Využití „semifosilních“ zdrojů energie – úspěšná strategie při krizích bioty?

Jednou z klíčových otázek při studiu krizí bioty je i tato: Jaké životní strategie jsou úspěšné v období velkých krizí a v následných obdobích oživení? Je to otázka velmi složitá a shoda nepanuje ani v tom, zda se za současného stavu znalostí máme vůbec snažit ji zodpovědět. Vždyť sám pojem globální krize bioty je komplikovaný a ne zcela vyjasněný, nemluvě o klasifikaci krizí podle jejich příčin a předpokládaných účinků na biosféru.

Komplikace při dešifrování geologického záznamu a jedinečné rysy každé z krizí velmi znesnadňují zobecnění poznatků, ačkoliv je už po desetiletí shromažďují specialisté z různých oborů: paleontologie živočichů a rostlin, stratigrafie, sedimentologie, geochemie, paleomagnetizmu atd. V rámci paleontologie by se o řešení problematiky měla pokoušet i ichnologie, studující stopy po činnosti organizmů (viz rámeček nebo podrobněji Vesmír 72, 563, 1993/10). Pracuje totiž se specifickým typem fosilního materiálu; ichnofosilie jsou přímým záznamem chování původce, a tedy i přímým záznamem životních strategií. Zdá se proto, že ichnologie by alespoň v některých případech mohla najít odpověď na otázku z úvodu článku.

Řada krizí v mořském prostředí byla v geologické minulosti způsobena snížením obsahu kyslíku ve vodě a v sedimentu. To postihlo nejvíce společenstva organizmů (převážně bezobratlých) žijících na dně a uvnitř substrátu dna (tzv. benthos). V geologických vrstvách Českého masivu jsou takovéto krize dokumentovány například na hranici ordoviku a siluru (před 420 miliony let) a ve středním devonu (před 380 miliony let). Po těchto událostech, drasticky redukujících společenstva mořského dna, se často objevuje charakteristické společenstvo potravních stop, reprezentované zejména ichnorodem (viz rámeček) Chondrites, v mladších útvarech (od druhohor) i ichnorodem Zoophycos (obr. 1). Toto společenstvo označuje Bromley (1990) jako „Chondrites – Zoophycos ichnoguild“ (ichnologický „cech“). Podle Bromleyho jsou tyto stopy výsledkem činnosti živočichů specializovaných na požírání hlubších vrstev usazeniny na dně. O problematice chondrito-zoofykových ichnospolečenstev se v poslední době velmi živě diskutuje (shrnutí přináší např. Savrda 1992). V podmínkách s normálním obsahem kyslíku se vyskytují zpravidla řidčeji, velmi hluboko uvnitř substrátu, kde je obsah kyslíku rovněž nízký. Nikoli ojedinělé jsou však i hromadné výskyty stop chondrito-zoofykového “cechu“ v horninách, které nenesou známky redukčního prostředí.

Chondrites je tvořen systémem tunelů, zpravidla o průměru několika milimetrů, které svým uspořádáním připomínají kořenový systém. Výplň tunelů je obvykle homogenní a její původ je problematický; v některých případech snad organizmus sám tunely opět vyplnil, většinou ale okolnosti nasvědčují postupnému pasivnímu zanesení materiálem, který byl právě přinášen na dno. Bez ohledu na všeobecné rozšíření a velké časové rozpětí výskytu (od konce starohor do holocénu) není přesně známa systematická příslušnost původců. Vzhledem ke značné pestrosti morfologie a rozměrů se usuzuje, že původců je více – velmi pravděpodobně mezi ně patří někteří mnohoštětinatí červi (Polychaeta) a snad i členovci (Arthropoda). Chondriti byli starými badateli z 19. století považováni za zbytky řas. V polovině 20. století se všeobecně rozšířil takový model původu chondritů, který předpokládá, že jde o stopu po požírání substrátu. Takovýchto stop prokazatelně existuje velká škála; společnou vlastností většiny z nich je snaha organizmu o co nejlepší využití potravního zdroje, a tedy o maximální nahloučení potravních sond. Chondrites se ale z tohoto schématu poněkud vymyká – naopak je patrná snaha původce o to, aby koncové větve byly v určité specifické, nikoliv však minimální vzdálenosti od sebe.

Tato okolnost zřejmě vedla A. Seilachera (4) k alternativnímu vysvětlení funkce chondritových systémů, které morfologii ichnorodu objasňuje lépe: může jít o systémy „vrtů“, vytvořené k jímání metanu a sirovodíku z redukčních sedimentů. Tyto plyny mohly být využívány k “pěstování“ endosymbiotických bakterií a tím potravně zužitkovány. Analogie nalezl Seilacher v chování současných chemosymbiotických mlžů (Solemya a Thyasira) a červů (Nereis diversicolor), kteří vytvářejí podobné, i když jednodušší a morfologicky méně propracované struktury v mořském dně.

Ichnorod Zoophycos je složitou strukturou složenou převážně z vrstviček přepracovaného sedimentu (tzv. spreiten-struktura). Skládá se z lamel, které vytvářejí spirální plochu – laminu, a z válcového tunelu v ose a na lemu lamin (obr. 1). V prvohorních usazeninách se Zoophycos vyskytuje v mělkovodním i hlubokomořském prostředí, během druhohor a třetihor je však postupně omezován na větší hlubiny. Jeho výskyt v prostředí se sníženým obsahem kyslíku je obdobný jako v případě ichnorodu Chondrites. Zoophycos často převládá v mořských jílovcích a prachovcích s velkým obsahem organické hmoty. Taxonomická příslušnost jeho původce není známa, stejně komplikovanou otázkou je i funkční vysvětlení. Nejčastěji je Zoophycos pokládán za potravní stopu (fodinichnion) produkovanou pojídači substrátu z různých skupin bezobratlých.

Občas se v chondrito-zoofykovém „cechu“ vyskytují i další stopy, Teichichnus a Trichichnus. Podle mého názoru je „plnoprávným“ členem dále Pragichnus fascis Chlupáč, 1987, popsaný ze středočeského ordoviku. Jde o systém poněkud podobný chondritovému, avšak s podstatně strmějším úklonem chodeb; celkový vertikální rozměr je až 40 cm (obr. 2). Pragichnus je znám ze světlých jemnozrnných křemenců. Ty jsou však často proloženy vrstvičkami černých jílových břidlic, které mohly být zdrojem metanu a sirivodíku; tyto plyny mohly pronikat do nadložního písčitého materiálu a tam být jímány.

Je zřejmé, že hluboké vrstvy substrátu byly samy o sobě prostředím chránícím před účinky mnohých faktorů, které způsobovaly krize. Nabízí se i teze, že původci chondrito-zoofykového “cechu“ byli při krizích natolik úspěšní mimo jiné proto, že dokázali využít ke své obživě látek „konzervovaných“ v substrátu a nebyli tolik ohroženi rozkolísáním a redukcí potravních možností daných momentálním stavem biosféry. Je-li správná teorie o jímání metanu a sirovodíku chondritovými systémy, lze hovořit i o získávání „semifosilní“ energie, což se může ukázat jako nikoliv ojedinělá strategie přežití krizí bioty.

Snad tedy má smysl pokoušet se už dnes odpovídat na shora uvedenou otázku o úspěšných strategiích při krizích. Alespoň nějakou odpověď (i kdyby to měl být jen zdánlivě nesourodý výčet aktivit a přizpůsobení zjištěný u nejrůznějších skupin živočichů i rostlin) snad dostaneme.