Aralské jezero

Aralské jezero bylo před padesáti lety čtvrtým největším jezerem světa. Jednolitá vodní plocha vyplňující území o rozloze téměř celé České republiky se postupným snižováním hladiny rozdělila na několik menších vodních ploch. Je možné v hlubší minulosti jezera najít stopy objasňující příčiny současné ekologické katastrofy?

Za všechno člověk nemůže

Vysychání Aralského jezera představuje pro mnohé typický příklad člověkem způsobené ekologické katastrofy. Bylo proto docela překvapivé, když nedávno obnažené břehy mizejícího jezera začaly vydávat svědectví o bývalém středověkém osídlení. Jak je možné, že byla hladina před několika staletími tak nízko jako dnes? Změny v Aralském jezeře za posledních 50 let jsou dobře prostudované a známé i široké veřejnosti (viz předchozí díly, Vesmír 90, 82, 2011/2 a 90, 148, 2011/3). Jak se ale měnila tvář Aralského jezera v průběhu posledních tisíciletí? Díky intenzivní vědecké práci už víme, že Aralské jezero v minulosti vysychalo dokonce opakovaně. Logicky se tak nabízí otázka, nakolik jsou změny v jezeře opravdu zaviněné člověkem. Klimatické a antropogenní vlivy se v tomto případě odlišují podobně nesnadno jako příčiny současného globálního oteplování.

Vodní bilancování

Aralské jezero je bezodtoké tektonické jezero ležící v oblasti se semiaridním až aridním klimatem, trpí tedy nízkými srážkami a vysokým výparem. Už z toho je zřejmé, že jeho hladina nebude v čase stálá. Pro bezodtoká jezera je charakteristické kolísání hladiny jako výsledek jemného vyvážení výparu na straně jedné a srážek a přítoků na straně druhé. Jezera v závislosti na klimatických podmínkách zcela přirozeně vznikají a zanikají: nejběžnějším příkladem mohou být četná ledovcová jezera nebo solná příbřežní jezera. U Aralu je však potřeba pracovat s většími měřítky. Povodí dvou nejvýznamnějších přítoků, Amudarji a Syrdarji, zaujímá velmi rozsáhlé území, jehož vodní režim ovlivňují složité klimatické systémy: indické monzuny a sibiřská tlaková výše. Situace v Aralském jezeře je tedy odrazem stavu širšího regionu. Pokud by se jezero ukázalo jako dobrý klimatický archiv, bylo by možné studiem jeho minulého vodního režimu významnou měrou přispět k naší představě o vývoji klimatu přinejmenším ve Střední Asii.

Zásadní otázka je, zda hladina Aralského jezera při dlouhodobém zvýšení teploty klesala, nebo se naopak oteplením zvedala. Vzroste-li teplota, v oblastech pramenů obou přítoků masivně odtávají ledovce, ale zároveň vzrůstá odpar v celém povodí včetně jezerní plochy. Naopak v chladnějším období narůstají ledovcové masy a zadržují tavnou ledovcovou vodu potenciálně tekoucí do Aralského jezera a odpar je zase nižší. Která strana bilance převažovala? Odpověď lze nalézt například v sedimentárním záznamu nebo v jiných „hmotných“ archivech.

Různé přístupy ke studiu historie jezera

Naše znalosti o proměnách Aralského jezera se opírají zejména o tři typy studií: archeologické, geomorfologické a (paleo)klimatologické. Každý z uvedených oborů využívá jiný studijní materiál a odlišné metody. Z archeologických průzkumů a historických pramenů vyplývá, že lidé žijí v oblasti nepřetržitě už nejméně osm tisíc let. Nejstarší doložené zavlažovací systémy pocházejí z druhého tisíciletí před Kristem. Nelze tedy dát do přímé souvislosti zjištěné snížení hladiny Aralského jezera za posledních několik tisíc let pouze s klimatem. Podrobným studiem a datováním nalezišť starých sídel obnažených ustupující vodou archeologové vytvořili ucelený přehled poklesů hladiny v minulosti (obr. 6). Geomorfologové vyřešili stejný problém pospojováním zbytků sedimentů a teras nalezených v terénu (rovněž obr. 6), které po sobě v minulosti zanechalo jezerní pobřeží a přítoky, ale čitelnost terénu komplikuje tektonická aktivita území.

Sedimentární záznamy umožňují rekonstrukci hlubší minulosti. Vždy je však na místě dát nalezené informace do souvislosti s dalšími klimatickými archivy. Tento postup jsme zvolili i pro naši několikaletou studii, prováděnou v Ústavu anorganické chemie AV ČR, v. v. i., v Řeži, která vznikla díky spolupráci s GeoForschungsZentrum v Postupimi u Berlína. Studovali jsme sedimentární jádro, pocházející ze severní části Západní pánve Aralského jezera, které bylo na první pohled velmi atraktivní, tedy alespoň pro přírodovědce – krásný šedý až namodralý jíl, místy tmavší, místy s bělavými, hrubšími vrstvami a s několika horizonty bohatými na mušle. Co všechno se dá z takového sedimentu vyčíst? Pokud si člověk dá tu práci a chodí se svým „bahýnkem“ od přístroje k přístroji, vysedává týdny u mikroskopu nebo spektrometru, dostane řadu různých grafů a hodnot, z nichž se dá vyčíst minerální nebo prvkové složení a také zástupné (proxy) hodnoty, odpovídající celkové biologické produktivitě jezera (například koncentrace chlorofylu).

Pro stanovení poklesu jezerní hladiny mají velký význam polohy a druh vysrážených solí, protože je podle nich možné odhadnout salinitu. Uložení solí v sedimentu, který jsme studovali, neodpovídá předpokládané učebnicové sekvenci uhličitany – sírany – chloridy, jež je typická pro většinu přirozeně vysychajících vodních ploch. Jako ukazatele nízké hladiny nám tak posloužily vrstvy sedimentu s vysráženým sádrovcem. Tyto intervaly jsme doplnili výsledky z interpretací ostatních metod, zejména rozsivkové analýzy (viz rámeček), a vytvořili nezávislý model pohybů jezerní hladiny. Právě rozsivková analýza je dnes při rekonstrukci vývoje prostředí a klimatu v historické minulosti velkým hitem a neselhala ani v případě Aralského jezera.

Měli jsme tedy minimálně tři nezávislá řešení stejného problému. Nejprve jsme se nechali svést na scestí použitím dnes populárního přístupu „automatického“ přepočtu složení rozsivkových společenstev na salinitu, ale výsledky nebyly uspokojivé. Proto jsme nakonec přijali holističtější přístup, při kterém do sebe musejí zapadnout všechny informace a interpretace jako v tradiční detektivce Agathy Christie.

Jak velké bylo největší Aralské jezero?

Podobně jako bylo území dnešní Sahary ještě před 8500 lety zelené a změnilo se v poušť vlivem klimatických a dalších změn (Vesmír 88, 166, 2009/3), tak i oblast Aralského jezera byla v době holocénního klimatického optima jiná. Při trojnásobně intenzivních srážkách pozbývalo území dnešní nehostinnosti a není divu, že oblast byla již v té době hojně osídlená. Před 7500 lety hovoříme o tzv. období Velkého Aralu, ale jeho tehdejší velikost je dnes předmětem živých sporů. Pře se vede zejména o případnou existenci terasy I v úrovni 72 m n. m. (obr. 4A), což je nad současným stavem více než o 45 výškových metrů. Nejnovější geomorfologické modely existenci terasy I popírají s vysvětlením, že by se voda přelila do Kaspického moře, a nabízejí střídmější hypoteticky možnou maximální hladinu 65 m n. m. (obr. 4B), nebo se dokonce přiklánějí k maximu na pouhých 55 m (obr. 4C), což je jen o 2 metry výše než r. 1960 (obr. 4D). Tyto změny jsou dosti podstatné, protože každý výškový metr znamená v některých částech jezera rozliv hladiny o kilometry. Naše výsledky rozsivkové analýzy by terasu I spíše podpořily, protože jsme našli druhy zaznamenávané pod překvapivě vysokým vodním sloupcem. Vysvětlení nabízí tektonický výzdvih celého území, který mohl být za poslední dva tisíce let až o 20 m. Díky výzdvihu tedy mohla být hladina na dnešních 72 m n. m., aniž by došlo k přelití vody do Kaspického moře.

Co se dělo v posledních tisíciletích?

Na poslední dva tisíce let, které nás asi nejvíc zajímají, se zaměřuje několik nedávných studií. Vynořuje se již poměrně podrobný obraz. Téměř všichni se shodnou na čtyřech významných úbytcích objemu jezerní vody (obr. 6). Bohužel mezi jednotlivými autory není shoda v datování, délce trvání ani v intenzitě jednotlivých epizod. K nesrovnalostem velkou měrou přispívá nejistota v datování (viz rámeček).

Největší shoda panuje u nejstaršího dobře doloženého ústupu jezerní hladiny, které se odehrálo na počátku našeho letopočtu (asi 0–400). Jezero tehdy mělo hladinu stejně nízko jako dnes. Příčiny jsou zřejmě dvojí – dlouhodobě sušší a chladnější klima, ale také využívání vody z přítoků Peršany, jimiž byla Amudarja zcela odkloněna a do jezera nevtékala. Podobně jako dnes není jasné, jakou poměrnou roli hrálo zavlažování a jakou dobové klimatické změny.

Podruhé významně poklesla hladina v období 900 až 1350 po Kr. (datování se liší podle různých autorů). Pylové záznamy hovoří o vysychání okolí Aralu mezi lety 900–1200. Ve 12. století opět zasahuje do vodní bilance člověk, a to převedením toku Amudarji do jezera Sarykamyš jižně od Aralského jezera. Aral tehdy znovu sytil pouze jeden přítok. V historických pramenech lze dále nalézt dvě významné události datované k roku 1220 a spojené s opětovným napojením Amudarji do Aralského jezera: zneškodnění zavlažovacích systémů při invazi Mongolů a velké zemětřesení. Nicméně Kerderská civilizace, která po sobě zanechala stopy na úrovni 32 m n. m. (stav srovnatelný s rokem 2001), ve 13. století poničené hráze a zavlažovací systémy ještě obnovila. Na nízký stav jezerní hladiny v 15. století lze usuzovat například z map z r. 1490 používaných Kryštofem Kolumbem, kde je Kaspické moře detailně zakresleno, ale Aralské jezero chybí. Záznam z roku 1415 hovoří o spojení velké části Syrdarji s Amudarjou. Severní přítok tehdy obtékal jezero po jeho jihovýchodním okraji, a řeky pak společně ústily do Kaspického moře. Ať už byly příčiny změn koryt přirozené nebo umělé, je jisté, že významným způsobem ovlivňovaly hydrologický režim jezera a jejich vzájemné působení ztěžuje odhalení příčin kolísání jezerní hladiny.

Nejvíce se odhady liší v časovém období třetího nízkého stavu jezera. Zatímco data z naší laboratoře omezují jeho trvání jen na 15. století, ostatní autoři stanovují začátek na pozdější dobu a trvání prodlužují dokonce až do poloviny 19. století. To ovšem hrubě nesouhlasí s mapou z r. 1853, v níž je Aralské jezero detailně zakresleno s vysokou hladinou. Po skončení regresní fáze byla tvář Aralu prokazatelně velmi podobná té, kterou známe z první poloviny minulého století (obr. 4D).

Vliv člověka na Aralské jezero je složité odlišit od přirozených procesů v povodí. Předpokládáme, že při zhoršení klimatických podmínek v okolní pouštní krajině má člověk pochopitelnou snahu zvýšit rozsah zavlažování, a tudíž urychluje přírodou nastartované procesy. Rovnováha mezi srážkami a odparem by se pravděpodobně posouvala na stranu odparu i bez intenzivního sovětského zavlažování, neboť průměrná teplota povrchu planety v posledních 60 letech stále roste. Kromě toho všechny současné klimatické modely předvídají pokračující vysychání rozsáhlých oblastí Asie, ohrožených suchem už dnes.

Studium Aralských sedimentů nám umožnilo datovat období poklesu hladiny za poslední dvě tisíciletí, ale neuměli jsme rozlišit vlivy tektonické aktivity, lidských zásahů a regionálních nebo globálních klimatických změn. Jsme přesvědčeni, že ani vývoj prostředí, ve kterém budeme žít ve 21. století, nebude řízen rovnicí o jedné neznámé a že přinese další překvapení. Do budoucna si tedy můžeme být jisti, že se tvář Aralu bude dále podstatně měnit.

Poděkování: Děkujeme Kateřině Novotné za její práci na analýze aralských jezerních sedimentů v GFZ v Potsdamu, kterou nám umožnila přístup k tak zajímavému studijnímu materiálu.