jen skutečně vymřelé druhy, nebo taky druhy ohrožené, u nichž je pravděpodobné, že vymřou v brzké době). Lze odhadnout, že kdyby současné vymírání pokračovalo stejnou rychlostí dále, dosáhneme rozsahu srovnatelného s masovými vymíráními během pár stovek až pár tisíců let. O moc přesněji to říci nelze, poněvadž počet skutečně vymřelých druhů je příliš nízký na nějakou pořádnou statistiku a u těch ohrožených zase nevíme, zda a kdy skutečně vymřou. I tak je to ale docela varující, zvláště když se nemůžeme spolehnout na to, že civilizační tlak na přírodu se nějak výrazně omezí (obr. 4 v rubrice Data a souvislosti na s. 570). Celá věc je ještě komplikovanější, uvědo-míme-li si, že rychlost vymírání nikdy není konstantní, vždycky byla období rychlejšího a období pomalejšího vymírání, a to i docela nedávno (z geologického hlediska). Můžeme se tedy ptát, zda má současný nárůst rychlosti vymírání nějakou obdobu v minulosti, případně v jak vzdálené. Musíme přitom ale zohlednit délku intervalu, během kterého počítáme vymřelé druhy, poněvadž čím kratší si tyto intervaly zvolíme, tím extrémnější rychlosti nám vyjdou (v delších intervalech se vzmachy a propady biologické rozmanitosti zprůměru-jí). Abychom mohli srovnat současné vymírání s těmi minulými, musíme mít k dispozici skupinu, o jejímž současném stavu máme dobré informace a u níž zároveň máme kvalitní fosilní záznam. V podstatě jedinou takovou sku- Američtí bizoni byli masivně loveni až téměř vyhubeni v sedmdesátých letech 19. století. Dnes je však mnohem významnějším faktorem odpovědným za změnu biodiverzity přeměna původních typů prostředí. 1) BarnoskyA. D.et al.: Hasthe Earth's sixth mass extinction already arrived? Nature 471, 51-57,2011. 2) HeF.,HubbellS.P.: Species-■area relationships always overestimate extinction rates from habitat loss. Nature 473, 368-371,2011. http://www.vesmir.cz I Vesmír 90, říjen 2011 569 Současné vymírání t~ I I I I 1 AI h \ l \ / I I I 7 I I-! I (~\ l t I \ / ľ I 1 7 I [ \ / Tahi iILii nrin ranil n.iwiil í tnrrh GLOBÁLNI KRIZE BIDDIVERZITY K článku Davida Storcha na s. SBB Tabulku připravil David Storch, lavnut B Pavel Hošek, kresby D Zora Gothová, tabulka O Ve smír Rozsah současného vymírání: procento vymřelých (bila čísla a ikonky] a ohrožených (tmavá čísla a ikonky] druhů během posledních 5DD let ve srovnání s procentem druhů vymřelých během pěti masových vymírání, která se vyznačují více než 75 procenty vymřelých druhů [tlustá čára] Udaie označené hvězdičkou |sdu zre|mě přehnané, poněvadž u nich byla mnohem větší pozornost věnována druhům vymřelým či ohroženým než těm ostatním $ 11 4 14 31 ■ 28* Z7 § 56* 47* ^¥ E4 |Z9 17 ptáci plazi obojživelníci ryby větevníd (koráli] plži mlži cykasy jehličnany paryby desetinožci (korýši) i IOD-HO _ &0-BO 30 45 ^ -o B s r- Itjnotky: log,0(g uhliKu tá|fj Obrázek nahoře ukazuje množství primární pro ekosystémů, kterou sí přivlastňuje lidská popul různých místech zeměkoule (NPP, Net Primary Production, se měří jako množství organického vázaného rostlinami za jednotku času na jednu plochy, HANPP znamená „Human appropriation dí NPP"]. Jde o docela dobrý odhad lidského vl přírodu v různých oblastech. Na obrázky dole ji poměr NPP přivlastňované člověkem z celkové prcdukce ekosystémů Tento porrér míiie p'ss; IDO procent, pokud je na daném místě lidská spotřeba zdrojů uspokojována importem ze vzdálenějších oblastí. To je třeba příklad něktei pouštních oblastí nebo rozsáhlých městských aglomerací. 5D 75 10D rozsah vymírání [procento vymřelých druhů] IDO DDO E ä" 0,01 U vážně již vyhynuli Dhrožení ohrožení vyhynutím • křída ta >• • • perm trias ,1 devon 1 1 D 20 40 rozsah vymírání [procento vymfeJých druhů) 10 000 Vztah mezi rozsahem vymírání [procentem vymřelých druhů] a jeho rychlostí [E/MSY = počet vymřelých druhů za milión let a na milión druhů] pro současné vymírání a masová vymírání v geologické minulosti Země (která vždy následovala na konci geologických období, vyznačených v obrázku}. Vertikální čáry značí rozsah (j možných rychlostí pro vymírání v geologické minulosti, který nelze stanovit z fosilního záznamu příliš přesně (zvléší v případě vymírání na konci křídy, kde záleží na tom, zda bylo vymírání celé způsobeno dopadem meteoritu či planetky, nebo zda byly příčiny složitější a vymírání bylo postupnější]. Tečky odpovídajících barev označují, jaká by v minulosti musela být rychlost vymírání, kdyby to všechno mělo vymřít během 500 let. Jak je vidět, tato hypotetická rychlost není příliš vzdálená od současné rychlosti vymírání, ovšem jen za předpokladu, že za „vymřelé" budeme považovat I druhy ohrožené [oranžové tečky]; u druhů v snučasnnsti skutečně vymřelých [bílé tečky] je rychlost skoro n dva řády nižší V každém případě je vymírání během posledních 50D let rychlejší než čtyři z pěti masových vymírání v minulosti. Vztah mezi délkou časového intervalu a rychlostí vymírání savců pro různě dlouhé úseky třetihor a čtvrtohor. Sedé tečky se vztahují k vymírání patrnému z fosilního záznamu, oranžové a modré k současnému vymírání savců [modré jsou spolehlivější pro srovnání, poněvadž neobsahují netopýry a vzácné druhy, o jejichž vymírání ve fosilním záznamu toho nevíme dost]. Trojúhelníčky představují rychlost vymírání za předpokladu, že v brzké době vymřou i druhy [odspodu] kriticky ohrožené, ohrožené a zranitelné („vulnerable"]. Červené tečky odkazují k vymírání na kDnci pleistDCénu [na sklonku poslední dnby ledové], které do určité míry pravděpodobně způsobil paleolitický lovec. luno S 100 E m Ä ID , 0,11 T 0,01 , třetihorní Fosilie tušme , . . *6?»Ht4 aVU „zranitelné" (VU) a aEN ohrožené [EN] A aCR kriticky ohroženi [CR] a ^ pleistocén • . \ II * 1: ** * VU A EN * CR 1, 1, 1, St oj -y In. * D. OJ io. D, Z0R0JE OBRÁZKU A LITERÁTU 1, 2 a 3: Barnosky A. 0. e 4: Imtinff M. L, Bounoua production Nature 423, f 5 a 3: Roberts L: 3 Billio 5: Hoffman M. et al.: The 7: Living Planet Report 2 9: Ceballos G 6 Ehrlidi P nearktická oblast 1970 1980 $90 rok j. ■ iirarn do roku dma bez netopýrů s vzárnyrh druhů 1,8 1,6 Ě L4 OJ Ě 1,2 1 0,8 ä D "D - D 0 nrm—linii 11 i—pinii i i—limu i i—li 111111 i—|ii......—líniu i i—I......i i—i 10' 106 105 1D4 10ä 10z 101 1 délka časového intervalu [roky] indo-pacifická ohla: 1970 1980 Í99ľj rok 570 Vesmír 90, říjen 2011 I http://www.vesmir.cz historický a plánovaný růst populace ní produkce populace na "imary ckého uhlíku jednotku riatian ého vlivu na dole Je ■lkavé ! přesáhnout dská ze některých kýth Očekávaný relativní populační přírůstek v jednotlivých zemích světa v rozmezí let 2DDE-ZD5D. Prakticky veškerý populační růst se bude odehrávat v rozvojových zemích, přičemž dominovat bude Afrika. Nezapomeňme ale, že použití relativní míry růstu zakrývá skutečnost, že v absolutních číslech budou nejvíc přibývat populace těch zemí, které mají již nyní nejvíce obyvatel - v případě Indie a Cíny stačí i malý pozitivní procentuální přírůstek, aby se velikost populace velmi zvýšila. Ü \TURA Prostorová variabilita počtu globálně ohrožených obratlovců na povrchu Země. Je vidět, že zdaleka nejvíc nhrnžených druhů je v tropických oblastech (a zvláště některých], což je zčásti tím, že tam žije nejvíc druhů, ale zčásti tím, že ]e tam vyšší tlak rostoucí lidské populace [viz ostatní mapky). A. □. et al.: Has the Earth's sixth mass extinction already arrived? Nature 471, 51-57, 2011. jnoua L, Ritketts T., Loucks C, Harris R. & Lawrence W. T. Glohal patterns in human consumption at net primary 429, B7D-B73, ZD04. 3 Billion? Science 333, 540-543, ZD11. I.: The impact of conservation on the status of the world's vertebrates Science 330,15D3-1503, 2010. ■port 2010, viz http//wwfpanda arg/about_our_earth/alLpublications/living_plane.t_repDrt/ lrhch P. R.: Mammal population losses and the extinction crisis. Science 235, 304-507, 2002 13 13 B mil drd 2^1 o k p r i ("i š n i doiii - miliarríu lirlí 7 mil drU 2011 ] let [I IMiul u y MUl 6 miliard 1395 ] 5 miliard 13B7 0 4 miliard 1974 ] 3 miliard 1960 j Z miliard 1930 0 1 miliard 1BDD . last aŕíotropická oblast 1990 rok oblast 2000 2007 Historický nárůst lidské populace a jeha projekce do budoucnosti. Narozdíl od předpovědi týkajících se klimatických změn jsou demografické predikce poměrně přesné a nelze očekávat, že by dnšln k výraznému zvratu oprati předpovídanému trendu. Jedinou výjimku by mohl představovat globální válečný konflikt nebo pandemie; z tohoto hlediska je tedy ovšem tato demografická předpověď asi ídu lepší variantou. % vyhynulých savčith druhů f %' □ D 1-2S 2G-5D Ji *ŕ< h 51-75 ■ 7G-1Ü0 Procento savčích druhů, vymizelých z kvadrátů o rozměrech Zx.Z stupně. V tomto případě samozřejmě nejde u globální vymírání, poněvadž druh často ustoupí z části původního areálu, ale jinde přežívá. Mapka je trochu zavádějící, poněvadž zvýrazňuje oblasti, kde bylo přirozeně málo savčích druhů [extrémním případem je Sahara), takže tam i ústup několika málo druhů způsobí velké prucentuální změny. 2D0Q 2007 1990 rok 2007 Index živoucí planety, udávající průměrné změny populací obratlovců sledovaných dostatečně dlouhou dobu v různých oblastech. Jednotlivé grafy ukazup průměrný index pro různé biogeografické zóny j-j a srovnání tropických oblastí s oblastmi mírného ™^ klimatického pásu. Zatímco v mírném pásu |sou v průměru populace stabilní [v případě nearktické oblasti, tedy Severní Ameriky] nebo dokonce spíše rostou [v případě palearktu, tedy severu Eurasle), v tropech klesají. Nejhorší je z tohoto hlediska asi situace v indo-pacifické [neboli orientální] oblasti, kde se kombinuje populační růst s růstem ekonomickým, provázeným bezohlednou exploatací původního prostředí agresivními východoasijskými firmami. Trochu podobně je na tom neotropická oblast [Jižní a Střední Amerika), kde ale zatím žije přece jen o něco méně lidí. Situace v afrotropické oblasti jakoby se v poslední době konsolidovala, což může souviset s efektivní ochranou v národních parcích a rezervacích, ale může ta být značně zkresleno tím, že právě v rezervacích se nejčastěji sledují populace různých organismů [čili nelze vyloučit, že mimo rezervace není situace zdaleka tak dobrá) Dstatně podobné zkreslení se může týkat i zmíněné palearktické oblasti, kde se naprostá většina sledovaných populací nachází v Evropě. A tam může být průměrný nárůst populací způsoben efektivní ochranou přírody, ale také tím, že k ničení přírody tu došlo dříve než v jiných oblastech [a lidská populace zde dnes neroste), takže teď už se zbylé populace mohou vzpamatovávat. http://www.vesmir.c2 I Vesmír 90, říjen 2011 571 Abstract: Da we live in the era of Earth's sixth mass extinction? Estimates of current biodiversity changes by David Storch. Current biodiversity crisis is often compared to the five mass extinctions in geological history. Here I review the evidence concerning current global extinction, showing that its extent is so f ar mu ch smaller than was in the case of the five big extinction events. However, global extinction rate is currently quite high, so that if the rate remains the same, the magnitude of the sixth global mass extinction could be reached within next several hundreds years. The tropics are now much more vulnerable to animal and plant extinction than is the temperate zone. 3) Viz Vesmír 85,140,2006/3. 4) Living Planet Report 2010, http://wwf.panda.org/about, our earth/alLpu blications/l ivi ng_ planet.report/. Pozn. red.: Článek Davida Storcha je zároveň jakýmsi úvodním slovem k rubrice Data a souvisfosti n a s. 570-571. pinou jsou savci - třeba o ptácích toho víme 0 něco víc, ale jejich fosilní záznam je mizerný; naopak mořští měkkýši zanechávají krásné fosilie, ale o jejich současném stavu toho tolik nevíme. U savců se ukázalo, že rychlost současného vymírání je na horní hranici rychlostí občas dosahovaných během posledních 65 milionů let od posledního masového vymírání (tedy během třetihor a čtvrtohor, obr. 3 v rubrice Data a souvislosti na s. 570). Jinými slovy, během tohoto období savci už párkrát vymírali tak rychle, jako vymírají dnes, ale většinou vymírali mnohem pomaleji. Situace se zase trochu změní, když nebudeme počítat jen ty skutečně vymřelé druhy, ale 1 ty ohrožené; v takovém případě by rychlost vymírání (ovšem zatím jaksi nerealizovaná) byla vyšší než kdykoli během třetihor. Je ale otázkou, jak s ohroženými druhy vlastně počítat. Většina druhů je vzácných (viz Vesmír 88, 784, 2009/12), takže potenciálně ohrožených vyhynutím po celou dobu své existence, nezávisle na činnosti člověka i jakýchkoli jiných vnějších vlivech. Rada druhů zjevně v tomto „stavu ohrožení" dokázala přežívat miliony let. Ale bude tomu tak i nadále? Asi jak u kterých druhů a jak v kterých oblastech. Geografie vymírání Odhadování celkové míry či rychlosti současného vymírání je nejen ošemetné, ale trochu i zbytečné. Ze všech odhadů totiž plyne to, co jsme už dlouho tušili: zatím se současné vymírání zdaleka nedá srovnat s masovými vymíráními v geologické historii Země, ale když bu- deme tímhle tempem pokračovat, nebudeme k tomu mít brzy (během pár stovek let) daleko a moc nám tu toho nezbude. Z hlediska konkrétního rozhodování, co s touhle situací dělat, je ale mnohem důležitější vědět, co kde vymírá a proč. Různé oblasti na Zemi jsou postiženy vymíráním velmi různě (obr. 6 a 9 v rubrice Data a souvislosti na s. 570), přičemž záleží jednak na tom, jak moc jsou jednotlivé oblasti vhodné pro život lidí a pro zemědělství, jednak na míře endemismu, tedy na tom, kolik vzácných druhů (přesně řečeno druhů vázaných právě na danou oblast) se na daném místě vyskytuje. Přestože nejohroženější nejsou nížinné tropické pralesy3 (není tam zas tolik endemitů ani moc vhodná půda k zemědělství), tropy jsou na tom obecně výrazně hůře než ostatní oblasti. Svědčí o tom i „index živé planety" (Living Planet Index), sestavený na základě dlouhodobého sledování dynamiky skoro 8000 populací různých druhů obratlovců.4 Zatímco v mírném pásu je tento index v průměru stabilní nebo dokonce mírně narůstá, v tropech za posledních několik desítek let výrazně klesl (obr. 7 v rubrice Data a souvislosti na s. 570). Lidská populace roste (a nejvíc právě v tropických zemích) a tlak na přirozené typy prostředí bude stoupat (obr. 5 a 8 v rubrice Data a souvislosti na s. 570). Je tedy zřejmé, že řadě ztrát prostě nezabráníme. Na druhou stranu situace rozhodně ještě není ztracená a cílenou ochranou zaměřenou na konkrétní území a konkrétní druhy lze dosáhnout Iec-čeho. Je to každopádně lepší než hořekování nad šestým masovým vymíráním. ~J° ARCDATA PRAHA #esri Official Distributor Interaktivní mapy pro vaši práci Potřebujete zaznamenávat informace do mapy? Hodilo by se vám sdílet tuto mapu s kolegy? Měla by být vždy a všude dostupná? Pak využijte mapový portál ArcCIS.com. Zde si můžete bez jakýchkoli poplatků vytvořit vlastní interaktivní webovou mapu nebo využít stovky již publikovaných map po celém internetu. Jako podklad je tu vedle ortofotomapy k dispozici i topografická mapa s podrobností až 1:10 000. Ty lze doplnit o různá další data, například sedmdesát tematických vrstev od CENIA, české informační agentury životního prostředí. Po vytvoření mapové kompozice se může ihned začít se zakreslováním prvků - bodů, linií i polygonových oblastí. Každý prvek je možné opatřit popiskem, přiřadit obrázek i hypertextový odkaz. Body tak lze využít například k zákresu míst pozorování zvířat nebo nálezu chráněných rostlin, linie k zakreslení trasy obchůzky a polygony k vyznačení zkontrolovaných nebo plánovaných oblastí. Mapu lze zpřístupnit pro každého návštevníka internetu, ale i pouze pro vybrané uživatele. Automaticky je také vygenerován kód, kterým lze tuto interaktivní mapu sdílet prostřednictvím sociálních sítí nebo ji včlenit do internetových stránek. K mapám je možné přistupovat i prostřednictvím aplikací v telefonech smartphone a výsledky pozorování tak zanášet přímo v terénu. Možný je i import souřadnic z přístrojů GPS. Ukázkovou mapu využitou k evidenci pozorování ptáků naleznete na adrese: http://bit.ly/plCXtZ. AR CD ATA PRAHA, s. r. a., je firma plné specializovaná na technologie a služby v oblasti geografických informačních systémů. Poskytuje kompletní nabídku software a služeb včetně dat dálkového průzkumu Země. Je autorizovaným distributorem firmy Esri, největšiho světového výrobce CIS, dále systémů firem ITT VIS (software EN VI), Telvent a kompresních programů firmy Lízardtech v České republice. Bližší informace: tel.: 224190 511, e-mail: nffice@arcdata.cz nebo internet: www.arcdata.cz. 572 Vesmír 90, říjen 2011 | http://www.vesmir.cz