TÉMA ČÍSLA Vznik a vývoj horských údolí Údolí představují významné přírodní koridory jak pro neživou, tak pro živou složku krajiny. Z geomorfologického pohledu se jedná o nejdynamičtější části reliéfu, kde procesy probíhají s největší intenzitou i frekvencí. V článku jsou představeny faktory ovlivňující vznik a tvar údolí. Druhá část článku je věnována nejdynamičtějším geomorfologickým jevům probíhajícím v údolích českých pohoří. Údolí a jejich funkce Údolí jsou sníženiny otevřené k jedné straně, omezené dvěma souběžnými protisklonnými svahy a zpravidla protáhlé v podélném profilu. Dno mají mírně ukloněno ve směru spádu podélné osy údolí. Vznikají ve všech typech hornin a jsou projevem vzájemného působení exogenních a endogenních sil. Horská údolí jsou specifická tím, že jsou obklopena horským reliéfem, jemuž svojí přítomností propůjčují velkou relativní výškovou členitost, resp. velká převýšení mezi nejníže položenými místy na dnech údolí a nejvýše položenými body (situovanými mimo údolí) na vrcholech okolních hor. Horská údolí nejčastěji vznikají různými kombinacemi tektonické aktivity a erozního působení tekoucí vody (obr. 1) a ledu (obr. 2). Hluboká údolí v horských masivech jsou příčinou velké reliéfové energie (Křížek a kol. 2016), která se projevuje celou řadou geomorfologických procesů, nezřídka katastroficky rychlých (sesuvy, laviny). Údolí představují v horských systémech hlavní zóny transportu a následné akumulace hmoty. Zároveň jsou přirozeným migračním koridorem vegetace i zvěře. Lidé je využívali při pronikání do jádrových částí pohoří a při stavbě komunikací a sídel v horských masivech. Klasifikace údolí Tvar údolí je výsledkem působení: a) geomorfologických činitelů (např. vodní toky, ledovce, gravitační procesy); b) geologických poměrů (např. horninové podloží, tektonika, puklinatost); c) času (který určuje stádium vývoje údolí). Na základě tvaru a průběhu údolí lze určit jeho původ a vývoj. Mezi základní genetické typy patří údolí říční (fluviální), ledovcová (glaciální) a tektonická. Říční údolí vznikají erozní činností řek a sklon jejich podélného profilu je určen směrem spádu vodního toku. Tvar příčného profilu údolí je výslednicí mezi intenzitou eroze vodního toku (hloubková a boční eroze) a vývojem svahů. Podle tvaru příčného profilu lze rozlišit několik typů údolí (Demek 1987): a) údolí tvaru písmene V (obr. 1) vznikající při rovnováze mezi hloubkovou erozí a vývojem svahů; b) soutěsky vznikající při převaze hloubkové eroze vodních toků nad vývojem svahů; stěny údolí jsou v tomto případě vzájemně téměř rovnoběžné a šířka soutěsky je v dolní i horní části obdobná; hluboké soutěsky se označují jako kaňony; c) neckovitá údolí vznikající při převažující boční erozi; takováto údolí mají široká dna často zaplněná sedimenty a strmé údolní svahy; d) úvalovitá údolí mající široká dna, která pozvolna přecházejí v mírné svahy (tato údolí se v horském reliéfu nevyskytují a jsou typická zejména pro oblasti pahorkatin či rovin). Ledovcová (glaciální) údolí jsou jedním z projevů ledovcové eroze, kdy vlivem pohybu ledové masy dochází k modelaci dna a bočních svahů. Vznikají tak trogy ledovcová údolí s typickým příčným profilem písmene U (obr. 2). V místě ústí vedlejšího ledovcového údolí do hlavního se často vyskytuje stupeň, který vypovídá o větší erozní síle hlavního ledovce před vedlejším (tj. méně mocným) ledovcem. Proto bývá vedlejší údolí visuté nad více zahloubeným hlavním údolím. Ne každé ledovcové údolí musí mít ale nezbytně příčný profil ve tvaru písmene U. Některé ledovce (jde o tzv. ledovce s chladnou bází), které jsou přimrzlé k podloží, své okolí nemodelují a po jejich ústupu mají daná údolí podobný příčný profil jaký měla, než byla zaledněna, třeba ve tvaru písmene V. David Krause Marek Křížek Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta, katedra fyzické geografie a geoekologie; david.krause@natur.cuni.cz marek.krizek@natur.cuni.cz Poděkování Příspěvek vznikl za podpory projektu GAUK č. 1072116 Geomorfologický vývoj horních částí údolí východních Vysokých Sudet v holocénu. 8 geografické rozhledy 27/5 (2017 2018)
obr. 1 Údolí tvaru písmene V, Dove Dale, Peak District, Anglie. Foto: Marek Křížek. Podélný profil údolí Z tvaru křivky podélného profilu údolí lze vyčíst řadu informací o vývoji daného údolí. Za ideální tvar podélného profilu údolí považujeme hladkou konvexní (v matematickém slova smyslu) křivku, která se na grafu přibližuje k ose x. Jakékoliv stupně, které narušují hladký průběh této křivky proto upozorňují na zásah dalších faktorů (např. vliv tektoniky, hornin různé odolnosti nebo proměnlivost erozního působení řeky či ledovce) do vývoje údolí. Více o profilech, včetně návodu k jejich konstrukci, naleznete v učebnici Praktikum morfometrických analýz reliéfu (Křížek a kol. 2016). Tektonická údolí jsou výsledkem projevů tektonické aktivity v daném regionu. Jejich údolní dna představují poklesovou kru, která je při okrajích oddělena zlomy od okolních výše položených ker. Taková údolí jsou označována jako tzv. prolomy, např. Rýnský prolom, který patří mezi nejvýznamnější evropské tektonické poruchy táhnoucí se v délce 350 km mezi Vogézami a Černým lesem. Nejspektakulárnějším zástupcem skupiny tektonických údolí jsou tzv. riftová údolí, která vznikají na divergentních rozhraních litosférických desek, tj. takových rozhraních, kde se sousední litosférické desky pohybují od sebe. V současné době se aktivně vyvíjejí riftová údolí např. v oblasti Východoafrického či Středoatlantského riftu. Jelikož tektonická aktivita a s ní spojený vznik zlomů je příčinou oslabení podloží, tak v těchto místech probíhá eroze snadněji a rychleji. Výsledkem je, že tyto oblasti sledující směr zlomů vytvářejí lineární sníženiny, do kterých se soustřeďuje tekoucí voda, která dále přemodelovává tektonikou predisponovaná údolí. Tedy většina fluviálních a následně i glaciálních údolí má více či méně silnou vazbu na projevy tektoniky a průběh tektonických poruch. Nicméně pro genetickou klasifikaci údolí, podobně jako u jiných tvarů reliéfu, je rozhodující určení hlavního procesu, který jim vtiskl současnou podobu. Potenciál údolních svahů našich hor I když naše pohoří nemají parametry velehor a svou nadmořskou výškou nepatří k nejvyšším v Evropě, tak díky intenzivní erozi, která vytvořila hluboká údolí, mají velkou energii reliéfu získanou výrazným výškovým převýšením. Oblasti s převýšením 300 600 m se vyskytují na téměř 13 % našeho území (Uxa a kol. 2015) a jsou charakteristické především pro pohraniční pohoří, kde se vyskytují i oblasti s převýšením nad 600 m, která zaujímají necelé 1 % rozlohy Česka. Velké rozdíly nadmořských výšek doprovázejí vysoké sklony údolních svahů přesahující i 35. Díky těmto vysokým sklonům svahů a příhodné konstelaci reliéfu umožňujícím rozvinutí anemo-orografických systémů se tak i v našich podmínkách, i když v menším rozsahu, můžeme setkat s takovými geomorfologickými fenomény, jako jsou laviny a mury, které jsou typické pro podstatně vyšší pohoří. Anemo-orografické systémy Anemo-orografické systémy představují ve středním i podrobném geografickém měřítku vzájemně se podmiňující vztah mezi reliéfem a dominantním větrným prouděním. Tento vztah neovlivňuje pouze abiotickou složku krajiny prostřednictvím meteorologických jevů či geomorfologických procesů, ale velmi významně se dotýká i ekologických a biologických procesů (viz Jeník 2009), které stojí za vznikem center geobiodiverzity (např. Velká kotlina v Hrubém Jeseníku či Krakonošova zahrádka v Krkonoších), jež patří k nejcennějším přírodním prvkům nejen v našich středohorách, ale i v rámci celé Evropy. Klíčovou součástí anemo-orografických systémů jsou právě údolí. Protože v našich zeměpisných šířkách převládá západní větrné proudění, tak k západnímu kvadrantu otevřená údolí na návětrných stranách hor plní roli koridorů, které usměrňují proudění větru dle průběhu údolí. Příkladem takových tzv. vodících údolí jsou údolí Bílého Labe geografické rozhledy 27/5 (2017 2018) 9
v Krkonoších nebo údolí Merty v Hrubém Jeseníku. Na tato údolí navazují vrcholové plošiny, kde vzdušné proudění vzhledem ke koncentraci proudnic dosahuje zvýšené síly, důsledkem čehož pak dochází k intenzivnímu převívání sněhu z vrcholových partií do závětrných poloh anemo-orografických systémů. Údolní uzávěry situované v závětrných polohách tvoří poslední třetí složku anemo-orografických systémů, kde vlivem turbulence dochází ke zpomalení proudění a k následnému ukládání sněhu či jiných větrem unášených částic. Právě zde najdeme místa s největší mocností sněhové pokrývky, která často přetrvává až do léta, tak jako na tzv. Mapě republiky v krkonošském Modrém dole. V chladných obdobích nejmladší geologické historie (tj. v dobách ledových) vznikaly na mnoha takových místech díky efektu anemo-orografických systémů ledovce, které přemodelovaly údolní uzávěry do podoby karů, například v Úpské jámě v Krkonoších, v karu Černého jezera na Šumavě či ve Velké kotlině v Hrubém Jeseníku. Laviny Na závětrných údolních svazích s mocnými sněhovými zásobami padají v našich nejvyšších horách laviny. Jen v Krkonoších bylo za posledních 50 let popsáno více než 1 000 pádů lavin (Kociánová a kol. 2013). Informace o lavinových drahách Krkonoš sdružuje tzv. lavinový katastr, který jich eviduje více než 60. Pády lavin se zde více či méně často opakují. Naopak ve druhém a třetím našem nejvyšším pohoří, tj. v Hrubém Jeseníku a na Králickém Sněžníku, padají laviny podstatně méně (pouze několik pádů za desetiletí) a je zde pouze pět údolí s lavinovou aktivitou (Krause, Křížek 2018). I tak se ve všech zmíněných pohořích laviny podílí nejen na biodiverzitě svých drah, ale také na podobě reliéfu a bohužel i na desítkách lidských obětí. Laviny obvykle vznikají na svazích o sklonu přesahujícím 20 a bez vzrostlé vegetace. Pro jejich vznik je podstatná meteorologická situace, která také určuje typ laviny. Jednou z nejčastějších příčin vzniku lavin v Krkonoších je rychlá akumulace velkého množství nového sněhu. V těchto situacích je nejčastější kluznou plochou pevná vrstva staršího sněhu, například zmrzlá ledová vrstvička vzniklá při předešlé oblevě. Takové laviny podle mezinárodní klasifikace (de Quervain 1981) nazýváme jako povrchové a tvoří zhruba 90 % všech krkonošských lavin. Při oteplení a tání sněhové pokrývky se pak uvolňují laviny základové, tedy takové, při nichž se pohybuje nahromaděný sníh v celém svém profilu. Právě při pádech základových lavin je nejvíce modelován i vlastní reliéf. Ve frekventovaných lavinových drahách vznikají koryta a v jejich spodních částech dochází k akumulaci materiálu (stromy, půdní kryt, balvany atd.), který je vlečen spolu s lavinou. K největší zaznamenané lavinové události u nás došlo 8. 3. 1956, kdy se po několikadenním sněžení odtrhly laviny hned na několika lokalitách zároveň. Nejmohutnější lavina sjela v Labském dole a měla šířku odtrhu 300 metrů a dráhu o délce přes 1 kilo metr. Tentýž den spadla v Úpské rokli dosud nejdelší známá česká lavina, jejíž dráha přesáhla 1 200 metrů. Lavinové události takového rozsahu probíhají maximálně několikrát za století (Kociánová a kol. 2013). Mury Podobně rychlé jako laviny jsou i mury, často také nazývané jako blokovobahenní proudy. Při pádu mury se po svahu pohybuje směs vodou nasycené půdy a zvětraliny, která s sebou unáší i velké balvany či celé stromy. Dominantním obdobím jejich vzniku je léto, protože jejich hlavním spouštěcím faktorem jsou vydatné deště. Stejně jako laviny, se i mury většinou vyskytují na prudkých svazích horských údolí a jsou významným činitelem modelujícím reliéf. obr. 2 Ledovcové údolí přemodelované do tvaru U, tzv. trog, pohled od ledopádu Bondhusbreen, v pozadí jezero Bondhusvatnet, Norsko. Foto: Marek Křížek. obr. 3 Murové dráhy na Červené hoře v Hrubém Jeseníku bezprostředně po události z 1. 6. 1921 (reprodukce dobové pohlednice). 10 geografické rozhledy 27/5 (2017 2018)
obr. 4 Vliv lidského hospodaření na dynamické procesy údolních svahů v Krkonoších, Hrubém Jeseníku a na Králickém Sněžníku v průběhu posledních staletí. A přirozené smíšené porosty postupně nahrazovány smrkovými monokulturami snížení stability svahů, B borovice kleč uměle vysazována na horní hranici lesa pro stabilizaci svahů, C ukončení pastvy a klimatické faktory vedoucí ke zvyšování horní hranice lesa, D mury stále aktivní. C B D A 18. století 19. století 20. století 21. Abstract The origin and development of the mountain valleys. The valleys represent important natural corridors. From the geomorphological point of view, the valleys belong to the most dynamic parts of the landscape. The factors affecting the valley origin and shape, the valley types and the most dynamic geomorphologic processes, i.e. avalanches and debris flows in Czech mountainous valleys are presented in this article. Příkladem lokality, kde padají jak mury, tak i laviny ve sdílených drahách, je Obří důl v Krkonoších (Pilous 1973). S přihlédnutím k tomu, že právě Obří důl byl zaledněn při posledním glaciálu (Engel 2004), a míra eroze je zde umocněna jak murami, tak i lavinami, jde o jednu z lokalit s nejdynamičtějšími svahovými procesy u nás. Na rozdíl od lavin nejsou však mury vázány na pozici v rámci anemo-orografických systémů a můžeme se s nimi setkat v různých částech údolních svahů s vysokým sklonem. Největší murová událost popsaná v našich zemích nastala 1. 6. 1921 na svazích Červené hory v Hrubém Jeseníku (Gába 2014). Při bouři tehdy spadlo rekordní množství srážek, údajně až 134 mm za dvě hodiny. Mury v povodí Hučivé Desné s sebou vzaly odhadem 50 000 m 3 lesní půdy na rozloze 16 hektarů (obr. 3). Nahromaděný materiál v údolí vytvořil hráz a během několika hodin vzniklo murami hrazené jezero, které se ovšem záhy protrhlo. Následná katastrofická povodeň měla kromě poškození infrastruktury v povodí Desné na svědomí i čtyři lidské životy. Popsaná událost upozorňuje na to, že mury mohou v našich pohořích stále představovat značné riziko i v budoucnosti. Jak činnost člověka ovlivňuje pády mur a lavin? V průběhu posledních staletí vstoupil člověk svou činností i do vývoje údolních svahů našich nejvyšších hor s vyvinutým alpinským bezlesím (obr. 4). Původní smíšené lesy byly z důvodu vyšší výnosnosti postupně nahrazeny smrkovými monokulturami, což na mnoha místech spolu s dalšími zásahy, jako byla výstavba nových cest, narušilo stabilitu svahů. Na nárůst počtu pádů mur a sněhových lavin reagovali správci území umělým zvyšováním horní hranice lesa a vysazováním borovice kleče za účelem stabilizace horních částí svahů. Přesto i nadále docházelo a dochází k pádům mur, přičemž velká část z nich začíná pod horní hranicí lesa. V murových drahách byla často vytvářena sanační opatření (technické překážky, vysazování olše zelené), ale ani ta nedokázala zabránit opakovanému pádu mur, například v údolí Keprnického potoka v roce 1991 (viz Gába 2014). Závěr Horská údolí patří mezi nejdynamičtější části zemského povrchu. Každé údolí je specifické svým tvarem, vznikem a historií, od jednoduchých fluviálních údolí formovaných pouze vodním tokem přes ledovcová údolí s fluviální preglaciální genezí až po údolí tektonická, která mohla projít fluviální i glaciální remodelací. Procesy, které probíhají v horských údolích, mají svůj význam nejen z pohledu studia vývoje reliéfu v minulosti a s tím spojených krajinných změn, ale také z pohledu aktuálních přírodních ohrožení a rizik. I proto je důležité věnovat horským údolím dostatečnou pozornost. Literatura a zdroje dat demek, j. (1987): Obecná geomorfologie. Academia, Praha. engel, z. (2004): Pleistocenní ledovce na území Česka. Geografické rozhledy, 14(2), 32 33. gába, z. (2014): Vlastivědné zajímavosti z přírody Jeseníků. Veduta, Štíty. jeník, j. (2009): Anemo-orografické systémy v evropských pohořích. Geografické rozhledy, 18(2), 4 7. kociánová, m., kořízek, v., spusta, v., brzeziński, a. (2013): Laviny v Krkonoších. Správa krnap, Vrchlabí. krause, d., křížek, m. (2018): Dating of recent avalanche events in the Eastern High Sudetes, Czech Republic. Quaternary International, 470, 166 175. křížek, m., uxa, t., mida, p. (2016): Praktikum morfometrických analýz reliéfu. Karolinum. Praha. pilous, v. (1973): Strukturní mury v Krkonoších I. část. Opera Corcontica, 10, 15 69. de quervain, m. r. ed. (1981): Avalanche atlas. unesco, Paříž. uxa, t., křížek, m., mida, p. (2015): Relativní výšková členitost reliéfu. Geografické rozhledy, 24(4), 22 23. geografické rozhledy 27/5 (2017 2018) 11
Tento soubor (článek) je vlastnictvím časopisu Geografické rozhledy a podléhá právní ochraně. G Vydavatel i nakladatel časopisu si vyhrazují právo článek zveřejňovat na webových stránkách a sociálních sítích časopisu za účelem propagace časopisu. G Dílo není určeno ke komerčnímu využití. Smí se šířit, pokud jsou korektně uvedeny údaje o autorovi, článku a jako zdroj citován časopis Geografické rozhledy. Geografické rozhledy 27/5 (2017 2018)