NOVÁ - ZŠ VNB II / 04

Lekce II / 04 - Zkameněliny

Cíl lekce:

Děti zjistí, že vymřelé rostliny a živočichy lze zkoumat pomocí zkamenělin. Vše si přiblíží na pokusu výroby zkamenělin.

Zeptejte se Vašich dětí:

Co jsou zkameněliny?
Jak se ze živočicha nebo rostliny stane zkamenělina?
Co je to fosilizační proces?
Jak se nazývá věda, která se zabývá studiem zkamenělin?
Jak se jmenoval jeden z nejznámějších prvohorních živočichů?
Která velká skupina živočichů žila na Zemi ve druhohorách?

Zkameněliny

Zkameněliny neboli fosilie jsou zbytky organizmů nebo stopy jejich životní činnosti, které se zachovaly z minulých geologických dob a od jejichž vzniku uplynula nejméně jedna geologická perioda, tj. jsou starší než holocén. Věda, která zkoumá zkameněliny (dávné živočichy a rostliny), se nazývá paleontologie.

Vznik zkamenělin je výsledkem mnoha fyzikálních a chemických procesů, které se označují jako procesy fosilizační. Většina odumřelých organizmů rychle podléhá rozkladným procesům, na kterých se podílí negativní působení atmosféry a vody, mechanické vlivy okolního prostředí a činnost mikroorganizmů. Rychlost dezintegrace odumřelých organizmů neprobíhá všude stejně rychle. Rychleji probíhá v teplých a vlhkých oblastech, pomaleji v oblastech chladných, kde extrémně nízké teploty zpomalují nekrobiologické procesy.

Můžeme mluvit o fosiliích:

1. pravých – kdy můžeme sledovat tvar celého živočicha
2. nepravých – sledujeme pouze otisky

Fosilizace

Ke vzniku fosilií je proto nutný souběh příznivých okolností, které v důsledku vyústí ve fosilizační proces. Jedná se především o tyto vlivy:

1. Odumřelý organizmus má být rychle překryt okolním sedimentem. Zabrání se tím negativnímu působení vzduchu, vody, mechanickým vlivům a působení mikroorganizmů. Uvedený fenomén působí rychleji ve vodním (mořském) prostředí než na souši, a proto většina fosilií patří k mořským organizmům. Na souši příznivě působí jen určité okolnosti, např. vulkanická činnost.

2. Vznik fosilií je ovlivňován granulometrickými vlastnostmi sedimentů - v jemnozrnných sedimentech jsou fosilie lépe zachované (zachovávají se jemnější morfologické detaily); u hrubozrnných sedimentů voda a vzduch cirkulující intergranulárními prostorami vyvolávají rozklad organických zbytků. Negativně se projevují i mechanické vlastnosti hrubozrnných uloženin (např. štěrků), kdy dochází k drcení organických zbytků.

3. Fosilizační proces je ovlivňován též geochemickými vlastnostmi prostředí - schránky z uhličitanu vápenatého jsou ve vápenitých sedimentech lépe zachovány díky chemické rovnováze, než v prostředí chemicky cizorodém.

4. Fosilizační procesy jsou ovlivňovány dále tlakem a teplotou prostředí sedimentu (obecně platí, že vyšší PT podmínky působí katalyticky na průběh většiny chemických rozkladných procesů) a důležitou roli hrají i chemické vlastnosti roztoků v sedimentech (hodnoty pH atd.). Zcela výjimečně se fosílie objevují ve slabě metamorfovaných horninách (převážně se jedná o mikrofosílie).

5. Důležitý je i předpoklad organismu samého pro fosilizaci. Míníme tím morfologické a anatomické vlastnosti odumřelých jedinců - lépe se dochovávají silnostěnné schránky měkkýšů, kosti a zuby obratlovců či krunýře raků a trilobitů než měkké tkáně červů či medúz. Tyto se mohou dochovat rovněž jako zkameněliny, ale pouze za zcela výjimečných podmínek, většinou ve velmi jemnozrnných sedimentech.

Ukázka fosilií
Obrázky Archaeopteryx lithographica - IMG 0679 od Daderot [Public domain], via Wikimedia Commons;
Abyssal Brachiopod 0007 od By Myself [Public domain], via Wikimedia Commons

Život v průběhu historie Země:

1) Prvohory

Velký rozdíl je vidět mezi rostlinami a živočichy starších prvohor (kambrium, ordovik, silur a devon) a mladších prvohor (karbon a perm). Ve starších prvohorách došlo k rozmachu bezobratlých s pevnou vnější kostrou – trilobiti, ramenonožci, láčkovci, ostnokožci. Koncem starších prvohor došlo také k rozvoji paryb a ryb. Vývoje dosáhlo i rostlinstvo, které přešlo na souš, kde se dále rozvíjelo (především vznik drobných kapradin). O mladších prvohorách často mluvíme jako o „kolébce rostlin a živočichů“. Rozmachu dosáhly nahosemenné rostliny (cykasy, jinany a primitivní jehličnany) a stromové plavuně a přesličky. Souš zaplavoval hmyz a z lalokoploutvých ryb vznikli první vyšší čtyřnozí obratlovci (obojživelní krytolebci). K rozvoji došlo i u plazů (vznik zrohovatělé pokožky, která umožňuje přežívat na souši). Na konci mladších prvohor došlo k ústupu trilobitů a úbytku loděnkovitých

Prvohorní živočichové (trilobit)
Obrázek WLA hmns Trilobite fossils od etee_in_Space_Ceetee [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

2) Druhohory

Postupně zmizelo zalednění a převládlo podnebí teplé a vlhké. Druhohorní svět je obdobím zanikání druhů primitivnějších a nástupu druhů pokročilejších. Nahosemenné rostliny začínají vytvářet mnoho druhů, koncem druhohor jsou již na ústupu. V období křídy dochází k perspektivnímu vývoji rostlin krytosemenných. Ve světě živočichů je v druhohorách charakteristický rozmach a následné vyhynutí plazů (veleještěrů). Životu ve vodě, na souši i ve vzduchu zde vévodily ohromující formy plazů (40 - 80 tun) - jejichž kosterní pozůstatky nahánějí dodnes hrůzu. Vody moří ovládali ryboještěři a mohutní mořští ještěři (ichtyosauři a plesiosaři). Mezi suchozemskými gigantickými „veleještěry“ se vyvinuly nejrůznější druhy býložravých monstrózních obrněnců (Saurischia), ale i mnoho forem dvounohých dravců (Tyranosaurus). Svůj vrchol zažívají i ptakoještěři - kteří z původní létací blány dosáhli až 18 m rozpětí křídel. Z praještěrů se postupně vyvinuli ptáci, zatímco savcovití plazi (terapsidé) jsou prokazatelně prapředky linie savců. V druhohorních mořích proběhl také rozmach i zánik amonitů a belemnitů. Vznikly také nové druhy ryb (mnohomístné, celokostné), žraloků, rejnoků, a dále započal vývoj hadů, ptáků a vyspělejších savců (vačnatí a placetálové).

Druhohorní živočichové (amonit, belemnit)
Obrázky AmmoniteFossil od Jonathunder [CC BY-SA 4.0-3.0-2.5-2.0-1.0], via Wikimedia Commons;
Fossil-Belemnoidea-complete od Ra'ike [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Druhohorní živočichové (ještěři)
Obrázky Kronosaurus hunt1DB od Dmitry Bogdanov [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons;
tyrannosaurus-rex-dinosaur-reptile od AzDude [Public Domain], via Pixabay;
Pteranodon hharder od By Heinrich Harder (1858-1935) [Public domain, PD US], via Wikimedia Commons

3) Třetihory

Skleníkovému efektu po dopadu planetky dokázaly odolat jen přizpůsobivější (tedy i méně „specializované“) živočišné druhy a v mořích i na pevnině pak vznikaly nové. Další vývoj je soumrakem plazů, rozvíjí se ale i ptáci a savci. Prostředí a způsob života utváří formu těl. V mořích se šíří ježovky, korýši i nové druhy mlžů podobné dnešním, ale i obrovští žraloci. V močálech je hojné množství obojživelníců (mloci, žáby aj.). Rostlinstvo vykazuje také rysy společné s dnešní květenou. Nastává rozmach krytosemenných rostlin. Životní podmínky prospívaly rozvoji létavých a nelétavých ptáků. Zelenou však měli především přizpůsobiví savci (400 druhů). Mnoho typů zvířat té doby však nepřežilo (např. předci kopytníků, řada druhů chobotnatců. Úspěšnější byli hlodavci (myšovití, zajícovití atp.) i kytovci. Mnohotvární hmyzožravci dali základ mj. i prašelmám a jim blízcí prasavci také pravým šelmám. Z této přizpůsobivé skupiny pochází i primáti (paleocenní poloopice) a v dalších obdobích třetihor vznikly ještě pokročilejší opice (lemurovití aj.). Z hmyzožravců se dodnes uchovali ježci a netopýři. Vývoj savců pak postupoval tak rychle, že se na konci dané periody již objevuje člověk.

4) Čtvrtohory

Pro čtvrtohory je charakteristický opakovaný nástup ledových dob, během kterých velkou část zemského povrchu pokrývaly mohutné ledovce. Střídaly se etapy chladných glaciálů a teplejších interglaciálů. Geologové tuto dobu dělí na pleistocén (kdy klesající teplotu provázely sněhové vánice a masy sněhu se měnily v led) a současný holocén. Postupně se vymezila i dnešní klimatická i výrazně odlišná vegetační pásma. Pro datování jsou významné čtvrtohorní usazeniny měkkýšů a břichonožců. Z pleistocénních savců jsou nejvýraznější chobotnatci, z nichž nejznámější je mamut, který je chráněný před chladem hustou srstí. Jeho kosti a kly byly nalezeny ve velkém množství i u nás v Dolních Věstonicích. Z dalších připomeňme srstnaté nosorožce, velké jeleny, pratury, zubry a koně. Existovala i řada hlodavců. Z šelem to byl např. medvěd jeskynní, šavlozubý tygr, jeskynní lev, vlk, liška, hyena. rosomák aj. Bylo možné se setkat i s velbloudy a hrochy. Mastodont prý žil v Americe ještě před několika tisíci lety. Během čtvrtohor vrcholí rozvoj primátů. Od úzkonosých opic se oddělila nadčeleď Hominidea, do které patří lidoopi i lidé (hominidas). K rozvoji rodu Homo stačilo přírodě 3 miliony let. I když čtvrtohory představují v historii planety Země jen krátký časový úsek, přesto se jedná o mimořádnou epochu zrodu člověka. První doklady lidské činnosti ze starší doby kamenné jsou pazourky, pěstní klíny, kamenné sekery atp. Těmito prvními nástroji lidé opracovávali dřevo, lovili, řezali maso, ale také bojovali. Přežití všech “experimentů přírody“ vyžadovalo vždy dobrou tělesnou odolnost, nezbytné psychické schopnosti a jako ve všem i optimální souhru náhod…

Ukázka prvohorních rostlinných fosilií (plavuně, přesličky a kapradiny)
Obrázky Lepido root top od Verisimilus T.Smith609 [CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons;
Annularia Stellata od Woudloper [Public domain], via Wikimedia Commons;
Pecopteris arborescens od By Woudloper [Public domain], via Wikimedia Commons

Zdeněk Burian

Zdeněk Burian byl český malíř a ilustrátor dobrodružných knih. Proslul zejména svými paleontologickými rekonstrukcemi vymřelých zvířat a rostlin, kterým se věnoval ve spolupráci s předními odborníky. S paleontologem Josefem Augustou spolupracoval na mnoha paleontologických rekonstrukcích pravěkých zvířat a prehistorických krajin. Známé jsou zejména jeho obrazy dinosaurů, mamutů i prvních lidí. Přispěl tak k popularizaci této vědní disciplíny.

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: