V období pozdní křídy, asi před 100 až 66 miliony let, bylo celosvětové podnebí poměrně teplé až horké. Na počátku tohoto období bylo dokonce extrémní horko, přičemž průměrné teploty byly vlivem tzv. skleníkového efektu o mnoho stupňů Celsia vyšší než dnes.[1] Například na území Texasu v lokalitě u řeky Brazos činila podle odborného odhadu průměrná teplota při hladině moře v období krátce před dopadem asteroidu asi 30 až 31 °C.[2] V průběhu pozdní křídy (zhruba před 78 miliony let) byly průměrné teploty skutečně mnohem vyšší než dnes. I v zeměpisných šířkách odpovídajících současné Skandinávii dosahovaly hodnot v rozmezí 15 až 27 °C, což je o víc než 10 °C více než v geologické současnosti.[3] Postupně se ale ukazuje jasný trend snižování teploty, který s jistými výkyvy probíhal poslední desítky milionů let křídy. Hladina oceánů byla tehdy velmi vysoká, v některých obdobích snad o více než 100 metrů vyšší než dnes. Ještě asi pět milionů let před koncem křídy (zhruba před 71 miliony let) byl obsah CO2 v ovzduší podstatně vyšší než v současnosti a Země procházela obdobím silného skleníkového efektu, takže teploty opět výrazně vzrostly. V takovém tropickém prostředí se dobře dařilo dinosaurům i dalším plazům. Existují doklady o možných změnách orientace oceánských proudů v tehdejším Atlantiku, které se mohly na změnách klimatu významně podepsat a vedly k vytvoření systému hlubokomořských proudů (oceánskému termohalinnímu výměníku), podobnému tomu současnému.
Příčinou byly tektonické pochody v jižním Atlantiku, které odstranily některé dlouhodobé bariéry pro proudění hlubokých oceánských vodstev. Zároveň se odehrává laramijská orogeneze, která jako intenzivní horotvorný proces v podstatě likviduje Vnitrozemské kontinentální moře.[4] Oba tyto pochody pak přispívají k tomu, že v průběhu kenozoika je podnebí relativně chladnější než v křídě.[5] Právě na pomezí raného a pozdního maastrichtu (přibližně před 69 miliony let) dochází k výrazné změně směrem k celkovému ochlazování globálního klimatu.[6] Až na výjimky, jakou je například paleocenní–eocenní teplotní maximum, při němž se celosvětová průměrná teplota zvýšila o 5 až 8 °C a hladiny oceánů se ohřály v průměru asi o 2 °C, bylo kenozoické klima relativně chladnější.[7] Úroveň hladiny oceánů tehdy průběžně a opakovaně kolísala.
Koncem křídy každopádně dochází k pomalému ústupu vnitrozemských moří a klima je velmi nestálé. Před 70,5 miliony let se zvyšuje biodiverzita planktonických mikroorganismů asi o 43 %.[8] Mezi 70 a 69 a dále 66 až 65 miliony let ukazují poměry izotopů některých prvků velmi vysoký obsah oxidu uhličitého v atmosféře (1000 – 1400 ppmV)[9], přičemž průměrná teplota na západě tehdejšího území Texasu činila podle výpočtů asi 21 až 23 °C. Zdá se také, že výrazný nárůst množství CO2 v atmosféře vedl k celkovému zvýšení průměrné teploty asi o 0,6 °C.[10] Tyto údaje jsou však jen pomocné a při interpretaci vymírání na konci křídy je třeba k nim přistupovat s jistou rezervou. Před zhruba 67,5 miliony let, tedy 1,5 milionu let před událostí K-Pg, dochází k ochlazení povrchové vrstvy oceánu, přičemž teplota klesá až k hodnotě 13 °C. Výzkum také ukazuje velmi zajímavou skutečnost, že teplota oceánských vod v rozmezí 400 až 200 tisíc let před událostí K-Pg stoupala o 3 až 4 °C. Posledních 100 000 let bylo ale naopak svědkem ochlazení, kdy již před hromadným vymíráním vyhynulo snad až kolem 66 % druhů tehdejších planktonických mikroorganismů.[11] V době, kdy dochází k hromadnému vymírání, se primární produktivita snižuje, stále ale není jisté, jak výrazně. Více o změnách klimatu a dalších průvodních jevech této události bude pojednáno v jedné z následujících kapitol. V Severní Americe se v době události K-Pg setkáváme s teplotním gradientem asi 0,4 °C na jeden stupeň severní šířky. Podle některých údajů dochází k vymírání mnoha skupin organismů samotným vlivem fluktuací v teplotě a podnebních výkyvech, způsobovaných zřejmě masivní vulkanickou činností v Indii (kdy vznikají tzv. Dekkánské trapy) a snad i jinými příčinami. K vymírání menšího rozsahu, tzv. na pozadí, by v této době zřejmě došlo i bez přispění impaktu planetky. Dopad nicméně situaci výrazně zdramatizoval, a to na mnoha úrovních. Například obsah CO2 v atmosféře v krátkém časovém úseku stoupl z asi 350-500 ppm na zhruba 2300 ppm, což by samo o sobě dokázalo zvýšit průměrnou teplotu při povrchu zhruba o 7,5 °C. Nevíme s jistotou, zda v této době již existovaly polární ledovcové čepičky, o to méně potom tušíme, jak výrazně by je události na přelomu křídy a paleogénu[12] zasáhly a proměnily.[13]
Novější výzkumy ukazují, že významný podíl na neobvyklém zvýšení globální teploty před koncem geologického věku maastricht měly dekkánské vulkány na území současné Indie, jejichž enormně silná výlevná činnost patrně sehrála významnou úlohu ve výkyvech globálního klimatu na úplném konci křídové periody. Na počátku paleocénu vykazuje klima důsledky dopadu planetky Chicxulub, dochází k ochlazení a podnebí je celkově podstatně sušší než v předchozí křídě. To odpovídá existenci mračen prachu, zvednutých při dopadu, které potom na dlouhé měsíce nebo dokonce roky odrážely sluneční světlo. V průběhu paleocénu však dochází k rapidnímu oteplování, a toto období patří dokonce k nejteplejším ve zdokumentované historii Země.[14] Ledovcové příkrovy tehdy zřejmě neexistovaly a typickým vegetačním typem byl bujný tropický prales.[15] Po nějaké době, kdy se svět vzpamatovával z masového vymírání, se v horkém klimatu začalo velmi dobře dařit četným savcům a ptákům, rostlinám, útesotvorným korálům apod. Celkově se však událostí K-Pg odstartoval trend k postupnému ochlazování klimatu, který trvá dodnes (ačkoliv je přerušován událostmi tzv. termálních maxim[16]).
##seznam_reklama##
V současnosti ostatně žijeme v relativně velmi chladném období fanerozoika[17], kdy průměrná celosvětová teplota dosahuje jen kolem 14 °C.[18] V paleocénu byly průměrné celosvětové teploty skutečně mnohem vyšší než dnes (možná až o 15 °C) a obsah CO2 v atmosféře byl rovněž výraznější (činil kolem 500 ppmV).[19] Například výzkumy z let 2013 a 2018 prokázaly, že v paleocénu činila průměrná teplota v tropickém pásmu 23 až 29 °C (± 4.7 °C), což je asi o 10 až 15 °C víc, než se dříve předpokládalo.[20][21] Taková tedy byla klimatická situace na rozhraní křídy a paleogénu, v době před zhruba 69 až 65 miliony let. Dokážeme ale za pomoci zmíněných údajů o celosvětových změnách klimatu lépe odhadnout rozsah a podstatu samotného kataklyzmatu na konci křídy? To nejspíš s jistotou prokážou až další desetiletí paleoklimatologických výzkumů.
Napsáno pro weby DinosaurusBlog a OSEL.
Short Summary in English: The global climate across the Cretaceous–Paleogene boundary (K–Pg or formerly the K–T boundary) 66 million years ago is very important to geologic time as it marks a catastrophic global extinction event, one of the „Big Five“ mass extinctions of the Phanerozoic eon.
Odkazy:
https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_across_Cretaceous-Paleogene_boundary
https://www.geol.umd.edu/~tholtz/G104/lectures/104extinct.html
https://ucmp.berkeley.edu/diapsids/extinction.html
https://www.geolsoc.org.uk/chicxulub
https://ucmp.berkeley.edu/education/events/cowen1b.html
[1] Wilson, P. A.; Norris, R. D.; Cooper, M. J. (2002). Testing the Cretaceous greenhouse hypothesis using glassy foraminiferal calcite from the core of the Turonian tropics on Demerara Rise. Geology. 30 (7): 607-610.
[2] Vellekoop, J.; et al. (2014). Rapid short-term cooling following the Chicxulub impact at the Cretaceous-Paleogene boundary. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (21): 7537-7541.
[3] de Winter, N. J.; et al. (2021). Absolute seasonal temperature estimates from clumped isotopes in bivalve shells suggest warm and variable greenhouse climate. Communications Earth & Environment. 2: 121.
[4] Fanti, F.; et al. (2022). Filling the Bearpaw gap: Evidence for palaeoenvironment-driven taxon distribution in a diverse, non-marine ecosystem from the late Campanian of west-Central Alberta, Canada. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 592: 110923.
[5] Frank, T. D.; Arthur, M. A. (1999). Tectonic forcings of Maastrichtian ocean-climate evolution. Paleoceanography. 14 (2): 103–117.
[6] Torsvik, T. H.; Cocks, L. R. M. (2017). Earth history and palaeogeography. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press. Str. 220, 222, 230, 234.
[7] Babila, T. L.; et al. (2022). Surface ocean warming and acidification driven by rapid carbon release precedes Paleocene-Eocene Thermal Maximum. Science Advances. 8 (11): eabg1025.
[8] Liangquan, L.; Keller, G. (1997). Maastrichtian Climate, Productivity, and Faunal Turnovers in Planktic Foramifinera in South Atlantic DSDP Sites 525A and 21. Marine Micropaleontology. 33: 55-86.
[9] Ppm (partes per million) je jednotka obsahu stopových prvků v látce. Představuje počet částic daného prvku připadající na jeden milion částic (1 ppm = 0,000 001 %).
[10] Nordt, L.; Atchley, S.; Dworkin, S. (2003). Terrestrial Evidence for Two Greenhouse Events in the Latest Cretaceous. GSA Today. 13 (12): 4-9.
[11] Liangquan, L.; Keller, G. (1997). Maastrichtian Climate, Productivity, and Faunal Turnovers in Planktic Foramifinera in South Atlantic DSDP Sites 525A and 21. Marine Micropaleontology. 33: 55-86.
[12] Paleogén je geologická perioda starších třetihor, starší ze dvou období kenozoika (mladší je neogén). Paleogén začíná katastrofou před 66 miliony let a končí před přibližně 23 miliony let. Je třeba nezaměňovat toto období za paleocén, což je první geologická epocha této periody. Paleocén datujeme do doby před 66 až 56 miliony let.
[13] Nicméně i v období „skleníkového efektu“ nejspíš existovaly kratší periody zalednění, které mohou vysvětlit pozorované prudké poklesy teplot v geologickém záznamu křídy.
[14] Bowen, G. J.; et al. (2015). Two massive, rapid releases of carbon during the onset of the Palaeocene–Eocene thermal maximum. Nature. 8: 44-47.
[15] Kowalczyk, J. B.; et al. (2018). Multiple Proxy Estimates of Atmospheric CO2 From an Early Paleocene Rainforest. Paleoceanography and Paleoclimatology. 33 (12): 1, 427–1, 438.
[16] Období výrazně zvýšených průměrných teplot, nejznámější je období termálního maxima na přelomu třetihorního paleocénu a eocénu v době asi před 55 miliony let, kdy průměrné teploty vzrostly asi o 5 až 8 °C.
[17] Fanerozoikum je eon (nesmírně dlouhé období), zahrnující posledních asi 541 milionů let geologického času. V tomto období již známe organismy z lepšího a kompletnějšího fosilního záznamu, proto se období právě takto nazývá (v překladu „zjevný/viditelný život“). Předchozí období je někdy nazýváno jako eon kryptozoikum = „skrytý život“.
[18] Yunxia, Z.; et al. (2021). Global Patterns of Hottest, Coldest, and Extreme Diurnal Variability on Earth. Bulletin of the American Meteorological Society. 102 (9): 1-23.
[19] Viz např. web https://www.scotese.com/climate.htm.
[20] Naafs, B. D. A.; et al. (2018). High temperatures in the terrestrial mid-latitudes during the early Palaeogene (PDF). Nature Geoscience. 11 (10): 766–771.
[21] Hansen, J.; et al. (2013). Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide. Philosophical Transactions of the Royal Society A. 371 (2001): 20120294.