Řeky a jak utvářejí krajinu

Při cestě po řece Zambezi se v dálce zvedají chuchvalce mlhy. A jak se blížíme, téměř nás ohlušuje zvuk vody, která se řítí z útesů vysokých až 108 metrů.   Dostali jsme se k největšímu padajícímu vodnímu příkrovu na planetě:   Mosi-oa-Tunya, jak ji pojmenovali obyvatelé kmene Kololo.   Ostatní ho znají jako Viktoriiny vodopády, což je název, který mu dali britští kolonizátoři této oblasti. A přestože řeka před vodopády vypadá ve srovnání s nimi krotce, tato hroutící se vodní plocha vzniká díky erozní síle řeky Zambezi, což je síla, která přemisťuje horniny a sedimenty říčního koryta.   Eroze zde způsobuje, že měkká hornina padá stovky metrů daleko a vytváří dramatický vodopád. Jejich erozní sílu nevidíme vždy a denně, ale po staletí vykonává stálý proud vody těžkou práci při přenosu energie a živin a vyřezávání hornin, čímž vytváří působivé tvary reliéfu. Jmenuji se Alizé Carrère a hovořím s vámi v pořadu Crash Course Geography.

Ze všech erozních činitelů je síla vody patrná v každé krajině na Zemi.   Vodní toky pohybují arktickými a antarktickými ledovci a protínají kaňony, tesají monolity a vytvářejí úžasné údolní útvary. Vytvářejí ploché záplavové oblasti, které zadržují sezónní povodňové vody a přenášejí živiny a bahno, díky nimž jsou delty a ústí řek bohatou a úrodnou zemí - od Mississippi přes Amazonku až po Zambezi. Je toho tolik, co voda fyzicky i ekonomicky utváří naše okolí, že je toho opravdu hodně! V následujících třech dílech si proto nejprve povíme o tom, jak tok řek utváří fyzickou krajinu, a poté o tom, jak může člověk svým využíváním utvářet prostředí, které řeky a podzemní voda poskytují. Začneme zde, kde řeka Zambezi protéká jihovýchodní Afrikou. Obecně je řeka nebo potok jakýkoli vodní útvar, který teče v korytě a využívá gravitaci k pohybu z kopce. V učebnicích se rádo používá slovo "potok", protože zahrnuje velké i malé vodní toky, zatímco slovo "řeka" obvykle označuje hlavní tok nebo celý říční systém.

V reálném světě máme tendenci říkat "řeka", takže je budu používat zaměnitelně. Aby se vytvořila řeka, přitékají vody Zambezi z různých míst.   Voda, která se již nachází na zemském povrchu, z dešťů, pramenů a jezer, se z vyšších poloh dostane do nejbližšího koryta, neboli koryta, kudy teče voda. Voda z potoků však pochází také z podzemních zdrojů. Například z vody uložené v půdě buď blízko povrchu, nebo z hlubších podzemních oblastí, které zadržují vodu, jako jsou vodonosné vrstvy. V blízkosti pramenů jsou všechny přítoky neboli malé říčky, které se vlévají do Zambezi, zásobovány touto podzemní vodou, která prosakuje do koryta řeky písčitou propustnou půdou nebo vyvěrá jako pramen. Víme to, protože i v suchých měsících mají tyto toky poměrně stálý a velmi čistý průtok vody, což svědčí o tom, že voda stoupá půdou a funguje jako přírodní filtr. Dále po proudu řeky, jak se mění půda a podmínky, prochází řeka výraznými suchými a vlhkými obdobími, která odpovídají obdobím sucha a dešťů.   Tyto úseky řeky jsou více závislé na srážkách než na podzemní vodě. Celá oblast, kterou tok odvodňuje, a všechny jeho přítoky se nazývají říční systém.

Když však mluvíme o říčních systémech, často je místo toho nazýváme povodím nebo povodím, protože tato slovní spojení nám pomáhají představit si území a veškerou vodu, která společně odtéká do jednoho odtokového bodu. Například africký kontinent má tato hlavní povodí, která přesouvají vodu z kontinentu do oceánů. Některé odtékají do Atlantského oceánu, Nil odtéká do Středozemního moře a několik jich teče do Indického oceánu.  Obecně platí, že voda odtéká z vyšších míst ve vnitrozemí kontinentu do nižších míst, kterými jsou obvykle oceány nebo moře. Existují však vzácné výjimky, jako například vnitrozemská vysočina poblíž dnešního Čadu.   Tyto vysočiny odvádějí vodu do nejnižšího bodu pevniny, kterým je shodou okolností Čadské jezero. Drenážní povodí jsou otevřené systémy, což znamená, že voda může do systému vstupovat z různých zdrojů, jako jsou srážky, tání sněhu a podzemní prameny - v podstatě ze všech míst, o kterých jsme říkali, že je řeky získávají. A voda také odchází nebo je odváděna různými způsoby - například odtokem do oceánu, vypařováním nebo dokonce lidmi, kteří vodu odebírají a odvádějí z povodí. Co se týče povodí Zambezi, to se rozkládá na území osmi zemí jižní Afriky.   Vodu získává pomalým uvolňováním podzemních vod v průběhu roku a dalšími přívaly podzemních vod ze srážek, než se vlije do Indického oceánu.

V podstatě řeky a všechny jejich přítoky slouží k tomu, aby se voda ze všech částí povodí dostala do hlavního toku jako součást odvodňovací sítě. A pak o nich můžeme mluvit v jakési hierarchii toků.   Podívejme se například na odtokovou síť přítoku Luangwa na Zambezi. Toky prvního řádu jsou toky bez přítoků. Často se jedná o pramenné oblasti, které jsou napájeny prameny ve vyšší nadmořské výšce než zbytek povodí.   Tok prvního řádu může být velmi malý, sezónní nebo efemerní a nemusí mít formální název. Když se pak dva toky prvního řádu spojí, vytvoří tok druhého řádu. A tak dále a tak dále.   Čím větší číslo, tím více přítoků a větví se do toku vlévá.   A než se větve setkají s hlavním kmenem, mohou do něj ústit stovky pramenů. Zambezi může být v různých částech různého řádu podle toho, kolik potoků se do daného úseku vlévá. A jak řeka teče, voda se řítí, meandruje nebo jen stéká z vyšších poloh dolů k hladině moře a vyřezává zemi do kanálů a rovin, čímž mění krajinu. Ale ne všechny toky vyřezávají zemi stejným způsobem. Tvar a materiál v povodí ovlivňují způsob, jakým voda proudí a jaký typ koryta může voda vyhloubit, spolu s tím, zda je tento tok vůbec schopen spěchat, meandrovat nebo proudit. Stejně jako převýšení, které tok na dané vzdálenosti sníží, se nazývá sklon toku.

A ovlivňuje energii toku, tedy to, jakou práci může tok vykonat, například erozí hornin nebo nabíráním sedimentů - to vše jsou způsoby, kterými řeky utvářejí krajinu. Energie toku v podstatě pochází z potenciální energie, která se mění na kinetickou, když gravitace táhne řeku z velké výšky do malé. Strmější sklon dodá řece větší rychlost, ale sedimenty v celém toku řeky mohou změnit tření a řeku zpomalit. Spád, sedimenty a dokonce i množství vody v řece ovlivňují, kolik kinetické energie je k dispozici a jakou práci může řeka vykonat. Kdybychom sledovali Zambezi na její cestě jihovýchodní Afrikou, viděli bychom - stejně jako většina velkých řek -, že má tři hlavní části a utváří krajinu různě v závislosti na složení zemské kůry. Horní tok Zambezi, kde jsou prameny, začíná v rovníkovém lese s rašelinnou bažinou v severozápadní Zambii. Odtud řeka teče v nárazech a začíná protékat bažinami ve výšce asi 1500 metrů nad mořem. Řeka se pohybuje po nízkém spádu horního toku a může unášet pouze drobné jemnozrnné sedimenty. Poté, když přechází do středního toku, se energie proudu zvyšuje, protože sklon toku se stává strmějším.

Zde se hornina mění z pískovce na plošinu z vyvřelých a metamorfovaných hornin, což umožňuje dramatickou erozi. Voda při svém pohybu působí silou na dno a boky koryta, odlamuje a zvedá všechny částice, které jsou dostatečně lehké na to, aby je voda zvedla, od zrnek písku až po mohutné balvany.  V této části řeky je vysoké zatížení toku, neboli kolik sedimentů může tok unést a rozpustit. Zambezi tyto sedimenty shazuje v rovinaté oblasti a vytváří tak Barotse Floodplain, neboli rovinatou oblast, která zadržuje sezónní povodňové vody.   Ta vede až k dramatickému vodopádu Mosi-oa-Tunya, který vznikl díky tomu, že vyvřelé horniny koryta erodují rychleji než okolní metamorfované horniny. Po náhlém 108metrovém pádu u Mosi-oa-Tunya je energie proudu stále vysoká a Zambezi pokračuje v bouřlivém toku, když si asi 145 kilometrů razí koryto skrz snadněji erodovatelné sedimentární horniny filtrované tvrdým čedičem. Pak ji zpomaluje řada přehrad, které zásobují elektřinou velkou část Zambie a Zimbabwe.   Když Zambezi dosáhne svého dolního toku a cestou přibírá nové přítoky, dosáhne nejnižšího bodu a opustí povodí, čímž se ještě více zpomalí. Sklon toku je rovnější a řeka se stává velmi mělkou, jakmile vstoupí do širokého údolí. Koryto je také velmi písčité, což zvyšuje zatížení toku a zpomaluje řeku.

Těsně před dosažením základní hladiny, tedy nejnižší úrovně, na kterou může tok erodovat, se tak Zambezi začne dělit na četné kanály nebo rozvodí a zpomalí se natolik, že začne upouštět své nejjemnější sedimenty. Jako všechno dobré, i řeka musí skončit, což se děje tak, že se vlévá do jiné řeky, oceánu, jezera nebo moře. A když končí, má v podstatě "výprodej sedimentů" a ukládá spoustu sedimentů, čímž naposledy formuje krajinu.  Pokud k tomuto usazování dochází v místě, kde se setkávají dvě řeky, můžeme vidět tzv. aluviální vějíř, který se často objevuje na úpatí hor. Nebo můžeme vidět náplavové oblasti, kde se sedimenty usazují podél břehů koryta. Nebo mohou vznikat delty, jako například v ústí nebo na konci řeky Zambezi, která se vlévá do Indického oceánu. I když se vše odehrává od pramenů k ústí, tvar koryta toku je určen tím, co se děje na základní úrovni.   V místech, kde stoupá hladina moře, se mění rychlost toku, protože řeka dosáhne moře dříve, a tím se mění celý tok dolního toku.

Celkově bychom však řekli, že většina řek má konkávní profil, což znamená, že v blízkosti pramenů je strmá část, která ustupuje mírnému sklonu směrem k základní úrovni. Střední toky jsou po počátečním prudkém sklonu z vyšších poloh horního toku plošší a půdy a skály jsou pro řeku často snadněji prostupné.   Díky tomu je koryto hladší, takže veškerá energie, která obvykle směřuje k erozi koryta, přechází do vyřezávání boků a vytváření sinusoid, meandrů nebo zákrutů řeky. Vzpomeňte si na všechny přirozeně vzniklé řeky, které jste kdy viděli v reálném životě nebo na mapách - řeka jen zřídkakdy vede od pramene k moři v přímé linii.   Řeky se kroutí a stáčejí, vytvářejí duhová jezera, terasy a záplavové oblasti. Výrazné tvary reliéfu získáváme částečně proto, že zákruty mění rychlost pohybu vody v korytě.

Stejně jako v převážně rovných úsecích bude proud rychlejší uprostřed a pomalejší na březích. Řeka Ayeyarwady v Myanmaru je příkladem toku, jehož střed voda eroduje rychleji a části podél břehů jsou dostatečně pomalé na to, aby se v nich usazovaly sedimenty.   Celkově tedy Ayeyarwady vykonává odlišnou erozní činnost. Pokud je však tok klikatý, jako například přítok Luangwy v Zambezi , je vnitřní strana ohybu mělčí a voda je pomalejší, takže se usazuje více sedimentů. Vnější strana ohybu je hlubší, voda se pohybuje rychleji a eroduje více. Spolu s tvarem se mohou měnit i vlastnosti řeky, protože pohybující se voda na některých místech eroduje více a na jiných méně. Řeky protékající těžko erodovatelnými oblastmi, jako jsou tvrdé metamorfované horniny horního toku Luangwy nebo střední Zambezi, nakonec vytvářejí strmější svahy s útesy, vodopády, prudkými peřejemi a úzkými kaňony. A práce řeky není nikdy doopravdy hotová.

Řeky upravují svůj tok tak, aby si udržely co nejefektivnější cestu povodím, čemuž se říká rovnováha. Při každé povodni mají řeky příležitost vyvrhnout dostatek sedimentů a vytvořit přirozené hráze a delty - těmi se budeme podrobněji zabývat příště, až se budeme zabývat povodněmi, mokřady a vztahy mezi člověkem a řekou. Tvar a drsnost vody, zátěž toku, která je erodována, unášena a ukládána, a rychlost proudění, to vše tedy přispívá k rovnováze - a nakonec i k tomu, jakou cestu řeka v průběhu času urazí.  To z každé řeky dělá dynamický, křehký a výkonný systém, který se neustále mění a utváří krajinu, i když spolu mluvíme.