Vznik Zeme

Autor: Peter Pančík
Publikované dňa: 25.11.2020

Citácia: PANČÍK, Peter. 2020. Biopedia.sk: Vznik Zeme. [cit. 2024-04-26]. Dostupné na internete: <https://biopedia.sk/evolucia/vznik-zeme>.

Naša slnečná sústava pri svojom vzniku pozostávala prevažne z vodíka a hélia, ako aj ďalších ťažších prvkov. Vodík a hélium boli pozostatkami po Veľkom tresku a ťažšie prvky, vznikajúce procesom nukleosyntézy pri teplotách dosahujúcich 50 mil °C, vytvorili výbuchy supernov. Tento počiatočný zhluk prachu a plynov začal, pravdepodobne dôsledkom výbuchu blízkej supernovy, rotovať a zmršťovať sa. Z 99,9% celkovej hmoty sa vytvorilo Slnko a zo zbytku vznášajúceho sa materiálu vznikli pôsobením elektrostatických síl planéty.

Zem, ako kozmické teleso, vznikla asi 200 mil rokov po vzniku slnečnej sústavy pred 4,6 mld rokov. Vek Zeme teda približne zodpovedá 1/3 veku vesmíru. Hmotnosť i veľkosť Zeme boli pôvodne asi stokrát väčšie ako dnes. Ťažšie prvky klesali dovnútra Zeme, kde aj napriek poklesu teploty zemského telesa zostávala teplota vyššia ako na povrchu. Zem sa postupne diferencovala na jednotlivé sféry. Diferenciáciou hmoty nebol vývoj zemského telesa ukončený, ale prebieha až do súčasnosti.

Počas formovania Zeme, asi pred 4,5 mld rokov, narazil do zemského telesa objekt veľkosti Marsu a vyrazil z neho časť, ktorá sa vyvíjala samostatne. Vznikol z nej Mesiac. Zo zloženia Mesiaca vyplýva, že pochádza predovšetkým z ľahšej zemskej kôry a má veľmi málo železa. Ťažké železo je, na druhej strane, prítomné najmä v zemskom jadre.

Pre vznik a vývoj života však mal priamy význam najmä vývoj najľahších sfér zemskej kôry, hydrosféry a atmosféry. Hlbšie sféry sa na vývoji života podieľali len nepriamo (modelácia zemského povrchu, zemský magnetizmus, sopečná činnosť a i.).

Stratigrafická tabuľka

Pevný obal Zeme – litosféra – je rozdelený na niekoľko blokov (dosiek, platní), ktoré sa neustále pohybujú (rýchlosť tohto pohybu je asi len okolo 10 cm za rok). Hranice týchto litosférických dosiek nie sú totožné s obrysmi jednotlivých kontinentov. Súčasné rozmiestnenie kontinentov je výsledkom dlhodobého vývoja, a taktiež nie je ani definitívne.

Faktov, ktoré dokazujú pohyb kontinentov, je niekoľko. Mnohé skameneliny rastlín a živočíchov, ktoré sa na Zemi vyskytovali v prvohorách, nachádzajú sa v Južnej Amerike aj v Afrike. Taktiež kontúry východného pobrežia Južnej Ameriky a západného pobrežia Afriky naznačujú, že tieto kontinenty boli kedysi spojené. Štvormetrové sloje čierneho uhlia v Antarktíde naznačujú, že sa tento kontinent musel kedysi nachádzať ďalej od južného pólu.

S neustálym pohybom kontinentov počas evolúcie Zeme súviseli aj zmeny klimatických pomerov, ktoré ovplyvňovali zloženie flóry a fauny. Živočíšne a rastlinné fosílie, ktoré sa zachovali v sedimentárnych horninách, umožnili rozlíšiť vo vrstvách zemskej kôry štyri základné éry:

prekambrium (prahory a starohory)
paleozoikum (prvohory)
mezozoikum (druhohory)
kenozoikum (treťohory a štvrtohory)

Jednotlivé éry sú časovo veľmi dlhé obdobia, preto sa z praktických dôvodov delia na periódy (útvary), ktoré sú charakteristické určitým typom fosílneho spoločenstva. Periódy sa ešte rozdeľujú na menšie časové úseky – epochy. Zoradením všetkých ér a útvarov podľa časovej postupnosti vzniká stratigrafická tabuľka – akýsi geologický kalendár, do ktorého zaraďujeme všetky zmeny zemského povrchu aj biosféry.

Éra			Perióda	Spodné časové hranice v mil r.
Kenozoikum	štvrtohory		holocén pleistocén	0 2
Kenozoikum	treťohory		pliocén miocén oligocén eocén paleocén	5 22 38 54 65
Mezozoikum	druhohory		krieda jura trias	135 190 225
Paleozoikum	prvohory	mladšie	perm karbón	280 345
Paleozoikum	prvohory	staršie	devón silúr ordovik kambrium	395 430 500 570
Prekambrium	proterozoikum (starohory)			2500
Prekambrium	archaikum (prahory)			4600

Tab. Stratigrafická tabuľka

Prekambrium

Predpokladá sa, že zemská kôra sa pred 1 mld rokov sformovala do jedného prakontinentu nazývaného Rodinia. Asi pred 750 mil rokov sa tento superkontinent rozpadol na 8 kontinentov. Ďalším pohybom zemskej kôry sa však tieto bloky asi pred 600 mil rokov opäť spojili v inej konformácii do superkontinentu Pannotia. Toto zjednotenie však trvalo "len" 60 mil rokov, po ktorých sa Pannotia rozpadla na 4 kontinenty.

Prekambrium v skutočnosti tvorí väčšiu chronologickú jednotku ako éra, a samotné obsahuje dve éry: prahory a starohory. Takáto vyššia chronologická jednotka sa nazýva eón. Všetky mladšie éry dohromady tvoria eón nazývaný fanerozoikum.

Prahory (4600 - 2500 mil r.)

Najstaršou geologicky datovateľnou etapou sú prahory (archaikum, archeozoikum). Začínajú poklesom pôvodne značnej teploty určitých častí zemského povrchu pod 1 375 °C (teplota topenia najodolnejších hornín) a vznikom prvotnej zemskej kôry. Asi pred 4 mld rokov sa vytvorili základy budúcich kontinentov. Pri rozsiahlych vulkanických procesoch sa z hmoty Zeme uvolňovalo veľké množstvo plynov a pár, ktoré vytvorili prvotnú atmosféru. Kondenzáciou týchto pár vznikli prvé vodné nádrže. Zloženie pôvodnej hydrosféry sa od dnešného stavu odlišovalo hlavne prítomnosťou veľkého množstva oxidu uhličitého a amoniaku. Tieto zložky však boli pravdepodobne kľúčové pre vznik organických zlúčenín a živej hmoty.

Prvé mikrofosílie sú známe z pred 3,4 mld rokov. Predstavujú pravdepodobne prvé prokaryotické organizmy (baktérie). Koncom archaika vznikajú aj sinice (oxygénne baktérie) a s nimi aj fotosyntéza. Sinice produkovali kyslík, ale ten sa v tej dobe viazal hlavne na železo, o čom svedčia veľké ložiská železnej rudy z tohto obdobia.

Starohory (2500 - 570 mil r.)

Starohory (proterozoikum) sú značne dlhou érou (dlhšou ako mladšie éry dohromady). Pevninské bloky sa zväčšovali jednak tým, že more ustupovalo z ich okrajov (zmenšovanie šelfových morí), jednak vyvrásňovaním pásmových pohorí na okrajoch konsolidovaných blokov. Podnebie bolo značne rôznorodé. Máme doklady o suchom a teplom podnebí, aj stopy zaľadnenia. V ovzduší bolo väčšie množstvo oxidu uhličitého ako v súčasnosti, kyslíka bolo naproti tomu málo (asi 10% dnešnej koncentrácie).

Život začiatkom starohôr bol v drvivej väčšine zastúpený prokaryotickými organizmami a sústredený prevažne v moriach. V tomto období vznikli už aj prvé eukaryotické organizmy. Boli nájdené stielky rias, ktoré sa svojou štruktúrou už podobajú dnešným riasam. Zo živočíchov vznikali početné jednobunkovce. Koncom starohôr (cca od 1200 mil r.) došlo k rozvoju mnohých mnohobunkových živočíchov - hubiek, medúz, koralov a rôznych bezstavovcov. Možno povedať, že všetky hlavné živočíšne kmene sa vyvinuli už v starohorách.

Prvohory

Prvohory (paleozoikum) sú vlastne dvoma samostatnými celkami, ktoré vzhľadom na kontinuitu historického vývoja organizmov tradične spájame do jednej éry. Delia sa na:

staršie prvohory (kambrium, ordovik, silúr, devón)
mladšie prvohory (karbón, perm)

V prvohorách sa veľká časť zemskej kôry znovu začala formovať do superkontinentu – Pangea (asi pred 300 mil rokov), ktorý pretrval až do jurského obdobia. Tento kontinent bol tvaru "C" a jeho pravé pobrežie obmývalo na rovníku more Tethys. Svetový oceán dostal názov Panthalassa. Kvôli veľkej rozlohe mala Pangea prevažne kontinentálne, a teda suché a teplé podnebie. Počas prvohôr sa vzájomná poloha kontinentov a ich poloha vzhľadom na pozíciu pólov značne menila.

Rozmiestnenie kontinentov pred 250 mil r.

Zmeny v rozmiestnení kontinentov sa odrážali aj na charaktere biosféry. Hoci v období prvohôr vzniklo množstvo nových rastlinných a živočíšnych druhov, veľká väčšina ich na prelome permu a triasu vyhynula. Môžeme tu teda nájsť istú paralelu so zánikom dinosaurov na konci éry druhohôr, prvohorné masové vymieranie však malo inú príčinu.

Málokto vie, že práve masové vymieranie druhov koncom prvohôr bolo z hľadiska histórie Zeme najrozsiahlejšie. Odhaduje sa, že vyhynulo až 95% všetkých druhov. Naproti tomu koncom druhohôr vyhynulo približne 75% druhov.

Život v prvohorách už dospel do vysokého štádia rozvoja, ktorému na svojom konci dominovali obojživelníky, preto sa prvohory niekedy označujú ako "éra obojživelníkov".

Kambrium (570 - 500 mil r.)

Rastlinstvo kambria reprezentovali hlavne morské riasy a sinice.

Pre živočíšnu ríšu bola typická tzv. kambrická explózia, ktorá sa vyznačovala objavením sa všetkých hlavných skupín bezstavovcov – hlavne ramenonožcov, mäkkýšov, ostnatokožcov, medúz, hubiek, obrúčkavcov a článkonožcov. Obzvlášť typické živočíchy pre toto obdobie boli trilobity. V kambriu sa objavili už aj prvé stavovce podobné rybám.

Hoci sú trilobity, povedal by som, až chronicky známe živočíchy, málokto si uvedomuje, že sa nejedná o jeden druh, ale o skupinu druhovo veľmi početnú. Podľa prítomnosti skamenelín určitých druhov trilobitov sa určuje aj vek geologických vrstiev.

Ordovik (500 - 430 mil r.)

Objavili sa prvé suchozemské rastliny osídľujúce postupne sa vytvárajúce sladkovodné bazény na okrajoch kontinentov. Prvýkrát sa objavili bezcievnaté rastliny (primitívne machy, lišajníky a huby), ktoré sa rýchlo rozšírili na súši.

K morským živočíchom sa pridali hlavonožce. Trilobity v tomto období dosahovali maximálny rozvoj. Stavovce reprezentovali hlavne bezčeľustnaté kruhoústnice.

Silúr (430 - 395 mil r.)

Invázia výtrusných rastlín na súš bola najsilnejšia koncom silúru. Boli to predovšetkým cievnaté rastliny z oddelenia ryniorastov a plavúňorastov.

V tomto období sa na súš dostali aj prvé živočíchy, hlavne pavúkovce, mnohonôžky a stonôžky. Vo vrchnom silúre sa objavili prvé ryby, ktoré sa pravdepodobne vyvinuli zo živočíchov podobných kopijovcovi.

Devón (395 - 345 mil r.)

Z vyšších rastlín boli pre devón charakteristické predovšetkým výtrusné ryniorasty, plavúne, prasličky a paprade. Hlavne zástupcovia posledných troch spomenutých oddelení tvorili vo vrchnom devóne husté lesné porasty.

Suchozemské živočíchy zastupovali predovšetkým článkonožce, a z nich hlavne rýchlo sa rozvíjajúca skupina hmyzu. Z vodných živočíchov zaznamenali veľké rozšírenie kruhoústnice a čelustnatce. Na konci vrchného devónu sa objavili prvé štvornožce (primitívne obojživelníky), ktoré sa vyvinuli zo stopkatoplutvých rýb (dodnes z tejto skupiny rýb prežila len latiméria divná - Latimeria chalumnae). Objavili sa i prvé dvojdyšníky (Dipnoi).

Karbón (345 - 280 mil r.)

V rastlinnej ríši dominovali predovšetkým stromovité formy plavúňov, prasličiek a papradí. Objavili sa aj prví zástupcovia primitívnych nahosemenných rastlín. Z obrovského množstva odumretej rastlinnej biomasy sa vytvorili bohaté ložiská čierneho uhlia (odtiaľ názov útvaru karbón).

Z bezstavovcov dominovali článkonožce a objavil sa aj prvý krídlatý hmyz (niektoré druhy vážok s rozpätím krídel až 70 cm) a suchozemské mäkkýše. Veľký rozvoj zaznamenali najmä vodné a semiakvatické stavovce (suchozemské boli ešte vzácne). Vo vrchnom karbóne sa objavili už aj prvé primitívne plazy.

Perm (280 - 225 mil r.)

V perme došlo k prudkému rozvoju nahosemenných rastlín (ihličnanov).

Permu dominovali predovšetkým obojživelníky ale rozvoj zaznamenali aj plazy. Koncom permu vymreli primitívne koraly, trilobity a iné skupiny bezstavovcov.

Hranica medzi permom a triasom bola obdobím jedného z najväčších masových vymieraní v moriach v evolúcii Zeme. Odhaduje sa, že vymizlo 91–97% druhov žijúcich v plytkých moriach. Suchozemské organizmy postihlo vymieranie v menšej miere – odhaduje sa vymiznutie 20% druhov rastlín a asi polovice druhov obojživelníkov a plazov. Toto vymieranie nebolo dôsledkom žiadnych katastrof, ale odrážalo veľké klimatické zmeny na prelome permu a triasu.

Druhohory

Druhohory (mezozoikum) sú érou relatívneho horotvorného pokoja. Namiesto horotvorných procesov sa uplatili miestne poklesy, ktorých dôsledkom bolo prenikanie mora na pevninu. Superkontinent Pangea, ktorý sa vytvoril koncom prvohôr, rozpadol sa v polovici druhohôr na dva veľké kontinentálne bloky:

Laurázia na severe (dnešná Severná Amerika, Európa a Ázia)
Gondwana na juhu (zahŕňala dnešnú Južnú Ameriku, Afriku, Antarktídu, Indiu a Austráliu)

Druhohory sa nazývajú aj "érou plazov" alebo tiež "érou dinosaurov", pretože tu dinosaury dosiahli maximum svojho rozvoja. Ako prvé stavovce osídlili vzdušný priestor (vtákojaštery). Mnohé dinosaury sa druhotne vrátili do mora (rybojaštery). Na konci druhohôr nastalo katastrofické vymieranie mnohých živočíšnych ale aj rastlinných druhov.

Rozmiestnenie kontinentov pred 150 mil r.

Trias (225 - 190 mil r.)

Asi na hranici stredného a vrchného triasu došlo k úplnému sformovaniu Pangey, pričom sa celý kontinent posunul mierne severným smerom. V triase došlo k značnému rozvoju nahosemenných rastlín.

Dinosaury sa na Zemi prvýkrát objavili vo vrchnom triase. Okrem dinosaurov sa v triase objavili primitívne žaby, krokodíly a korytnačky. Objavili sa aj prvé cicavce.

Najnovšie začínajú paleontológovia zastávať názor, že dinosaury vôbec neboli "jednoduché" plazy, ale že na rozdiel od ostatných skupín plazov mali teplú krv, ich koža bola pokrytá chlpmi a vyznačovali sa živosťou, väčšou ako mali prvé cicavce, s ktorými azda určitý čas i súperili. Dinosaury však napokon vyhrali a cicavce žili v ich tieni celé obdobie druhohôr, až kým nenastal ich prudký rozvoj začiatkom éry treťohôr.

Jura (190 - 135 mil r.)

I keď rozpad Pangey začal vo vrchnom triase a pomaly pokračoval v spodnej jure, rozostúpenie veľkých kontinentálnych blokov a ich oddelenie oceánskymi bazénmi (Atlantický a Indický oceán) sa udialo až koncom strednej alebo začiatkom vrchnej jury.

Jurská flóra predstavovala hlavne zmes stromovitých nahosemenných foriem a nízkych semenných papradí.

Keď hovoríme o "období dinosaurov", myslíme tým predovšetkým jurskú periódu, pretože práve v období pred asi 200 mil rokov nastáva prudký rozvoj mnohých foriem dinosaurov, z ktorých prevažovali bylinožravé druhy. Niektoré druhy vážili viac ako 50 ton a predstavovali najväčšie suchozemské živočíchy všetkých čias. Z tohto obdobia pochádza doposiaľ najstarší vták - Archaeopteryx (dnes je viac-menej dokázané, že nebol priamym predkom vtákov). Začali sa rozvíjať aj cicavce, prevažne hlodavce. Okrem toho sa vo vrchnej jure objavili prvé mloky.

Krieda (135 - 65 mil r.)

V priebehu kriedy pokračuje rozostupovanie kontinentov, predovšetkým tých, ktoré tvorili pôvodný gondwanský prakontinent.

Vo vrchnej kriede je badateľný rozvoj krytosemenných rastlín hlavne na úkor cykasovitých a papradí, pričom koncom kriedy tvorili krytosemenné rastliny až 50–80% rastlinných druhov.

V kriede pokračoval rozvoj dinosaurov. Objavil sa najväčší a najpopulárnejší mäsožravec všetkých čias, Tyrannosaurus rex. Okrem toho prudký rozvoj krytosemenných rastlín podmienil objavenie sa veľkého množstva opeľovačov, najmä motýľov. V kriede sa objavili aj prvé hady. Pokračoval rozvoj vtákov a cicavcov, ktoré však do konca éry druhohôr nepresiahli dĺžku tela 40 cm.

Predpokladá sa, že už koncom kriedy sa vyvinuli prví zástupcovia primitívnych primátov (cca pred 75 mil r.).

Vyhynutie dinosaurov

Na hranici druhohory–treťohory zaznamenávame jednu z najdrastickejších devastácií suchozemskej fauny a flóry v dejinách Zeme. Vysoká koncentrácia irídia na hranici geologických vrstiev svedčí o dopade (impakte) veľkého mimozemského telesa na Zem, približne do oblasti Yucatánskeho polostrova (Karibská oblasť). Dopadom vymrštený mrak zatienil zemský povrch na veľkom území, dôsledkom čoho došlo k značnému ochladeniu. Zatemnenie oblohy malo zároveň negatívny dopad na fotosyntézu rastlín.

Po tejto udalosti nasledovala značná ekologická reorganizácia, ktorej následkom bolo vymiznutie väčšiny plazov na jednej strane a rozšírenie cicavcov a vtákov na strane druhej. Nie je však dnes celkom jasné, ako dlho a do akej miery mal na túto reorganizáciu vplyv impakt, pretože ten sa odohral popri prebiehajúcich horotvorných procesoch na začiatku treťohôr. V každom prípade vymieranie na hranici druhohôr a treťohôr malo nepochybne veľké ekologické následky, pretože došlo k úplnému vyhynutiu veľkých suchozemských stavovcov (hlavne dinosaurov, ale aj iných skupín). Vyhynulo aj mnoho morských bezstavovcov.

Kenozoikum

Kenozoikum predstavuje záverečné obdobie vo vývoji Zeme. Toto obdobie je charakteristické rozsiahlym a intenzívnym Alpínskym vrásnením, dôsledkom ktorého vzniká alpsko–karpatsko–himalájska reťaz horstiev. Táto horotvorná fáza nie je ešte úplne ukončená. Jej prejavy – seizmická aktivita a vulkanická činnosť – trvajú na niektorých miestach Zeme dodnes. V priebehu kenozoika je zemský povrch postupne modelovaný až do dnešnej podoby. Poloha kontinentov umožňovala migráciu fauny medzi Severnou Amerikou a Európou cez Grónsko až do stredného eocénu.

Kenozoikum tvorí spoločný geologický útvar treťohôr a štvrtohôr.

Rozmiestnenie kontinentov pred 20 mil r.

Treťohory (65 - 3 mil r.)

Rastlinstvo treťohôr malo už do značnej miery charakter súčasnej flóry. Došlo k značnému rozvoju krytosemenných rastlín. V strednej a severnej Európe prevládalo teplé a vlhké počasie, čomu zodpovedalo aj rastlinné zloženie (výskyt škoricovníkov, magnólií, figovníkov, platanov a paliem). Hlavným zdrojom treťohorného hnedého uhlia boli tisovce a sekvoje. Typickým znakom neskoršieho treťohorného rázu krajiny bolo postupné ochladzovanie klímy a ústup hustých ihličnatých lesov na úkor opadavých listnatých lesov a vznik rozsiahlych spoločenstiev savanovitého a stepného typu. Došlo k masívnemu rozvoju tráv.

Prvé cicavce, ktoré sa začali po Zemi rozširovať, boli hlodavce. Začiatkom eocénu vznikli prvé primitívne párno- a nepárnokopytníky, ktoré zaznamenali veľký rozvoj. Práve oni sú typické pre túto "éru cicavcov", ako sa treťohory niekedy zvyknú nazývať. Neskôr sa objavili aj chobotnatce a cicavce prispôsobené trvalému životu vo vode – veľryby. Výrazný rozvoj zaznamenali aj mäsožravce. Došlo tiež k značnému rozvoju vtákov. Vzniklo mnoho nových skupín a jedince niektorých skupín dosahovali veľké rozmery (rod Diatryma dosahoval výšku až 2,5 m, nevedel lietať). Tieto vtáky nahradzovali v niektorých oblastiach ekologickú funkciu mäsožravých cicavcov.

Termín 'treťohory' sa od roku 2004 oficiálne nepoužíva. Namiesto toho sa éra kenozoika rozdeľuje na 3 periódy: paleogén, neogén a štvrtohory.

Štvrtohory (3 - 0 mil r.)

Toto obdobie začína asi pred 3 mil rokov a trvá do súčasnosti. Vyznačuje sa najmä rozvojom primátov, ktoré sa pravdepodobne vyvinuli z radu hmyzožravcov.

Z hľadiska klímy nastalo na severnej pologuli nápadné ochladenie (začínajúce už koncom treťohôr), s čím súvisel prechod viacerých teplomilných druhov rastlín a živočíchov do južnejších zemepisných šírok. Postupné ochladzovanie vyústilo do zaľadnenia v pleistocéne, ktoré pravdepodobne pokrývalo až 45 mil. km² a v Severnej Amerike dosiahlo až k 40. rovnobežke. V dôsledku zaľadnenia poklesla hladina svetových morí.

Zaľadnenie nie je len záležitosťou štvrtohôr. Stopy zaľadnenia sa našli v geologických vrstvách prvohôr aj druhohôr. Predpokladá sa dokonca, že v prekambrickom období bolo zaľadnenie, ktoré pokrývalo takmer celú planétu s výnimkou úzkeho pásu okolo rovníka. Od posledného "veľkého" zaľadnenia v pleistocéne badať určitú periodicitu v striedaní ľadových a medziľadových období. Posledné zaľadnenie sa skončilo pred 10 000 rokmi a ďalšie by malo nastať zhruba za 30 000 rokov.

Rozvoj hominidov vyústil v Afrike do vzniku človeka – Homo habilis. Z neho vznikol Homo erectus, ktorý opustil africký kontinent a rozšíril sa v Euroázii. Vzniká z neho primitívny Homo sapiens. Najstaršie nálezy moderného človeka pochádzajú z Palestíny a sú asi 125 000 rokov staré.

Holocén predstavuje súčasnú dobu. Z cicavcov sa v chladných oblastiach Európy rozšíril hlavne jaskynný medveď, jaskynný lev, jeleň obrovský, srstnatý nosorožec a mamut, ktorý vyhynul asi 11 000 rokov p.n.l. pravdepodobne zásluhou človeka.