Já vím, já vím, kolem nás zuří koronavirus, nesmyslná, zbytečně vyprovokovaná válka, nenávist západu proti východu, jihu i severu, a přesto mi jeden z čtenářů mých knih napsal. Cituji: »Milý příteli, když tak hezky píšete ve své knize o trilobitech o kambrické explozi, byl bych vám vděčen, kdybyste ten pojem více rozvedl. Rád bych se o té explozi dověděl něco podstatného.« A tak píši, a to přes všechny potíže, které kolem nás jsou. Třeba si uvědomíme, jak málo záleží na našich stavech myslí, konání či přání, ale spíše na vzájemném poznání sebe samých a našich bližních. Jsme v těch milionech let jen malou tečkou.
Předem předesílám, že nejsem na kambrium, a ani na starohory specialista, ale pokusím se. Co je ta kambrická exploze? Ne, není to žádný výbuch, při kterém byl rozmetán starý svět a stvořen nový. Kambrická exploze je označení pro náhlý nárůst nálezů fosílií mnohobuněčných živočichů z období kambria, zhruba před 540 až 530 miliony lety. Na tento počátek prvohor se datují první nálezy mnoha dodnes známých živočišných kmenů. K explozi života došlo ve vodě. Někteří vědci soudí, že to mohla to být i říční delta. Ale je to tak skutečně?
Pojem kambrická exploze se ujal až koncem 20. století. Hypotéz vysvětlujících kambrickou explozi je vícero. Mohlo jít skutečně o vznik nových fylogenetických linií (ačkoliv proti tomu mluví fakt, že známe některé kmeny i z prekambria. Nárůst velikosti a komplexnosti mohl způsobit nárůst kyslíku v atmosféře a vodě. Nárůst kyslíku mohly způsobit samotné organismy. Tento nárůst umožnil, že kolagen začal více vázat buňky k sobě. Za nárůstem koncentrace kyslíku mohla stát desková tektonika. Ovšem za nárůsty kyslíku nemusely být biologické či tektonické procesy, ale jen chemické cykly. Uvažuje se ale i, že je kambrická exploze možná způsobená jen zvýšením počtu organismů schopných fosilizace, tzn. že při kambrické explozi došlo jen ke vzniku dostatečně velkých živočichů s pevnou kostrou či schránkou. Jednobuněčné krytenky a nálevníci se podle nálezů objevili před 736 milióny let. Mnohobuněčné organizmy lze nalézt už před 635 milióny let, ale mohli se formovat už před 800 milióny let. Tou dobou také vzrostla koncentrace mědi, která je důležitým článkem v procesu dýchání. Mnohobuněčné organizmy se známkami pohybu však mohou být i přes 2 miliardy let staré. Jiné vysvětlení spočívá ve skutečnosti, že směrem k přítomnosti přibývá nálezů fosílií, protože je vyšší pravděpodobnost, že se tyto fosílie zachovají.
Jak vidíme, je podmínek i úvah o »kambrické explozi« hodně. Ale zdaleka to nejsou všechny. Současní vědci, kteří se zabývají problematikou hranice mezi proterozoikum (starohorami) a kambriem soudí, na základě v kambriu zvětšující se aktivitě činností živočichů vrtajících a hrabajících v mořském dnu, že na počátku kambria se změnila vrtací činnost mikroskopických organismů ve vrtací činnost organismů makroskopických, lépe řečeno mnohobuněčných. Tak byla definována hranice mezi starohorami a kambriem výskytem ichnofosilie (jde o stopy vytvořené činností živočichů) jménem Trichophycus. Hranice je stanovena v profilu hornin na poloostrově Burin v jihovýchodní části ostrova Newfoundland.
Jak známo, jsou hranice mezi jednotlivými obdobími geologické historie dány všeobecnou shodou mezi geology, kterou dnes definuje tzv. stratigrafická komise, a to na základě v danou chvíli mnoha výzkumy podloženými výzkumy. Závěry jsou v dané chvíli pro všechny geology i negeology závazné. To ovšem neznamená, že se časem nemohou vyskytnout nové poznatky, které mohou pohnout stanovenou hranicí.
Kambrium je tak prvním obdobím geologické historie, z něhož jsou známé hojné nálezy živočichů s pevnými kostrami, ať už vnějšími, tak i vnitřními, včetně strunatců. V kambrických usazeninách jsou dobře zachovány i zbytky sinic, jednobuněčných a mnohobuněčných řas. Zkameněliny tehdejších organismů se nacházejí na mnohých místech světa. Mimo jiné, i u nás.
Vraťme se však na počátek kambria k ichnofosílii Trichophycus. Měla by být výsledkem vrtavé činnosti v usazeninách mořského dna při hledání potravy. Vědci ji přičítají činnosti organismu z kmene Priapulida (česky hlavatci). Ti dostali své vědecké jméno podle řeckého boha plodnosti Priapa, který byl obvykle zobrazován jako postarší muž s obrovským penisem. Tuto nemalou podobnost odrazil do názvu jednoho druhu i švédský přírodovědec Carl von Linné, který ho nazval Priapus humanus (v doslovném překladu pyj lidský). Hlavatci jsou bilaterální nesegmentovaní červi dorůstající do velikosti až 20 centimetrů. Žijí v mořích boreálního a temperátního pásu a prorývají se dnem, v němž hledají potravu, kterou může být organický detrit, ale například i mnohoštětinatí červi. Jeden druh se dokonce přizpůsobil životu v anoxických sulfidických sedimentech na dně Baltského moře. Hlavatci jsou kmen obsahující pouze 15 žijících druhů. Jsou to výlučně bentiční (na mořském dně či v usazeninách mořského dna žijící) mořští draví živočichové, několik centimetrů velcí. Mají válcovité tělo pokryté příčně kroužkovanou kutikulou, kterou periodicky svlékají a která je schopna fosilizace. Ústa jsou na krátkém chobotu s háčky, v ústní dutině mají chitinózní zoubky. Jejich fosilní zástupci jsou známí už z kambria (nálezy z Číny a Kanady).
Jsou příbuzní mnohoštětinatým červům a také některým, primitivním, měkkýšům. Z toho důvodu používají naši, i renomovaní autoři, název »priapulidní červi,« který je pouze otrockým překladem z anglického jazyka.
Pokud je tedy ichnofosilie Trychophycus výsledkem činnosti hlavatců, musel jejich vývoj proběhnout už ve starohorách. Stejně jako dalších skupin živočichů, neboť není dost dobře možné, aby se tolik živočichů objevilo ze dne na den. Priapulidi (hlavatci) jsou poměrně dost vyspělí, mnohobuněční živočichové.
Je nepochybné, že zcela jisté zkamenělé zbytky organismů pocházejí z doby přibližně před 2,52 miliardami let z usazenin v Transvaalu v Jihoafrické republice. Následují další nálezy např. z Austrálie, nálezy stromatolitů (i u nás) a v době vzdálené od nás asi 600 milionů let se předpokládá přítomnost živočišných hub, žahavců a bilaterálně souměrných živočichů.
Horniny z jižní Číny, staré 600–570 milionů let fosfatizované zbytky vajíček a zárodků, o nichž se předpokládá, že náleží různým skupinám bezobratlých živočichů. Důležitá by mohla být ona fosfatizace.
Z doby před 575 až 550 miliony lety pochází tzv. ediakarská fauna. Byla nalezena během II. světové války v australské oblasti Ediakara německým vojenským desertérem. Vzácné nálezy ukazují na přítomnost meduzoidů, živočišných hub, žahavců, červů a členovců. Není z toho období samotná. Také u Bílého moře v Rusku, v oblasti Avalonie (Avalonie byl mikrokontinent v době prvohor, který dal vzniknout dnešním Britským ostrovům a východnímu pobřeží Severní Ameriky (území USA a Kanady), v oblasti Nama v jižní Africe, byly nalezeny organismy podobné těm ediakarským. Je zajímavé, že výskyty ediacarské fauny jsou spojeny s přítomností řas a mikrobiálních koberců a že některé organismy v nich, nebo v podložní usazenině vytvářely vrtáním chodbičky. Vědci uvádějí, že v ediacarské fauně bylo rozlišeno více než 100 druhů živočichů. Měl jsem to štěstí, že při mém pobytu na Lomonosovově universitě v Moskvě, jsem se mohl fyzicky seznámit s nálezy ediacarské fauny od Bílého moře. A pozorovat i ty vyvrtané chodbičky. Jsou věci, na které se nezapomíná! Do počátku kambria stále od konce (?) ediakarské fauny zbývalo stále ještě 8 milionů bouřlivých let.
Víte, na existenci druhů se shodnou nejen vědci, ale i většina pozorných návštěvníků přírody. Přesto hranice druhů bývají překvapivě nejasné a dějí se na nich ohromně zajímavé věci. Nejznámější definice druhu je založena na existenci reprodukčích bariér. Přesto se mnohé blízké i rozdílné druhy mezi sebou kříží. A plodně kříží. Říká se tomu propustnost či obcházení bariér. Vznikají tak linie potomků nových jedinců, kteří se mohou stát základem druhů nových. Jestliže k takové události může dojít v rámcově v minutách, co to udělá v rámci milionů let. Pomalu, a možná, že ne pomalu, se vytvářejí nové druhy. Takové, které mohou vytvářet pevné schránky, krunýře, vnitřní kostry. Je docela možné, že živočich, který zanechal stopu Trychophycus, byl výsledkem takového obejití či propustnosti reprodukční bariéry. A je velmi pravděpodobné, že nebyl sám. Bylo jich mnoho a mnozí směřovali k vytváření pevných schránek, krunýřů či koster. Osm milionů let je dlouhá doba.
Exploze života blízká tomuto období bývá dávána do souvislosti se zaledněním, kterému mohou být připisovaná hromadná vymírání, ale i rozvoj života. V chladnější vodě se totiž rozpustí více kyslíku, který je pro rozmach organismů důležitý. A těch zalednění bylo koncem starohor hned několik.
A tak jsme postupně dospěli až do kambria, prvního útvaru prvohor. Alespoň podle dnešních znalostí. Ze spodního kambria, nikoliv však z přímé hranice starohory-kambrium, byla v Číně ke konci 20. století v okolí Chenjiangu nalezena fauna jedněch z nejstarších kambrických živočichů (tzv. Chenjinagská fauna). Je starší než podobná fauna nalezená v Kanadě, která pochází ze »středního« kambria. Čínská je již ze spodního kambria. Je dokonce ještě bohatší nežli v Kanadě a obsahuje mnoho dokonale zachovalých ramenonožců, červů, lobopodů, paleoskolecidů, hub, strunatců, členovců, anomalocaridů a dalších skupin. Poskytuje nám »okno« do mořského života, a to již do spodního kambria. V ní jsou i živočichové s pevnými schránkami. Podobná, avšak druhově chudší s jen asi 50 druhy je měkkotělá fauna ze spodního kambria z jižního pobřeží Austrálie (Emu Bay Shale). I odtud je znám Anomalocaris. Jak jsem uvedl, nejsou to nálezy z přímé hranice starohory-kambrium, takže život měl k dispozici dalších několik milionů let ke svému vývoji.
Ve středním kambriu (aneb jak se dnes říká »druhém oddělení «kambria) byl život už mnohem bohatší. V Kanadě je několik lokalit s výskytem tzv. burgesské fauny (Burgess fossils) ze »středního« kambria. V černých břidlicích, které vznikly při podmořských skluzech bahna při úpatí kambrického řasového útesu, byla již na počátku 20. století nalezena fauna s vysokým podílem měkkotělých nebo slabě sklerotizovaných živočichů, či živočichů s pevnou schránkou nebo krunýřem se zachovalými měkkými částmi. Na otiscích jsou patrné některé orgány, např. střeva s pozřenou kořistí, tykadla, nožičky aj. Celkem bylo rozlišeno asi 170 druhů. Podíl měkkotělých organismů je značný (asi 85 %) a byli mezi nimi zjištěni mnohoštětinatci, lopododi, hlavatci, ramenonožci a mnoho zvláštních členovců, mezi kterými vyniká rod Anomalocaris. Tento rod byl v kambrických mořích vrcholovým predátorem s dokonalýma složenýma očima a unikátně stavěným ústním otvorem. Anomalocaris je znám i z dalších světových lokalit s unikátně zachovalými faunami kambria. Na základě nálezů měkkotělých organismů lze věrohodně rekonstruovat ekologii a potravní strategie živočichů v kambrickém moři..
Fauna z orstenů (Orsten fauna) z jižního Švédska je mladší, furongského stáří. V tmavých bituminózních vápencích, tzv. orstenech, byla zjištěna trojrozměrně zachovaná fauna členovců, paleoscolecidů a dalších skupin, často velmi drobných. K jejich dokonalému zachování přispěla druhotná fosfatizace původních organické a nemineralizované kutikuly.
Také v naší republice byly v oblasti Barrandienu, na Jinecku a Skryjsko-týřovicku, nalezeny mnohé nálezy kambrické fauny. Za zmínku určitě naleziště Medalův mlýn v Brdech, kde byly nalezeny zbytky nejstaršího společenstva makrofosílií na našem území. Reprezentují dobu pravděpodobně spodního kambria.
V kambriu však stále existovalo, i při tom množství nálezů, relativně jen málo druhů. Koncentrace kyslíku v atmosféře postupně klesala, ale zhruba před 500 milióny let prudce vzrostla, a to díky planktonu (SPICE událost), který, díky fotosyntéze, počal kyslík produkovat. Velká biodiverzifikace (evoluční radiace) nastala až v následném ordoviku (GOBE událost) přibližně před 465 miliony let, kterou způsobila změna klimatických cyklů (Milankovičovy cykly). Nárůst počtu druhů uprostřed ordoviku však »záhy« následovalo velké vymírání na hranici ordovik–silur.
Václav Ziegler
FOTO – archiv autora