Dolní tok Moravy v holocénu aneb Co řeka napsala do svého archivu

Prosincový Vesmír uveřejnil příspěvek referující o záznamu v sedimentárním archivu řeky Moravy ve Strážnickém Pomoraví. Domníváme se, že bude pro čtenáře užitečné, když autorův zjednodušený pohled na komplexní problematiku říčních procesů doplníme.

Chování říčních systémů je řízeno dvěma faktory. Zaprvé je to množství vody v řekách, které je kontrolováno klimatem (množství srážek, existence permafrostu, hustota vegetace). Druhým klíčovým faktorem je spád toku. Ten je ovlivněn např. tektonickými pohyby v povodí, kolísáním úrovně mořské hladiny nebo také antropogenními zásahy v podobě napřímení říčního koryta. Dojde-li ke změně některého z uvedených faktorů, říční systém na to adekvátně reaguje. Například glaciální divočící řeka se v důsledku klimatické změny přetvoří v interglaciální meandrující tok. Říční procesy na celém světě jsou neustálým sledem periodicky se opakující eroze, destrukce a opětovného usazování sedimentů, což komplikuje srozumitelnost říčního sedimentárního záznamu. Nicméně se domníváme, že lze těmto procesům porozumět a že rekonstrukce chování říčních systémů je řešitelná i bez představ o „chaosu“ v říčním prostředí.

Psáno řekou Moravou

Říční niva – tj. území přirozeně zaplavované během povodní – je ve Strážnickém Pomoraví široká tři a půl kilometru a na délku měří asi deset kilometrů. Mezi povrchem nivy a skalním dnem údolí se skrývá až 17 m říčních uloženin, ve kterých je zapsána historie chování řeky. Sedimenty se uložily v průběhu poslední doby ledové a v současné době meziledové (holocénu).

Prvním krokem k dešifrování sedimentárního záznamu bylo, že jsme získali představu o celkové stavbě (architektuře) říčních neboli fluviálních uloženin, tedy o tvaru a uspořádání jednotlivých sedimentárních těles. Za tímto účelem jsme v nivě proměřili desítky kilometrů geofyzikálních profilů s cílem zjistit relativní elektrický odpor uloženin v různých hloubkách. Platí totiž, že čím je sediment hrubší, tím více narůstá jeho elektrický odpor. Plošná a vertikální interpretace naměřených hodnot poskytla klíčové informace o vnitřní stavbě sedimentární výplně nivy Moravy. Důležitým poznatkem bylo odhalení dílčích údolí, zahloubených do výplně nivy a později znovu vyplněných mladšími fluviálními uloženinami. Informace z archivovaných i nově provedených vrtů dodaly geofyzikálním interpretacím geologický rozměr v podobě mocností a hloubek sedimentárních vrstev a jejich složení.

Abychom mohli získaný obraz o architektuře nivních uloženin rozpohybovat v čase, odebrali jsme množství vzorků kmenů, fragmentů dřev a uhlíků na radiokarbonové a dendrochronologické datování (obr. 1) a získali tak více než 60 dat o stáří sedimentů v rozsahu 13 000 let před současností až do konce 18. století. Z vybraných vrtných profilů byly provedeny analýzy pylů rostlin, jejichž pomocí lze porozumět skladbě a změnám vegetačního pokryvu území a klimatickým podmínkám v průběhu času. Nejmladší fáze vývoje řeky od druhé poloviny 19. století byly rekonstruovány především na základě analýzy historických i aktuálních geografických a geodetických podkladů.

Z takto poskládané mozaiky informací vznikl obraz historie vývoje řeky Moravy od konce poslední doby ledové do současnosti.

Na sklonku doby ledové – 1. erozní období

Příběh začíná v době před přibližně 14 000 roky, na začátku teplého klimatického výkyvu (označovaného jako interstadiál allerød) v rámci pozdního glaciálu. Klimatická změna, následující po vrcholu poslední doby ledové, způsobila tání permafrostu a nárůst srážek. Tyto procesy vedly k trvalému zvýšení průtoku v povodí Moravy. Řeka se zformovala do podoby mohutného, široce meandrujícího toku, který se rychle zahloubil o 15 m do okolních převážně písčitých sedimentů a dále rozšiřoval své údolí. Na konci allerødského interstadiálu již existovalo na dolním toku Moravy údolí zhruba stejných rozměrů, jak ho vidíme dnes. Koryta z tohoto období, stará 13 500 let, jsou dodnes zachována při severozápadním okraji nivy ve Strážnickém Pomoraví v podobě oblouků velkých paleomeandrů, zakousnutých do přilehlých svahů tvořených písky. Z této doby zůstaly zachovány pro meandrující tok typické tzv. scroll bary – obloukovité písčité hřbítky ukládané na vnitřním břehu při zvětšování meandru (obr. 2).

Doba ledová se však ještě naposledy přihlásila o slovo v podobě chladné oscilace zvané mladší dryas (zhruba 13 000 až 11 500 let před současností) a krajina kolem Moravy opět zamrzla. Říční aktivita v mrazivé tundře ochabla a dominantní role se ujal vítr. Na základě analýzy pylů a rozsivek z nivních sedimentů víme, že na přelomu allerød/dryas existovaly v nivě Moravy jezerní laguny s podmínkami, jaké dnes panují v alpských jezerech.

Konec vlády mrazu a větru – 2. erozní období

Pokračující klimatická změna na hranici glaciál/ interglaciál měla za následek zintenzivnění říční eroze. Okolní chladná tundra, reprezentovaná vrbou, pelyňkem a šáchorovitými bylinami, se postupně měnila v otevřenou borovicovo-březovou tajgu. Po krátké reaktivaci pozdně glaciálních meandrů při okraji údolí opustila řeka tento prostor a přesunula své koryto více do centra nivy. Zhruba v místě dnešního toku Moravy se raně holocénní tok intenzivně zahloubil do podložních naplavenin a místy až do třetihorních jílů, tvořících skalní dno údolí. Před deseti tisíci roky, v období zvaném boreál, bylo koryto Moravy zaříznuto do hloubky až 17 m pod současný povrch nivy. Šířku tohoto zahloubeného údolí lze na základě geofyzikálních měření odhadnout asi na 500 m. Dnes žádné takové „údolí uvnitř údolí“ v ploché nivě Strážnického Pomoraví nevidíme, protože je zakryto povodňovými sedimenty z mladších období.

Klimatické optimum holocénu – období akumulace sedimentů v nivě Moravy

Meandrující říční styl Moravy dominoval během klimatického optima (atlantik, 9000 až 5500 let před současností) s převládajícím stabilním teplým a vlhkým klimatem. Zahloubené údolí z časného holocénu bylo postupně vyplněno jílovitými sedimenty. V okrajových, výše položených částech nivy tyto uloženiny logicky chybí. Radiokarbonová stáří sedimentů ukazují, že povodňová sedimentace v celé šíři nivy se obnovila na počátku subboreálu (před zhruba 5000 roky). Morava získala podobu větvícího se (anastomózního) toku se sítí říčních ramen, jejichž klikatící se relikty jsou dodnes patrné na polích daleko od současného koryta. Jedno z hlavních ramen větveného říčního systému přetrvalo až do první poloviny 20. století jako Malá Morava.

Pro tento říční styl je charakteristická převládající vertikální agradace (nanášení) jemných povodňových sedimentů v blízkosti říčních koryt i v celém prostoru nivy. Podle pylových analýz byla v nivě rozšířena smíšená doubrava (dub, lípa, jasan, líska) společně s borovicí. Ke konci subboreálu převládla v nivě olše a v blízkém okolí se nacházel bučino-jedlový les. Do této doby též spadá první pylový záznam o činnosti prehistorického člověka, který v nivě zakládá menší pastviny.

Zhoršování holocénního klimatu – 3. erozní období

Na konci subboreálu došlo k další, klimaticky řízené změně v říčním režimu, která vyústila v nové zahloubení koryta, Nevíme, zda šlo o více erozních fází, přerušovaných akumulací uloženin v období zhruba 2500 př. Kr. až do přelomu letopočtu, nebo o více méně souvislé zahloubení toku v době asi 1500 let př. Kr. do stejné doby. Jisté však je, že se řeka zahloubila minimálně o 5 metrů pod dnešní povrch nivy do převážně jemnozrnných uloženin z období atlantiku a subboreálu, které při tom z větší části vzaly za své. Proto v nivě nacházíme poměrně málo sedimentárních dokladů z této doby. Šířka říčního zářezu byla zhruba 300 až 500 m.

Nejmladší akumulační období

Během následujících patnácti set let se vzniklé údolí opět vyplňovalo sedimenty meandrujícího toku. Uloženiny z tohoto období jsou odkryty ve vysokých březích podél dnešního koryta Moravy, a můžeme je tedy pohodlně studovat. Jsou to převážně jemnozrnné povodňové hlíny, ukládané mimo koryto, ve kterých jsou pohřbena stará říční koryta včetně jesepních (nánosových) valů. Z této zhruba 4 metry mocné vrstvy naplavenin pochází 70 % získaných údajů o radiokarbonovém stáří sedimentů, přičemž největší množství dat spadá do období od 11. do 17. století. Z toho usuzujeme na zvýšení dynamiky toku od konce prvního tisíciletí.

Příčinou byla patrně kombinace klimatických vlivů (např. končící středověké klimatické optimum a následující malá doba ledová) a lidské činnosti v povodí, která v té době začala sílit. Dokládají to pylová spektra, podle kterých je počátek pěstování obilovin na strážnické nivě doložen kolem přelomu letopočtu. Žďáření, pastva a zemědělství nabývají na intenzitě od 12. století, což indikuje například zvýšená koncentrace uhlíků v povodňových sedimentech.

Ve středověku protékala Morava Strážnickým Pomoravím dvěma říčními rameny. Vedlejší rameno, původně součást rozvětvené řeky z období atlantiku a subboreálu, probíhalo při jihovýchodním okraji nivy (tzv. Malá Morava či Morávka). Při zvýšených vodních stavech voda proudila i ostatními průtočnými koryty v centru nivy. Ve třicátých letech 20. století proběhly na řece i v nivě zásadní vodohospodářské úpravy. Morávka zanikla a místo ní byl vybudován Baťův kanál s řízeným průtokem. Koryto Moravy bylo na několika místech napřímeno a vytěžený materiál byl využit na stavbu protipovodňových hrází. Říčka Velička byla svedena do koryta Moravy a síť melioračních struh odvedla vodu z nivy do řeky.

Soustředění veškerého toku do jediného zkráceného koryta mělo za následek jeho rozšíření o 50 % a zahloubení zhruba o 3 m pod úroveň nezregulovaného toku. Rychlost boční eroze (tvorba meandrů) se téměř zdvojnásobila. Když se řeka při povodni vylévá ze břehů, ukládá podél nich písčitý agradační val. Průměrná vertikální rychlost sedimentace na gradačním valu za posledních 50 let se v těsné blízkosti koryta Moravy pohybuje okolo 6 mm za rok, avšak se zvyšující se vzdáleností od řečiště rychlost agradace exponenciálně klesá.

Řeka Morava je od třicátých let minulého století spoutána protipovodňovými hrázemi, mezi nimiž se dnes odehrává většina říčních erozních i akumulačních procesů. I přes tento „handicap“ však patří tok Moravy ve Strážnickém Pomoraví k jednomu z posledních úseků Moravy, kde lze sledovat přirozené chování řeky ve všech jeho proměnách.

Poznámka: Rekonstrukce říčních procesů Moravy byla financována grantovou agenturou AV ČR projektem „Vztahy mezi klimatem, antropogenní činností a erozí krajiny zaznamenané v přírodních archivech Strážnického Pomoraví“. Zvláštní poděkování zaslouží Dr. Helena Svitavská-Svobodová z Botanického ústavu AV ČR, v. v. i., za náročné analýzy pylových spekter a jejich paleovegetační interpretace, Dr. Ivo Světlík z Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v. v. i., za provedení spolehlivých radiokarbonových datování, Ing. Michal Rybníček z Mendelovy Univerzity v Brně za dendrochronologické analýzy, Dr. Vojtěch Beneš z firmy G Impuls za geofyzikální měření a interpretace a profesor Tomasz Kalicki z Univerzity Jana Kochanowskiego za obětavou spolupráci při výzkumu.