Fluviální procesy

Geomorfologie je věda, zabývající se studiem tvarů, geneze a stáří zemského povrchu. Termín geomorfologie v dnešním smyslu poprvé v literatuře použil americký geolog W. J. McGee v roce 1893. Geomorfologie jako samostatná věda má svůj objekt, předmět, teorie a metody. Geomorfologie v mnoha ohledech stojí na hranici mezi geologií a geografií.

Objektem geomorfologie je reliéf povrchu naší planety - georeliéf. Georeliéf je svrchní plocha zemské kůry. Je to veličina nehmotná, hmotný je nositel, tj. horniny zemské kůry. Formu ovšem nelze oddělit od nositele, tj. hmoty, a proto reliéf zemského povrchu úzce souvisí s vlastnostmi hornin zemské kůry, s jejich uložením ap. Georeliéf je současně plochou, na níž dochází ke vzájemnému styku vnitřních (endogenních) pochodů působících v nitru naší planety a vnějších (exogenních) pochodů, jejichž působení je podmíněno hlavně energií Slunce. Oba typy pochodů působí proti sobě a vzhled georeliéfu je výsledkem dialektického protikladného působení obou typů pochodů (viz dále 3. kapitola - horninový cyklus). Působení geomorfologických pochodů je dále ovlivňováno zemskou gravitací, silami vyvolávanými působením Měsíce, Slunce a dalších planet a změnami úhlové rychlosti otáčení Země kolem její osy. V poslední době se na modelaci georeliéfu stále více podílejí vlivy lidské společnosti (viz 12. kapitola).

Výsledkem působení uvedených pochodů jsou nerovnosti georeliéfu. Vyvýšeniny vystupující celkově nad hladinou světového oceánu označujeme jako pevniny a povrch zemské kůry na pevninách nazýváme pevninským (subaerickým) georeliéfem. Sníženiny georeliéfu jsou zaplněny vodami světového oceánu a povrch zemské kůry na jeho dně označujeme jako podmořský georeliéf (obr. 1.1 a 7.1).

Obr. 1.1 Zemský georeliéf je značně složitý a rovněž rozložení kontinentů a oceánů je velmi nerovnoměrné. Celkové převýšení mezi nejhlubším místem oceánů (Marianský příkop - 11034 m) a nejvyšším místem kontinentů (Mt. Everest - 8848 m)dosahuje téměř 20 km. Celkový pohled na Zemi sestaven v aplikaci NASA WordWind 3.1.1 - http://worldwind.arc.nasa.gov

Georeliéf je značně složitý a skládá se ze složek různého vzhledu, původu i stáří. Předmětem geomorfologie je pak řešení vztahů v rámci objektu, tj. vazeb mezi složkami georeliéfu. Geomorfologie studuje georeliéf jako jednu ze složek (geosfér) krajinné sféry (spolu s atmosférou, hydrosférou, kryosférou, pedosférou, biogeosférou a socioekonomickou sférou). Tyto složky krajinné sféry nejen působí na georeliéf, ale i sám reliéf zemského povrchu působí na tyto složky a přes ně zpětně na sebe.

Geomorfologie jako věda má proto úzké vztahy jak k ostatním geografickým vědám, tak k dalším vědám o Zemi. Tradiční úzké vztahy má s geologií a geofyzikou.

Georeliéf je složitý. Skládá se z velkého počtu různě organizovaných složek, které jsou navzájem spojeny bezprostředními a zpětnými vazbami. Současná geomorfologie proto chápe georeliéf jako systém středního měřítka, který tvoří součást globálního (planetárního) systému krajinné sféry. Georeliéf tedy chápeme jako jednotný soubor navzájem souvisejících prvků a složek, jako jsou svahy, údolí, horské hřbety ap. Georeliéf je však více než pouhý souhrn těchto prvků a složek a tvoří celek vůči svému okolí (prostředí). Prostředím systému jsou jednak další geosféry krajinné sféry, tj. atmosféra, hydrosféra, kryosféra, pedosféra, biogeosféra a socioekonomická sféra a jednak jádro a plášť a kůra Země (viz dále 3. kapitola, obr. 3.5). Jednotlivé složky georeliéfu pak představují systémy (geosystémy) nižšího řádu. Rozlišujeme proto např. tektonické, svahové, fluviální, kryogenní, eolické, marinní a další geomorfologické systémy. Geomorfologické systémy jsou vázány na stykovou plochu mezi litosférou a dalšími výše uvedenými složkami krajinné sféry. Proto tvoří část geografických systémů (geosystémů) krajinné sféry.

Složky geomorfologických systémů jsou jednak hmotné (např. hornina, voda v řece, vzduch), jednak nehmotné (tvar). Tvar je však vždy závislý na nositeli, a proto vzájemně tvoří jeden celek. Studujeme-li např. tvar svahu jako exogenní geomorfologický systém, musíme uvažovat nejen vnější pochody (ploužení, splach, soliflukci), které svah modelují, ale současně i horniny, na nichž tyto geomorfologické pochody působí. Mezi složkami geomorfologických systémů totiž existují hmotné, energetické a informační vazby, které způsobují přenášení hmoty, energie a informace od jedné složky ke druhé. Příkladem hmotné vazby je vazba mezi svahem a vodním tokem. Zvýší-li se odnos na svahu, začnou do vodního toku postupovat úlomky hornin, písek a tím se změní geomorfologický režim vodního toku, tj. vodní tok začne usazovat tento materiál v korytě, aby zvýšil sklon koryta a mohl odnést zvýšené množství materiálu. Podobně při změně podnebí, zvýší-li se přísun sluneční energie do zvětralinového pláště, mění se mechanické (fyzikální) zvětrávání na chemické zvětrávání, které je energeticky náročnější.

Z výše uvedeného vyplývá, že geomorfologické systémy jsou otevřené systémy, které přijímají a vydávají hmotu, energii a informaci. Významné v geomorfologických systémech jsou zpětné vazby a v nich opětně negativní zpětné vazby, které způsobují, že geomorfologické systémy jsou autoregulační geosystémy. Znamená to, že geosystémy se snaží dosáhnout stavu rovnováhy, který se projevuje buď stálostí struktury systému (např. stejným počtem přítoků vodního toku), nebo stálým vstupem a výstupem ze systému. Již dříve inženýři a geomorfologové rozpracovali teorii profilu rovnováhy vodního toku, která vyjadřovala rovnováhu mezi průtokem, množstvím materiálu v toku a sklonem koryta toku. Řada otázek zůstala sice nejasná (např. může-li být vodní tok v rovnováze při velkém sklonu koryta nebo mohou-li být lomy sklonu v podélném profilu toku ve stavu rovnováhy ap. Nicméně tato teorie byla prvním příkladem autoregulace geomorfologických systémů.

Struktura geomorfologického systému je tvořena jednak složkami systému, jednak vazbami mezi nimi. Může být jak horizontální (např. koryto řeky, povrch údolní nivy, mrtvé rameno a svah údolí), tak vertikální (skalní horniny v podloží nivy, štěrky údolní nivy a koryto řeky). Podle struktury můžeme rozlišit geosystémy morfologické, kde se složky nacházejí vedle sebe (např. horské hřbety a mezi nimi mezihorská kotlina), nebo systémy kaskádové, kde je jeden systém spojen kaskádou hmoty a energie s jiným systémem (např. svah dodávající materiál do řeky je spojen tímto vodním tokem se systémem delty, kde se tento materiál ukládá).

V důsledku vstupu a výstupu hmoty, energie a informace reagují geomorfologické systémy na podněty z okolí. Již výše jsem se zmínilo reakci vodního toku na zvýšený přínos materiálu ze sousedního geosystému, tj. ze svahu. Způsob reakce systému na podněty nazýváme chováním systému. Každý podnět vyvolává v systému určitou reakci. Geomorfologické systémy však zpravidla reagují na podnět až po uplynutí určitého časového úseku, který nazýváme doba odezvy. Doba odezvy může být značně rozdílná v závislosti na intenzitě podnětu, druhu geomorfologického systému ap. Např. po zaříznutí říčního údolí může napětí ve skalních horninách na svazích narůstat po delší dobu, než dojde ke zřícení hornin ze svahů do údolí. Čas potřebný k tomu, aby systém po změně (reorganizaci) dosáhl nového stavu rovnováhy, se nazývá relaxační čas. Relaxační čas je u geomorfologických systémů rovněž značně odlišný. Např. ke změnám koryta řeky v závislosti na změnách srážek a průtoku dochází téměř okamžitě, a nový rovnovážný stav se proto ustaluje poměrně rychle. Změna tvarů svahu však vyžaduje značně delší časový úsek. V závislosti na délce relaxačního času se mohou v systému vyskytovat vedle složek již přizpůsobených novým podmínkám (tzv. harmonických složek) i prvky dis¬harmonické, tj. takové, které přežívají z dřívějšího stavu systému. Vzhledem k dlouhému relaxačnímu času georeliéfu jako celku mohou tak mít jednotlivé
subsystémy různě dlouhé relaxační časy a georeliéf tak může tvořit mozaiku harmonických a disharmonických složek (tzv. polygenetický georeliéf).

Geomorfologické systémy jsou dynamické geosystémy, do kterých neustále vstupují hmota (např. voda), energie a informace, procházejí jimi a zase vystupuje. Hmota probíhá geomorfologickými systémy s velkou efektivností a v podstatě se nemění. Průchod energie systémem je však spojen s jejími četnými proměnami. Zdrojem energie pro geomorfologické systémy je jednak Slunce, jehož zářivá energie je zdrojem pro fungování všech vnějších (exogenních) geomorfologických pochodů; jednak energie přicházející ze zemského nitra (např. geotermální energie), která je zdrojem pro fungování endogenních (vnitřních) pochodů. Endogenní geomorfologické pochody vytvářejí v georeliéfu gradienty, které se např. při výzdvihu horského pásma projevují jako zdroje energie v rámci georeliéfu (např. vznikem energie polohy v důsledku výzdvihu horninového masívu do větší nadmořské výšky).

Změny přísunu energie do systému georeliéfu se projevují v dynamice georeliéfu, tj. ve změnách průběhu geomorfologických pochodů, při nichž se nemění struktura geosystému. U nás jsou to např. změny v intenzitě, případně i směru průběhu geomorfologických pochodů při střídání ročních období. Změny v průběhu geomorfologických pochodů, které vyvolávají změnu struktury geosystému (např. v důsledku změn podnebí, tektonického výzdvihu nebo poklesu terénu, zemětřesení), nazýváme vývojem georeliéfu. K vývoji geosystému zpravidla dochází při přechodu geomorfologického systému z jednoho rovnovážného stavu do druhého, to znamená při překročení tzv. prahu. K překročení prahu pak často dochází při mimořádných stavech a katastrofických jevech (např. mimořádných lijácích, povodních, zemětřesení ap.).

Systémový přístup ke studiu georeliéfu přinesl do geomorfologie některé nové aspekty, jako studium georeliéfu jako složitého celku (jednotky), důraz na studium vazeb v rámci georeliéfu, důraz na studium geomorfologických pochodů a vazeb mezi pochody a tvary ap.

Přístup ke studiu georeliéfu jako systému je dnes jednou z vedoucích koncepcí v geomorfologii.

Obecná geomorfologie se zabývá obecnými zákonitostmi vzhledu, geneze a stáří georeliéfu a jeho jednotlivých složek v měřítku celé planety. Obecnou geomorfologii je možné dále rozdělit na dílčích vědních disciplin.

Strukturní geomorfologie se zabývá řešením vztahu mezi morfostrukturami a povrchovými tvary georeliéfu. Pod pojmem morfostruktura rozumíme strukturně geologický základ, který zahrnuje jednak horniny, jednak vlivy starších deformací (uložení hornin, chemické vlastnosti, fyzikální vlastnosti, rozpukání ap.). Na tomto základě pak vlivem neotektoniky a klimaticky podmíněných pochodů vzniká georeliéf. Strukturní geomorfologie je tak styčným odvětvím s geologií a geofyzikou.

Klimatická geomorfologie studuje rozdíly vývoje georeliéfu v klimatických oblastech, které se vyznačují příznačnými soubory vnějších (exogenních) geomorfologických pochodů závislých na podnebí (tzv. klimatomorfogenetické oblasti). K důležitým poznatkům klimatické geomorfologie patří zejména poznání proměnlivosti odolnosti hornin v závislosti na souborech exogenních geomorfologických činitelů kontrolovaných podnebím. Klimatická geomorfologie vyvozuje z povrchových tvarů odnosové podmínky, které pak připisuje určitým klimatickým poměrům, aby nakonec právě z těchto klimatických poměrů vysvětlila povrchové tvary.
Přitom je analýza vlivu podnebí na povrchové tvary značně složitá. V každé klimatomorfogenetické oblasti sice vznikají svérázné povrchové tvary, současně však existují nesčetné kombinace mezi vlivy podnebí a vlivy morfostruktury na vývoj povrchových tvarů, které mohou vést ke vzniku stejných tvarů i v různých klimatomorfogenetických oblastech. Vedle makro klimatu je třeba počítat i s vlivy mezoklimatu a mikroklimatu.

Dynamická geomorfologie se věnuje studiu jednotlivých geomorfologických pochodů. Studuje průběh geomorfologických pochodů prostřednictvím

b) sedimentů vznikajících při vývoji georeliéfu (tzv. korelátní sedimenty),

Paleogeomorfologie se zabývá studiem georeliéfu minulých geologických období, jeho vzhledu, geneze, stáří a zákonitostí vývoje. Jde tedy o studium

b) reliéfu nejdříve pohřbeného a pak znovu obnaženého (tzv. exhumovaný reliéf),

c) rekonstruovaného reliéfu, tj. georeliéfu teoreticky rekonstruovaného na základě uchovaných zbytků.

Paleogeomorfologie studuje i procesy, které působily při vývoji georeliéfu v minulosti, protože - jak již bylo uvedeno - vzhledem k vývoji krajinné sféry nelze neohraničeně používat v paleogeomorfologii princip aktualismu.

Antropogenní geomorfologie studuje povrchové tvary vytvořené činností lidské společnosti (tzv. antropogenní tvary) a pochody, které způsobují jejich vznik a vývoj (tzv. antropogenní geomorfologické pochody).

Aplikovaná geomorfologie se zabývá vztahem mezi georeliéfem a socioekonomickými objekty, které vznikají činností lidské společnosti (doly, silnice, přehrady, ap.) s cílem nejlepšího využití zvláštností georeliéfu v činnosti lidské společnosti. Součástí aplikované geomorfologie je i inženýrská geomorfologie, která je geomorfologií aplikovanou při řešení problémů při výstavbě sídel, dopravních staveb, vodních staveb, ap.

Geomorfologie používá jak pracovní varianty spisovného jazyka v podobě mluvené i psané, tak i svého speciálního odborného jazyka. Řada souborných termínů, jako např. údolí, propast, pláž, používaných v geomorfologii, se vyskytuje v běžně mluveném jazyce. V lidové mluvě jsou nezřídka pojmenování významově neurčitá a jejich obsah je proměnlivý podle oblastí. Příkladem mohou být pojmenování jako kopec, hora, vrchy apod. V rovinném území je i nevysoká vyvýšenina označována jako hora, ve vrchovinném nebo horském území nese i vysoká vyvýšenina označení kopec. Proto geomorfologie používá pro vědecké vyjadřování svých normovaných termínů nebo hledá dokonce i nové termíny, aby nedocházelo k nepřesnostem. Geomorfolog proto musí být schopen stanovit, která pojmenování z hovorové řeči je účelné používat ve styku vědeckém, tj. jaké odborné termíny a pro které pojmy si geomorfologové musí termíny nově tvořit. Nově si musí tvořit termíny tam, kde geomorfologie pracuje s pojmy, které v nevědeckém myšlení nejsou známy. Řadu termínů přejímá geomorfologie od jiných věd. Např. od petrografů přejímají geomorfologové základní klasifikaci hornin. Při použití v geomorfologickém výzkumu si však např. geomorfologové sami musí provést klasifikaci geomorfologické hodnoty hornin vzhledem k typu podnebí.

Geomorfologie si však vytváří i své speciální názvosloví, a to jak obecné, tak i speciální geomorfologické. Obecným názvoslovím rozumíme obecné termíny používané geomorfology, jako údolní niva, říční terasa, závrt ap. Speciálním geomorfologickým názvoslovím rozumíme názvy geomorfologických objektů, tzv. oronyma. Oronyma jsou jména jednotlivých složek reliéfu, a to jak velkých skupin (vysočin, nížin), tak jednotlivých tvarů, jako údolí, sedel, propastí, jeskyní, strží ap.

1. Předmět a rozdělení geomorfologie, geomorfologická terminologie