1. La Tierra, un planeta en continuo cambio
La Tierra, desde su formación, ha estado en continuo cambio y seguirá cambiando en el futuro. Estos cambios los podemos ver cuando se produce un terremoto, cuando un volcán entra en erupción o cuando la lluvia contribuye a erosionar y arrastrar materiales de una montaña. Pero también participamos los humanos en el cambio de nuestro planeta cuando alteramos su dinámica construyendo presas, carreteras, ciudades, etc.
Además de estos cambios rápidos y más evidentes, hay otros que se manifiestan más lentamente, como el movimiento de las placas litosféricas que separan los continentes o generan cadenas montañosas, o el retroceso de los glaciares.
Algunos de estos cambios que muestran que la Tierra es un planeta cambiante son:
a) Cambios paleogeográficos; los continentes y océanos de la Tierra han ido cambiando su formación como consecuencia de los movimientos de las placas litosféricas. Como consecuencia de estos desplazamientos, se abren y cierran los océanos, se acercan los continentes y se originan cordilleras montañosas.
b) Cambios climáticos; también se han producido cambios en el clima a lo largo de la historia de la Tierra. No sólo el cambio climático actual producido por la contaminación ambiental, sino también otros cambios en el clima producidos de forma natural.
En el clima, alternan las etapas cálidas o de invernadero con otros períodos fríos o glaciaciones. Durante las glaciaciones, el hielo cubre gran parte de continentes y océanos. Por ejemplo, durante la última glaciación el hielo cubrió el 30% de la superficie emergida terrestre y tuvo unos 4000 metros de espesor.
Desde hace unos 10 000 años estamos en un periodo interglaciar.
Se puede saber cómo era el clima en otras épocas por las rocas que se formaron:
· En épocas cálidas se formaron gran depósitos de rocas evaporíticas (sales) por evaporación del agua de los océanos.
· En épocas frías se producen depósitos de sedimentos arrastrados por los glaciares (morrenas) que originan unas rocas llamadas tillitas.
c) Cambios eustáticos; son cambios en el nivel del mar que afectan a todo el planeta. Durante las subidas del nivel del mar se producen transgresiones (el mar invade los continentes) y durante las bajadas se generan regresiones (el mar se retira dejando en la superficie zonas de la plataforma continental).
d) Cambios en la atmósfera; el principal cambio que se ha producido es que la atmósfera primitiva carecía de oxígeno y tenía más dióxido de carbono que la atmósfera actual. Tampoco existía la capa de ozono (O3), formada por oxígeno, que actualmente protege la Tierra de la radiación ultravioleta.
Los causantes de estos cambios fueron los organismos fotosintéticos, que favorecieron que apareciera el oxígeno y que disminuyera el dióxido de carbono. Además, con la aparición de la capa de ozono, muchos organismos acuáticos pudieron pasar a colonizar el medio terrestre.
e) Cambios en la biodiversidad; los cambios producidos en la biodiversidad también son evidentes. Encontramos restos fosilizados de seres vivos que ya no existen en la actualidad e incluso vemos como se extinguen algunas especies.
Hay épocas, cuando las condiciones ambientales lo favorecen, en las que se produce un aumento rápido en el número de especies y otras, por algún motivo, en las que se extinguen bruscamente las especies.
1.1. Catastrofismo, gradualismo y neocatastrofismo
Durante los siglos XVIII y XIX había dos teorías enfrentadas para explicar los cambios ocurridos en la Tierra durante el transcurso de su historia.
Por un lado, Georges Cuvier defendía que el aspecto de la Tierra se veía modificado por grandes catástrofes repentinas. A esta teoría se la denominó catastrofismo.
Cuvier es un gran pionero de la Paleontología y su estudio de los fósiles, unido a sus creencias religiosas, le hacía pensar en sucesivas extinciones y creaciones de seres vivos causadas por catástrofes como el diluvio universal.
Por el otro, James Hutton, sostenía que los procesos geológicos eran muy lentos, apenas perceptibles por el hombre, y que producían grandes cambios porque actuaban durante millones de años. Un ejemplo de esto sería el movimiento de los continentes, la erosión de las cordilleras, el retroceso de los acantilados, etc.
A esta teoría se le denominaba gradualismo y fue popularizado por la gran obra de Charles Lyell: "Principies of Geology" junto a la frase: "el presente es la clave del pasado".
Con el descubrimiento de las pruebas del gran meteorito que impactó con la Tierra al final del mesozoico y que produjo grandes cambios repentinos en la misma se ha ido imponiendo una visión mixta de ambas teorías: el neocatastrofismo. Según esta teoría la superficie terrestres va cambiando de forma lenta y gradual, como decía Lyell, pero en algunos momentos, muy separados en el tiempo, se producen grandes catástrofes que provocan cambios rápidos en periodos de tiempo cortos, como decía Cuvier.
2. El tiempo geológico
La escala de tiempo en Geología es muy distinta a la que empleamos en nuestra vida cotidiana. Estamos acostumbrados a ordenar nuestros acontecimientos según los minutos que dura una clase o un partido de fútbol, las horas que faltan para ir a comer, los días que faltan para el fin de semana, los meses que faltan para las vacaciones, o los años que cumpliré este año.
En Geología estas escalas no sirven y tendremos que utilizar otras que nos va a costar asimilar por lo grandes que son comparadas con nuestra vida.
El tiempo es una abstracción que sólo se puede concretar llenándola de acontecimientos. En la escala humana, la unidad de medida es el año, el tiempo que tarda la Tierra en dar la vuelta alrededor del Sol. En cambio, en la escala del tiempo geológico, la unidad básica de tiempo es el millón de años, el cron. Se tiene que utilizar esta medida tan grande porque, aunque el planeta está en continuo cambio, lo hace a un ritmo muy lento. Se trata de sucesos que ocurren a una velocidad inapreciable a escala de un año y de la vida humana, pero con resultados muy apreciables si se mantienen a lo largo de millones de años.
2.1. Perspectiva histórica
La humanidad siempre se ha planteado la edad que podía tener la Tierra. Para tratar de calcularla se basaban en la observación de la naturaleza y el firmamento junto con las creencias religiosas de la época.
Aunque ahora sabemos que la Tierra tiene una edad de aproximadamente 4553 millones de años, fueron muchos los intentos de calcularla que, con mayor o menor fortuna, y con los medios disponibles en cada época, trataron de averiguarla.
Algunos de los que intentaron calcular la edad de la Tierra fueron los siguientes:
En el siglo XVII, el arzobispo James Usser, basándose en las edades de los Patriarcas Judíos que aparecen en el Antiguo Testamento, estimó la edad de la Tierra en 4004 años antes de Cristo, concretamente el 23 de octubre a las 9 de la mañana. Algunas teorías creacionistas aún sostienen que la edad de la Tierra es de varios milenios.
En el siglo XVIII, Buffon (Georges Louis Leclerc, conde de Buffon), creó un globo de pequeñas dimensiones de composición similar a la Tierra, y partiendo de esa masa fundida, calculó una edad de 75 000 años midiendo su ritmo de enfriamiento. Fue juzgado por la iglesia, ya que sus cálculos distaban mucho de los 6000 años de edad de la Tierra que proclamaba la iglesia. Su cálculo fue incorrecto porque se desconocía que la mayor parte del calor interno de la Tierra procede de la desintegración de isótopos radiactivos.
En el Siglo XIX, se utilizó el procedimiento de la salinidad del mar. John Joly, partiendo de que, en un principio, los océanos estaban constituidos por agua dulce, calculando la cantidad de sales que aportan los ríos al mar hasta llegar a la salinidad actual, la edad estimada era de unos 5 millones de años. (No contaban con que la salinidad no aumenta indefinidamente, sino que se produce la precipitación de esas sales formando rocas sedimentarias).
James Hutton publicó un tratado de Geología donde por primera vez se utilizaban métodos científicos para medir la edad de las rocas y de los procesos geológicos como la erosión y el vulcanismo. Sin llegar a dar una fecha concreta, defendió que haría falta una escala de cientos o miles de M.a. para explicar los fenómenos geológicos.
A mediados del siglo XIX surgieron dos corrientes, aunque se aceptó la primera:
· En 1862, William Thomson, (Lord Kelvin), basándose en el tiempo que tardaría el planeta en enfriarse suponiendo que se había formado como una bola rocosa fundida, calculó que la edad de la Tierra estaba entre 24 y 90 M.a.
· Charles Lyell, creía que era necesario más tiempo para que se produjeran los fenómenos de erosión y sedimentación. Observando el espesor de los estratos, calculó que eran necesarios unos 2000 M.a., cálculos bastante acertados, pues aún no se habían descubierto las rocas más antiguas. Darwin también veía necesario un gran periodo de tiempo para que evolucionasen las especies, proponiendo una edad de 300 M.a.
En 1896, Becquerel descubrió la radiactividad, pero fue en 1903 cuando los esposos Curie descubrieron que los elementos radiactivos desprendían calor, la fuente de energía que calentaba el interior de la Tierra.
Ya en el siglo XX, Ernest Rutherford ganó el Premio Nobel de Química en 1908 al descubrir que la radiactividad iba acompañada por una desintegración de los elementos. Esta fue la base para calcular con precisión la edad de la Tierra.
A mediados del siglo XX ya se situaba la edad de la Tierra entre los 1600 y los 3000 millones de años, aunque en la actualidad está estimada en 4553 M.a., y no se cree que varíe mucho esta estimación en los próximos años. En 2010, unos estudios basados en la desintegración de hafnio 182 estimaron que la edad de la Tierra era 70 millones de años menor.
Para hacernos una idea del significado real del tiempo geológico se han hecho muchos modelos y gráficas. En la figura de debajo se representa los 4553 M.a. de la Tierra en un círculo, similar a las 12 horas de un reloj y donde podemos ver, por ejemplo, que la aparición de los humanos se produje en los últimos segundos de esas "12 horas" que representarían la edad de la Tierra.
3. Métodos de datación: la datación absoluta y relativa
La geocronología es la ciencia que se encarga de determinar la edad y sucesión cronológica de los acontecimientos geológicos en la historia de la Tierra. También se encarga de establecer las unidades geocronológicas, unidades de tiempo discretas, continuas y sucesivas que proporcionan una escala temporal que cubre toda la historia de la Tierra.
Hay dos tipos de métodos para establecer la cronología de los distintos acontecimientos que han ocurrido en la Tierra desde su formación:
a) Datación relativa, consistente en ordenar cuándo se produjeron los sucesos geológicos, del más antiguo al más reciente. Diría que un determinado acontecimiento A ocurrió después del acontecimiento B, como por ejemplo, que la separación de Pangea se produjo después de la orogenia hercínica.
b) Datación absoluta, cuando data la fecha en la que se produjo un determinado proceso geológico diciendo, por ejemplo, que la extinción de los dinosaurios ocurrió hace 65 millones de años.
Hablar del tiempo en geología es fundamental si se quieren describir los procesos que tienen lugar en la Tierra, ya que son muy variados:
· Procesos geológicos lentos de larga duración, como la formación y destrucción de cordilleras, movimiento de placas tectónicas, etc.
· Procesos geológicos rápidos y de corta duración, como los terremotos, impactos de meteoritos, etc.
4. La datación relativa
La datación o geocronología relativa consiste en ordenar los acontecimientos geológicos, diciendo cuáles ocurrieron antes y cuáles sucedieron después, sin asignarles una fecha concreta en millones de años.
Los estratos son las capas horizontales en las que quedan depositados los sedimentos en el fondo de una cuenca sedimentaria. Los estratos contienen información sobre el medio, la edad, y las circunstancias que caracterizaron el ambiente en el que se depositaron. Del estudio de los estratos se encarga la estratigrafía.
Al reconstruir la historia geológica de una zona, el trabajo de los geólogos consiste en:
a) Ordenar los estratos; esto es algo sencillo cuando no han sufrido cambios desde su depósito (pero muchas veces esto no es así).
b) Interpretar la información contenida en esos estratos.
Podría decirse que son las páginas del libro "Historia de la Tierra" que debemos "leer" para conocerla. Aunque no disponemos de todas esas "páginas", nos podemos basar en una serie de principios geológicos que nos van a permitir datar, de modo relativo, los principales acontecimientos geológicos.
4.1. Principios de superposición de estratos y de horizontalidad
Teniendo en cuenta que los sedimentos se van superponiendo a medida que transcurre el tiempo, Nicolas Steno, a finales del siglo XVII formuló el principio de superposición según el cual, en una sucesión de estratos, los de más abajo son los más antiguos y los de más arriba son los más recientes. Es decir, todo estrato es más reciente que aquel al que cubre.
También indicó que los estratos se depositan de forma horizontal (lo que se cumple la mayoría de las veces) y se denomina principio de horizontalidad.
Aunque este principio nos parezca evidente y lógico supuso un gran avance pues establecía que las rocas se forman de forma continua y que unas son más antiguas que otras (al contrario de la idea bíblica de que toda la Tierra fue creada al mismo tiempo).
El depósito o sedimentación no es un proceso totalmente continuo y presenta interrupciones y cambios. Esto origina las superficies de estratificación, que delimitan unos estratos de otros. La superior se denomina techo y la inferior muro. La potencia es el grosor o espesor del estrato: los hay desde milimétricos a decamétricos.
Como puedes ver en la imagen inferior, cuando sobre los estratos actúan fuerzas tectónicas, se pueden deformar (plegarse y fracturarse) o pueden bascular, lo que hace que puedan aparecer más o menos inclinados, o que, incluso, puedan invertir su posición (pliegue invertido). En este caso, el principio de superposición debe aplicarse con cuidado, pues como puedes observar en el dibujo inferior donde se muestra un pliegue tumbado los materiales antiguos se superponen sobre los modernos.
Cuando esto ocurre, la estratigrafía debe recurrir a criterios de polaridad para poder discriminar cuál es la posición del techo o del muro del estrato. Estos se realiza atendiendo a estructuras que aparecen en las superficies de estratificación (huellas, bioturbación, …) o en el interior del estrato (granoselección, laminación cruzada, etc).
La sedimentología es la rama de la geología que estudia los procesos sedimentarios actuales, prestando especial atención a aquellas estructuras conservadas en los sedimentos, que proporcionan información sobre el medio donde se depositaron. Esta ciencia nos ayuda mucho a “leer” o comprender la información que contienen los estratos. Aunque este es un tema MUY interesante no tenemos tiempo para poder estudiarlo con más detenimiento pero podéis echar un ojo a las presentaciones que hay debajo.
Fue el primer intento de establecer la cronología de los sucesos y como consecuencia, aparecieron las primeras divisiones cronoestratigráficas.
4.2. Principio de continuidad lateral
También se debe a Steno el principio de continuidad lateral, que dice que los estratos se extienden en todas las direcciones y tienen la misma edad en toda su extensión (se habrían formado al mismo tiempo en toda la cuenca sedimentaria aunque debido a la erosión no se mantenga aparentemente esa continuidad).
4.3. Principio de superposición de sucesos o acontecimientos
Este principio nos dice que un proceso geológico que afecta a unos materiales siempre es posterior a ellos, y anterior a los materiales que no afecta y los procesos que le afectan a él.
Por ejemplo, si una roca aparece plegada, la roca será más antigua que el plegamiento. O si un estrato corta a otro, el que aparece cortado es el más antiguo. O que una intrusión ígnea o una falla son más recientes que las rocas a las que afecta.
Relacionado con el principio de superposición de sucesos o acontecimientos, el principio de intersección establece que cuando una falla atraviesa otras rocas, o cuando un magma intruye en otra roca y cristaliza, podemos suponer que la falla o la intrusión es más reciente que las rocas afectadas. Si una roca o estructura corta a otras, será más moderna que todas las rocas o estructuras que son cortadas.
4.4. Principio de sucesión faunística: la fosilización y la importancia de los fósiles
Los estratos que se depositaron en diferentes épocas geológicas contienen distintos fósiles, debido a la naturaleza continua e irreversible de la evolución biológica. Cada periodo geológico puede ser reconocido por los fósiles característicos que presenta.
El Principio de Sucesión de Faunas y Floras (o Sucesión Biótica), fue postulado por William Smith, y dice que los organismos se suceden en el tiempo en un orden determinado y que cada periodo de la historia de la Tierra puede ser identificado mediante ellos. La fauna y flora fósil aparecen en el registro geológico en un orden determinado. Los fósiles son muy útiles en datación relativa de las rocas y en correlación.
Cada capa o grupo de capas puede reconocerse por los fósiles que contiene, de tal manera que las capas con los mismos fósiles son de la misma edad, aunque tengan litologías diferentes
Además de ayudarme a datar los estratos, los fósiles me dan mucha información sobre cómo era el medio ambiente en ese momento porque ellos vivían en lugares determinados con unas condiciones concretas (temperatura, humedad, etc).
Los fósiles son los restos de los organismos del pasado (pueden ser directos como un hueso del esqueleto, o el resultado de su actividad, como una huella), que dejaron y han perdurado hasta la actualidad. Es decir, los fósiles son todos los restos orgánicos que han sufrido un proceso de fosilización, conservándose enterrados en los estratos. Se consideran fósiles cuando su antigüedad es superior a los 10 000 años.
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El proceso de fosilización es aquel en el que un organismo, algunas de sus partes, sus huellas o incluso los productos de su metabolismo, pasan a formar parte del registro fósil. Es un proceso complejo, que dura millones de años. Durante este proceso desaparecen normalmente las partes blandas y las partes duras del organismo, como los huesos o conchas (que son más fáciles de fosilizar), están sometidas a un proceso químico en el que se sustituyen los compuestos orgánicos del mismo por otros inorgánicos. Este proceso se conoce como mineralización y dependiendo de la composición del organismo y del sedimento, habrá diferentes tipos de mineralización: carbonatación, silicificación, piritización, fosfatación y carbonificación. Las partes blandas muy excepcionalmente son conservadas; así, existen insectos atrapados en ámbar (resina fósil), vertebrados atrapados en charcas de petróleo o incluso se han hallado mamuts congelados en Siberia.
Cuando los fósiles se empezaron a utilizar como herramientas de datación cronológica, a finales del siglo XVIII, se consideraban seres inmutables que habían surgido por creaciones divinas y que se habían extinguido en grandes catástrofes. No interpretaron los cambios en los fósiles como pruebas de la evolución. Las teorías evolucionistas todavía no habían aparecido y los investigadores eran creacionistas.
Los fósiles, en principio, son de la misma edad que los estratos en los que se encuentran, por lo que según el principio de superposición de estratos, los que estén en los estratos inferiores también serán más antiguos que los de los estratos superiores.
Como los estratos que contienen un mismo tipo de fósil se depositaron en la misma época, si conocemos la antigüedad relativa del fósil, podemos saber la antigüedad del estrato que lo contiene, aunque esté en otro lugar. Para determinar la edad relativa de una roca se utilizan las asociaciones de fósiles que aparecen o los fósiles guía. Este método bioestratigráfico es el mejor método para correlacionar dos áreas geográficamente alejadas.
Un fósil guía es una especie de fósil que tiene una serie de características:
a) Está delimitado estrechamente en el tiempo, esto es, son seres vivos que vivieron durante poco tiempo.
b) Vivieron en una zona geográficamente amplia.
c) Existen buenas posibilidades de fosilización (o posesión de esqueleto o concha mineralizada). En general son invertebrados tanto macroscópicos como microscópicos, y permiten realizar una correlación estratigráfica o bioestratigrafía muy precisa.
c) Deben ser fácilmente reconocibles o identificables.
4.5. Principio del uniformismo o de uniformidad de los procesos
El uniformismo es el principio según el cual los procesos naturales que actuaron en el pasado son los mismos que actúan en el presente, aunque algunas de sus características, como la duración, velocidad, intensidad, etc. pueden ser distintas.
Este principio afirma que los procesos geológicos (erosión, movimiento de placas, etc.) han permanecido uniformes a lo largo del tiempo geológico.
4.6. Principio del actualismo
El actualismo se puede resumir con la frase "el presente es la clave del pasado". Quiere decir que los procesos que tienen lugar en la actualidad (magmatismo, sedimentación, terremotos, etc.) son los mismos que han sucedido a lo largo de la historia de la Tierra y han producido los mismos efectos que en el pasado.
Así, estudiando el presente podemos obtener información de lo que sucedió en el pasado y hacernos una idea de los cambios que se han producido en la Tierra desde su formación.
Todo lo que hemos estudiado en este punto se utiliza para explicar como es la historia geológica de un determinado lugar en función de los principios que hemos visto. En el siguiente vídeo os lo explican con un ejemplo.
5. La datación absoluta
La datación absoluta es un conjunto de técnicas que permiten determinar la edad concreta, en millones de años, de un material o acontecimiento geológico.
Existen numerosos métodos para realizar una datación absoluta, que se diferencian en la técnica utilizada y en el rango de antigüedad que queremos determinar. Algunas técnicas permiten calcular tiempos geológicamente muy recientes y no se suelen emplear en geología, aunque sí sean útiles para arqueología.
Algunos de los principales métodos de datación absoluta son:
A) Dendrocronología; consiste en la datación con el estudio de los anillos de los árboles. Cada año, los árboles generan un par de anillos, uno claro y otro oscuro, cuyo grosor depende de las condiciones ambientales en las que se ha desarrollado el árbol. Si han sido unas condiciones duras, como sequía o de bajo rendimiento fotosintético, los anillos son muy finos. Si las condiciones han sido favorables, los anillos son más gruesos.
Si se comparan los patrones de distintos árboles, se puede hacer coincidir los anillos y determinar las condiciones climáticas en las que vivieron.
Con estos estudios podemos comparar la madera de antiguas estructuras y determinar con precisión la edad de la madera utilizada en esa construcción.
Aunque lo ponemos como ejemplo de datación absoluta, esta técnica sería difícil aplicarla en geología por la poca antigüedad que se puede determinar aunque es útil en arqueología.
B) Termoluminiscencia; la datación por termoluminiscencia es un método de datación absoluta utilizado en arqueología que permite datar objetos de arcilla cocida, como la cerámica y hogares. También se puede utilizar para datar sedimentos eólicos, fluviales, marinos, costeros, rocas volcánicas y carbonato cálcico precipitado en cuevas.
C) Varvas glaciares; las varvas glaciares son pares de estratos de pequeños grosor que se depositan en el fondo de los lagos de deshielo de un frente glaciar. Anualmente, alternan dos tipos de estratos:
· Un estrato claro, limoso o arenoso. Se deposita en primavera y otoño, con los sedimentos procedentes del glaciar.
· Un estrato oscuro, de arcilla y materia orgánica del lago. Se deposita en invierno, cuando el lago se hiela.
Así, estudiando la variación de estas varvas glaciares, más o menos gruesas, se establece una secuencia que puede ser utilizada para correlacionarlas con las de otra parte de la región y obtener datos sobre la climatología y avances y retrocesos de los glaciares de la zona.
D) Magnetoestratigrafía; se basa en el análisis de los cambios de polaridad del campo magnético que también quedan registrados en los minerales de las rocas (como ya vimos en el tema anterior).
La radiactividad natural fue descubierta por el físico francés Henri Becquerel (1952-1908) en 1896, lo que le permitió ganar Premio Nobel de Física en 1903, junto con Marie Curie y su marido Pierre. Más tarde, Lord Rutherford (1871-1937) definió la estructura del átomo, y desarrolló el método que permite usar la desintegración radiactiva para realizar dataciones absolutas de los acontecimientos geológicos.
El método radiométrico se basa en la radiactividad que se produce por la desintegración de núcleos de átomos de elementos químicos inestables ("elementos padre") que se transforman en otros elementos químicos estables ("elementos hijo") liberando energía. Esta transformación a isótopos del mismo elemento químico u otros elementos se produce un ritmo que es posible calcular.
Es decir, un isótopo radiactivo denominado "padre", como el carbono 14 o el uranio 238, se transforma en otro isótopo "hijo" estable, como el nitrógeno 14 o el plomo 206.
Siempre tarda el mismo tiempo en pasar de un isótopo a otro, por lo que si conocemos la cantidad inicial de un elemento y la cantidad final que queda, se podrá calcular el tiempo que ha transcurrido.
Cada elemento radiactivo tiene un tiempo de vida media o periodo de semidesintegración (T), que es el tiempo que transcurre desde que la masa inicial de un elemento radiactivo se reduce a la mitad. Por ejemplo, el carbono 14 tiene un periodo de semidesintegración T=5730 años, por lo que una masa de 100 gramos de C14, después de 5730 años, se habrá reducido a 50 gramos, y después de otros 5730 años quedarán 25 gramos, y después de otros 5730 años quedarán 12,5 gramos, y así sucesivamente.
a) El uranio 238 → plomo 206, con T = 4 510 millones de años.
b) El carbono 14 → nitrógeno 14, con T = 5 730 años. Se usa para datar restos orgánicos recientes, de hasta 60 000 años. Es muy usado en paleontología.
c) El potasio 40 → argón 40, con T = 1 300 millones de años. Es el más usado, sobre todo porque funciona con rocas ígneas, rocas que son muy abundantes en la Tierra y actúan como trampas, encerrando a otros tipos de rocas.
d) El samario 147 → neodimio 143, con T = 106 000 millones de años.
e) El rubidio 87 → estroncio 87, con T = 47 000 millones de años.
6. Grandes divisiones en la historia de la Tierra
Recordemos que como la edad de la Tierra se calcula en unos 4 500 millones de años, la escala geológica terrestre toma como unidad el millón de años (Ma) o Cron.
La escala que vamos a estudiar es el resultado de la determinación de los registros estratigráficos obtenidos en toda la Tierra, su interpretación, su datación y su correlación.
La historia geológica de la Tierra se divide en unidades de distinta amplitud relacionadas con los grandes acontecimientos que han ocurrido a lo largo del tiempo y que han quedado grabados en las rocas. Así las principales unidades que podemos distinguir son las siguientes:
a) Eón; es la unidad de mayor amplitud temporal. Se han definido cuatro: Hádico, Arcaico, Proterozoico (estos tres constituyen el Precámbrico) y Fanerozoico.
b) Era; es cada una de las divisiones de un eón que quedan definidas a partir de los distintos ciclos orogénicos y los grandes cambios evolutivos de las formas de vida.
c) Período; es cada unidad temporal en las que se dividen una era. Sus límites están condicionados por la aparición de una serie de estratos característicos que afloran en diversos países europeos y americanos y por cambios evolutivos menos profundos que los que se producen en las eras.
d) Época; es cada una de las divisiones que distinguimos en un período.
Es difícil para el hombre hacerse una idea de lo que es el tiempo en Geología. Lo que para nosotros puede parecer enormemente lento, como puede ser por ejemplo la separación de América del Norte y Europa, a escala geológica es un proceso muy rápido. Lo que para nuestra escala puede ser un suceso improbable, como es el choque de un meteorito grande contra la Tierra, a escala geológica se convierte en un suceso seguro, es decir, grandes meteoritos han chocado repetidamente contra la Tierra.
La historia de la Tierra se divide en dos partes de características claramente diferenciadas por los hechos acontecidos y, sobre todo, por el conocimiento que tenemos de esos hechos:
A) Tiempo Precámbrico; abarca desde la formación de la Tierra hace unos 4 500 M.a, hasta hace unos 540 M.a. Este período es el más dilatado de toda la historia de la Tierra. En él se dieron los procesos más importantes que han ocurrido nunca, tales como la formación de la propia Tierra, la aparición de la vida, la formación de una atmósfera reductora y, hacia el final del período, la explosión de formas vivientes con la aparición, además, de los primeros vertebrados.
Este tiempo se suele dividir en tres eones o divisiones temporales, que son el Hádico, el Arcaico y el Proterozoico.
B) Eón Fanerozoico; se inicia hace unos 540 M.a. y llega hasta nuestro días. Aunque sólo supone el 11 % del tiempo de la Tierra, es cuando se configura el planeta tal como lo conocemos, con los continentes actuales y la gran variedad de vida existente, la cual nos incluye a nosotros mismos.
Se divide en tres eras:
· Paleozoico("vida antigua"); equivale a la antigua era Primaria. En ella surgirán casi todas las formas de vida animal y vegetal y se producirá la conquista de los continentes por parte de los seres vivos.
· Mesozoico ("vida media"); es la antigua era Secundaria. Los reptiles y las gimnospermas dominan la Tierra y surgen las aves y los mamíferos en los continentes actuales.
· Cenozoico ("vida nueva"); engloba a las antiguas eras Terciaria y Cuaternaria. En estas dos eras los mamíferos y las plantas con frutos se constituyen como grupos dominantes. Culmina con la aparición del hombre.
6.1. Formación del planeta Tierra
Hace 4 600 millones de años, la Tierra y nuestro Sol todavía no existían. Había miles de millones de estrellas en el cielo, en todas las direcciones, pero nuestro Sol estaba tomando forma como un disco enorme, brillante, giratorio y caliente, formado por trillones y trillones de toneladas de hidrógeno, de helio y de todos los 90 elementos presentes en la naturaleza. Alrededor de nuestro Sol infantil había una nube mucho más grande de estos mismos gases, polvo espacial, rocas y hielo, en varios miles de millones de kilómetros de diámetro, nube conocida como nebulosa.
Esta nebulosa procede de los restos de una antigua estrella que explotó, al final de su vida, al agotar su combustible nuclear. Los restos de la estrella se convierten en "escombros" arrojados al espacio por la explosión. Estos desechos se mezclan con los gases de hidrógeno y helio ya presentes desde la creación del universo, de forma que el combinado forma una enorme, aunque delgada, nube de gas, elementos sólidos, polvo, roca y hielo en el espacio.
La fuerza de la gravedad está compactando la nebulosa, volviéndose cada vez más densa. Por medio de la gravedad, una nueva estrella se está formando en su interior. ¡Y esa estrella es nuestro Sol!
La materia de la nebulosa se separó en anillos alrededor del Sol. Las partículas más cercanas al eje de rotación se acumularon en el centro de la nebulosa debido a su atracción gravitatoria, mientras que las partículas más alejadas del eje de giro se separaron hacia la periferia de la nebulosa debido a la fuerza centrífuga. En el tercer de estos anillos se formará el futuro planeta Tierra. Cada uno de los anillos acabará convirtiéndose en los planetas, lunas, asteroides y cometas de nuestro cielo nocturno. Llamamos a esta familia celestial el Sistema Solar.
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Puesto que la densidad de material en una nebulosa depende de su distancia al sol central, cada planeta que se forma en una nebulosa tendrá diversas características elementales. Cerca del Sol, por ejemplo, el calor solar aleja todos los gases ligeros, por tanto, sólo los elementos rocosos o metálicos más densos pueden existir cerca del sol. Por tanto, los planetas que se forman cerca de una estrella son rocosos y metálicos, y tienen pocos gases (planetas rocosos). Sin embargo, más lejos hacia el exterior, donde el calor de la estrella está debilitado, los gases y el agua no se eliminan. Allí, la nebulosa es menos densa. Los planetas que se forman lejos de la estrella contienen no sólo rocas, sino también grandes porciones de gas. Se convierten en gigantes gaseosos. Los cometas también se pueden formar allá en el exterior, hechos a partir de roca y agua congelada.
En consecuencia, los elementos más pesados en la nebulosa original (y un poco de vapor de agua) son los que están más disponibles, para ser recolectados por la acción de la gravedad para formar nuestra densa y rocosa Tierra.
6.2. Eón Hádico (4550-4000 M.a.)
Al colisionar sobre el protoplaneta, se libera una enorme energía potencial en forma de calor, lo que derrite las rocas en las zonas de impacto. Como resultado de ello, nuestra joven Tierra está muy caliente. Su superficie está en plena ebullición, un caldero a una temperatura de más de 1500 ºC. La lava está fluyendo libremente por todas partes, formando lagos y ríos ardientes.
En el interior de la Tierra, la situación es aún más caliente. La Tierra está compuesta por todos los 90 elementos presentes en la naturaleza. Algunos átomos, tales como el silicio, aluminio, calcio, potasio, cloro y oxígeno, son de baja densidad. Otros son elementos más pesados como el hierro, el níquel y el plomo. Algunos elementos son estables, sin embargo, otros son muy inestables. Entre ellos figuran el uranio, el torio, el plutonio y el cesio. Estos elementos radiactivos son átomos muy inestables y, espontáneamente, se desintegran en otros elementos más estables.
Cada vez que un átomo radiactivo se desintegra, emite calor. Y el interior de la Tierra, la desintegración radiactiva era intensa. Este calor llegó a ser tan alto que el interior de la Tierra se fundió, formando una especie de harina pegajosa, calentada hasta una temperatura de millares de grados. Además, la superficie de la Tierra continuó siendo golpeada por los escombros que caían de los restos del anillo de la nebulosa alrededor de ella, creando más calor con estos impactos.
La Tierra se está reorganizando. En su interior, los elementos pesados se están hundiendo por gravedad hacia el centro (futuro núcleo) formando una pesada bola de hierro, níquel y metales pesados muy densos, y muy calientes. Los elementos más ligeros tales como silicio, oxígeno, aluminio, calcio y potasio, por el contrario, están subiendo hacia arriba, se están concentrando en la superficie. La superficie se está volviendo, en su composición, muy diferente del interior (futura corteza).
No hay, todavía, una atmósfera densa, y el agua no aparece en estado líquido, pues hace demasiado calor. El agua es abundante, pero la mayoría está atrapada en el interior del planeta, saliendo por medio de géiseres de vapor. Hay una atmósfera, pero todavía es delgada. Cuando el agua y los gases expulsados se incorporan a la atmósfera, el enorme calor eleva la atmósfera gaseosa hacia una gran altura, donde la gravedad disminuye. Consecuentemente, la atmósfera de nuestra tierra joven se está escapando, los gases se escapan hacia el espacio en grandes cantidades. No hay nubes, ya que hace demasiado calor para que el vapor de agua se condense en forma líquida, y en partículas de hielo de las que se componen las nubes.
El aire de nuestro joven mundo tampoco es como el que estamos acostumbrados hoy. Se cree que los gases iniciales de nuestra atmósfera consistían en: hidrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, nitrógeno, sulfuro, metano y amoníaco. No había oxígeno (O2) (no apareció en el aire hasta unos mil millones de años después). El aire de la joven Tierra, de hecho, era caliente y venenoso de respirar, y nos hubiera matado en segundos al inhalarlo.
Después de 50 millones de años la nebulosa, de la que se ha formado, ha desaparecido de los alrededores de la Tierra. La gravedad la ha agrupado en planetas o el calor y la radiación, de nuestro nuevo y brillante Sol, ha evaporado sus gases y el polvo hacia el espacio exterior.
La Tierra se ha ido enfriando. Aunque las erupciones volcánicas son aún comunes, son menos frecuentes y más tranquilas. Su interior es todavía muy caliente, pero su superficie se ha enfriado mucho y el agua, en estado líquido, ha comenzado a aparecer en la Tierra en grandes mares.
Ahora la Tierra es ya más amable para la vida, pero ésta todavía no ha aparecido. La atmósfera es de color amarillento. La temperatura es muy caliente la mayor parte del tiempo, pero soportable (es de alrededor 45 ºC), y es muy húmeda. El agua se ha acumulado en diferentes cuencas, estanques, lagos y mares. Llueve con bastante frecuencia (de hecho, esa es la forma en que los lagos se llenan, mediante agua de lluvia).
No hay vida. No hay animales, ni bosques, ni peces en el mar. Es estéril. Sin embargo, hay esperanza. Las condiciones en la Tierra han pasado a ser mucho más favorables para la vida. La atmósfera está engrosando. Cada vez se recoge más nitrógeno (N2). El agua, necesaria para la vida, está en todas partes. Las nubes empiezan a bloquear parte de las feroces radiaciones del Sol. Llueve muy a menudo, repartiendo agua a la sedienta tierra. La temperatura se ha enfriado. Sólo será cuestión de tiempo.
También podemos ver cientos de cráteres (agujeros de impacto) que se hicieron por meteoritos y rocas espaciales chocando en la superficie. Algunos de ellos rompen la corteza agrietada, lo que permite a la lava rebosar, y rellenar los agujeros. Otros están llenos de agua.
6.2.1 El gran impacto (formación del sistema Tierra-Luna)
Algo está a punto de suceder. Un hecho que provocará un cataclismo total en nuestro planeta. Aunque, a la larga será un acontecimiento beneficioso para la estabilidad del eje terrestre.
Según la Teoría del Gran Impacto, un planeta de gran tamaño (Theia) colisionó con esta Tierra primitiva hace 4450 millones de años.
La colisión eliminó la paz y la esperanza de este joven mundo, quedando convertido en roca fundida. Atrás quedaron sus océanos y sus mares, la atmósfera y las tierras. Ahora, sólo queda la devastación.
Sin embargo, este hecho producirá el nacimiento de dos nuevos mundos, listos para formar una nueva Tierra… y nuestra Luna.
Alrededor de la Tierra, se encuentra el disco de escombros. La gravedad hará que todos estos se reúnan en lo que será nuestro satélite formando la Luna.
Estamos presentes en un momento crucial de la historia de nuestro planeta. En el interior del planeta, elementos pesados como el hierro, el níquel, el plomo y el uranio se están hundiendo, de nuevo, hacia el centro del planeta por la fuerza de la gravedad (como ya hizo antes, en el pasado, cuando se formó la Tierra a partir de la nebulosa solar original). Ahora son más abundantes al proceder de los dos planetas originales.
Es la diferenciación de la Tierra de nuevo. Los elementos ligeros, como el silicio, el carbono, oxígeno, aluminio, etc., están siendo empujados fuera del camino por el hundimiento de los elementos pesados, y están siendo forzados a salir hacia la superficie. Formarán el manto y la corteza tal y como hoy los conocemos.
El núcleo de la Tierra se está desarrollando de nuevo en una enorme bola caliente de hierro y níquel. Este hecho se convertirá en una de las características más importantes de la Tierra, y sin el cual, no estaríamos vivos. Esto es porque necesitamos un calor intenso en el núcleo de hierro, en el interior de la Tierra para mantener la vida gracias al campo magnético generado en el núcleo externo.
Con el tiempo la Tierra se va recuperando del impacto. Ya comienza a formarse una litosfera rígida equivalente a la que tenemos actualmente.
Su gravedad es lo suficientemente fuerte como para mantener los gases calientes cerca del suelo (dentro de una franja de 400 kilómetros) y para poder formar una atmósfera reductora (carece de O2). También hay mucha agua en esa atmósfera, miles de millones de toneladas. Sin embargo, está demasiado caliente para que se pueda condensar en gotas cerca de la superficie. Por el momento, por tanto, existe una espesa neblina transparente de vapor de agua. Podemos ver el vapor en el cielo.
El agua de mar está muy caliente y salada. La acción volcánica lleva consigo que grandes cantidades de minerales de las profundidades subterráneas salgan a la superficie, y los minerales se filtran en el agua, con la producción de sales de diversos tipos. Es similar a la acción mineral de los géiseres que se ven en Yellowstone, Islandia y otras zonas volcánicas. También con la aparición de las lluvias aparecen los ríos que llevan muchos minerales al mar. Esto será importante para la posterior aparición de los seres vivos.
Después de 500 millones de años, la atmósfera se ha hecho mucho más gruesa y se ha enfriado lo suficiente como para permitir que el vapor de agua se condense en gotitas líquidas (nubes). Hay mucha agua evaporada que da como resultado todas esas nubes, y por supuesto, la lluvia. Está lloviendo ahora en la Tierra. De hecho, llueve mucho.
El agua que estamos viendo proviene de dos fuentes. En su interior, la Tierra contiene una enorme cantidad de agua, que se formó cuando se reunieron sus componentes a partir de la nebulosa original, que sale a la superficie a través de las erupciones volcánicas. Miles de millones de toneladas de agua están regresando a la superficie, desgasificando el magma del interior.
La segunda fuente de agua proviene de los cometas. Los cometas son bolas de roca y hielo que se formaron también a partir de la nebulosa original, al mismo tiempo que todos los demás objetos del Sistema Solar. Los científicos creen que en los primeros mil millones de años después de que nuestro Sistema Solar quedara formado, los cometas eran tan abundantes que los impactos con planetas como la Tierra fueron muy frecuentes (por ejemplo, de 3 a 5 impactos al día), y algunos cometas son pequeños, pero otros son grandes. Cuando un cometa impacta sobre la Tierra, toda el agua que contiene en su hielo se derrite en el momento del impacto y de inmediato se convierte en parte del agua de la Tierra. Por tanto, algunos científicos estiman que hasta un 50% de toda la cantidad de agua que hay en la Tierra proviene de los impactos de los cometas. Así, como cada uno de nosotros contiene un 70% de agua en su interior, entonces, más de 1/3 del peso corporal de cada uno puede ser agua procedente de los cometas.
La Tierra se está convirtiendo en un lugar mucho más agradable. Contiene agua en la superficie, lluvia y tierra sólida. Cubre el 70% de la Tierra hoy en día, con una profundidad media de 3 km. La acción volcánica todavía es extensa, pero está empezando a disminuir. El planeta todavía sufre terremotos cada pocos minutos, existen muchos volcanes en erupción y la gravedad lunar fractura la superficie, pero estos inconvenientes ya no son tan graves. La atmósfera es más espesa, con alrededor del 70% de la densidad que tenemos hoy en día. Todavía es una mezcla de gases que serían venenosos para nosotros, pero durante los próximos cientos de millones de años, los gases cambiarán.
6.3. Eón Arcaico (4000-2500 Ma)
En este eón se produce un bombardeo muy importante de meteoritos que aportan a la Tierra una gran cantidad de agua y otros compuestos químicos (además de calentar la superficie terrestre). Este intenso bombardeo cesaría en este periodo ayudando a una mayor estabilidad en los periodos posteriores.
Las rocas más antiguas del planeta, en la actualidad, datan de este periodo: Rocas metasedimentarias de 3 800 millones de años (en Groenlandia) y gneisses de 3 700 millones de años. También en esta fase comienzan los procesos de orogénesis (plegamiento huroniano) y de erosión.
La atmósfera en este época era, en su composición, totalmente diferente a la de hoy. Especialmente la cantidad de oxígeno era muy inferior a la actual (casi inexistente): eso significa que las rocas y minerales superficiales no sufrieron oxidación.
En cuanto al clima, se alternaron periodos de tipo desértico con épocas frías y húmedas.
6.3.1 Aparición de la vida
Los mares de esta era estaban muy calientes y el calor favoreció que las moléculas surgidas de los volcanes y fosas submarinas y las traídas por los meteoritos reaccionaran entre sí, apareciendo nuevas moléculas cada vez más complejas. Oparin llamó a estos mares cargados de moléculas el caldo primitivo o sopa primordial. Algunas de esas moléculas se unieron constituyendo unas asociaciones con forma de pequeñas esferas llamadas coacervados, que todavía no eran células.
Este proceso continuó hasta que apareció una molécula que fue capaz de dejar copias de sí misma, es decir, algo parecido a reproducirse; esta molécula sería algo similar a un ácido nucleico (probablemente una ribozima).
Los coacervados que tenían la ribozima empezaron a mantenerse en el medio aislándose para no reaccionar con otras moléculas, a intercambiar materia y energía con el medio, y a reproducirse originando las primerísimas manifestaciones de vida: los protobiontes.
Por lo que sabemos, sobre la base de estos primeros sistemas, rápidamente se establecería un proceso de selección natural y evolución que favorecería a aquellos con mejores capacidades para duplicarse y perdurar en el tiempo.
Lo totalmente probado es que los organismos mas primitivos han dejado sus huellas en rocas de 3 500 millones de años.
Los primeros fósiles de los que tenemos registro fósil son organismos unicelulares procariotas heterótrofos y anaerobios aunque es seguro que han existido organismos mas simples en el pasado, los cuales se han extinguido sin dejar registro fósil.
Hace unos 2 500 millones de años debieron aparecer los primeros generadores de oxígeno, las cianobacterias (organismos que realizan una fotosíntesis oxigénica); estas bacterias llenaron los mares (primero) y luego la atmósfera de oxígeno (O2), un agente muy activo que debió exterminar a la mayoría de las formas de vida existentes; así, seguramente se produjo la primera extinción en masa de la historia de la Tierra.
Los estromatolitos suponen los indicadores de vida más importantes del Arcaico y el Proterozoico. Son estructuras generadas por comunidades bacterianas en las que predominan cianobacterias, las cuales generan un gel que les protege de radiaciones ultravioletas y contaminación ambiental; cuando el sedimento que cae sobre la colonia se queda pegado al gel y les impide captar la luz, la comunidad se desplaza hacia un "piso" superior, por lo que los estromatolitos tienen una estructura en capas.
Los primeros estromatolitos tienen una antigüedad de casi 3 500 millones de años (Grupo Warrawoona, en Australia Occidental), y llegan a ser abundantes con el desarrollo progresivo de plataformas continentales. Estas estructuras son muy comunes durante el resto de Proterozoico, hasta el principio del Fanerozoico, cuando se diversifican los animales, sobre todo herbívoros, que llegan a inhibir el desarrollo de estromatolitos. En la actualidad sólo existen estromatolitos en unos pocos ambientes restringidos, como lagos salinos. El lugar más famoso es en Shark Bay en Australia.
6.4. Eón Proterozoico (2500-541 M.a.)
En el límite entre el Arcaico y el Proterozoico apareció el estilo moderno de tectónica de placas, lo que se tradujo en un incremento de las colisiones y en la adición de numerosos bloques continentales alrededor de los protocontinentes arcaicos.
A partir de este momento, los ciclos de formación de supercontinentes (ciclos de Wilson) característicos de esta etapa se hicieron inevitables. Por una parte, los continentes que se desplazan por una superficie esférica están condenados a colisionar entre ellos y a formar supercontinentes. Por otra, los supercontinentes son inestables, ya que, al cubrir amplias zonas del manto, impiden su refrigeración y, se forman puntos calientes que provocan el resquebrajamiento del supercontinente y la disgregación de los fragmentos. El alejamiento inicial entre estos se acaba transformando en una posterior aproximación que culmina con una colisión múltiple y con la formación de un nuevo supercontinente, en un ciclo que dura unos 500 millones de años.
Durante el Proterozoico superior (hace 1100 M.a.) se formó el supercontinente de Rodinia ("nuestra tierra natal" en ruso) o Pangea I ("toda la tierra") que agrupaba a todos los bloques continentales del planeta y se mantuvo estable hasta que comenzó a fragmentarse hace unos 800 M.a.). Es la primera Pangea de la que tenemos pruebas paleogeológicas aunque es probable que hubiera alguna/s anterior.
Hace entre 2200 y 1800 M.a., se produjo un fenómeno de gran importancia geológica: la precipitación de grandes cantidades de hierro en los océanos originando las formaciones de hierro bandeadas (BIF o “banded iron formations”). Esto se produjo porque el aumento de O2 libre en la atmósfera y la hidrosfera comenzó a oxidar a todos los minerales de hierro que había en la superficie. Es un marcador excelente del cambio en la composición atmosférica porque en los estratos más antiguas el hierro aparece sin oxidar (y sin ese color rojo tan característico).
Durante el Proterozoico superior se produjeron importantes glaciaciones intermitentes pero muy extensas (760, 700, 620 y 550 M.a.). En las dos primeras, incluso en regiones próximas al Ecuador, la línea de nieve alcanzó el nivel de mar, lo que casi terminó con la vida en el planeta. En efecto, la congelación del océano hizo que cesara el ciclo hidrológico, que se crearan condiciones de anoxia en el fondo del océano y que provocara un colapso en la productividad biológica.
La causa de este enfriamiento generalizado del planeta hay que buscarla en tres procesos fundamentales que contribuyeron al debilitamiento del efecto invernadero y el consiguiente descenso de las temperaturas:
a) En primer lugar, la aportación de grandes cantidades de O2 a la atmósfera y el descenso progresivo en la concentración de CO2 atmosférico debido a la actividad fotosintética (con la consiguiente disminución del efecto invernadero).
b) En segundo lugar, la aparición de los primeros consumidores unicelulares, los protozoos, hizo disminuir el contenido de materia orgánica de los sedimentos al utilizarla como alimento. Esto hizo que disminuyera mucho el metano (CH4) que es un gas con un gran efecto invernadero.
c) Por ultimo, la fragmentación del supercontinente de Pangea o Rodinia pudo producir un descenso en el contenido atmosférico en CO2 al crear nuevos márgenes continentales donde se acumularían grandes cantidades de carbono orgánico.
Cubierta de hielo y nieve de polo a polo, la Tierra dormía durante varios millones de años hasta su despertar cuando gigantescas erupciones volcánicas emitieron grandes cantidades de CO2 a la atmósfera y produjeron un efecto invernadero extremo que elevaría de nuevo las temperaturas y fundiría los hielos.
Hay un problema para diferenciar células procariotas (sin núcleo) y eucariotas (con núcleo), pues el núcleo no suele conservarse en el registro fósil. Así, el único criterio medianamente fiable es la diferencia de tamaños: las células eucariotas pueden alcanzar tamaños mucho mayores que las células procariotas. Basándose en este criterio, los primeros eucariontes debieron aparecer hace 1500 millones de años, quizás en relación a la "explosión" del oxígeno, que permitió más procesos energéticos.
El origen de los eucariotas parece ser la asociación de distintos organismos para su mutuo beneficio (teoría endosimbiótica); así, algunas bacterias debieron empezar a vivir dentro de otras más grandes, cediéndoles su excedente de energía a cambio de protección. De hecho las mitocondrias y los cloroplastos tienen grandes similitudes con algunas bacterias actuales. Tenemos, por ejemplo, Pelomyxa palustre, una bacteria irregular sin núcleo diferenciado, ni mitocondrias, pero en cuyo interior se han observado bacterias que le permitían realizar las funciones respiratorias. Esto ha llevado a algunos autores a presentar la hipótesis de que existían unos organismos más parecidos a bacterias y otros a algas. Los primeros incluirían mitocondrias y serían "animales"; los segundos incluirían también cloroplastos y serían "vegetales" Este paso de organismos procariontes a eucariontes supuso la plataforma de lanzamiento de asociaciones pluricelulares que acabarían dando lugar a los organismos pluricelulares.
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El gran aumento del oxígeno y el descenso en el contenido en CO2 de la hidrosfera y la atmósfera tuvo otro resultado que sería fundamental para la evolución de la biosfera: el aumento en el contenido relativo en O2 atmosférico que, por una parte, superó el umbral del 10% necesario para el desarrollo de los metazoos, y, por otra, permitió la formación de una capa de ozono lo suficientemente desarrollada como para permitir la futura colonización de las zonas emergidas.
6.4.1 La fauna de Ediacara
A finales del Proterozoico, aparecieron los primeros organismos verdaderamente pluricelulares. Eran organismos de cuerpo plano, como esponjas, celentéreos, etc., que dejaron pocos fósiles. Los pocos fósiles que se han encontrado, de unos 670 M.a. de antigüedad, se conocen como fauna de Ediacara, por descubrirse por primera vez en esta localidad australiana. En su momento fueron una gran sorpresa porque se pensaba que los seres vivos pluricelulares habían aparecido al inicio del eón Fanerozoico.
Muchos de estos invertebrados marinos tienen una organización corporal totalmente distinta a la que veremos luego y se perdieron para siempre. Otros grupos, como las esponjas, si mantuvieron unas estructuras más parecidas en épocas posteriores.
6.5. Eón Fanerozoico (541 M.a.-actualidad)
El eón Fanerozoico es el más moderno y breve de los cuatro que hemos estudiado (de hecho estamos en él) y comprende tres grandes eras: el Paleozoico, el Mesozoico y el Cenozoico.
6.5.1. Era Paleozoica (541-252 M.a.)
El Fanerozoico comenzó con una gran explosión de diversidad de seres vivos (Fanerozoico significa "vida visible"). Debido a la fragmentación y separación de Rodinia (Pangea I), aparecieron grandes zonas de costa con climas favorables que favorecieron la aparición de casi todos grupos de animales y vegetales. Al final del Paleozoico se volverían a reunificar los continentes formando el supercontinente Pangea (Pangea II).
El Paleozoico se divide en seis grandes periodos: el Cámbrico, el Ordovícico, el Silúrico, el Devónico, el Carbonífero y el Pérmico.
6.5.1.1 PERIODO CÁMBRICO (541-488 M.a.)
A) Tectónica; A finales del Precámbrico las tierras emergidas formaban un solo continente (Rodinia o Pangea I), los movimientos de las placas hicieron que, durante el Cámbrico, este continente comenzará a fragmentarse. De la dispersión de Pangea I surgen varias masas continentales separadas por nuevas cuencas oceánicas. Unas y otras han recibido nombres fantasiosos, a veces regionales (como Báltica), otros históricos (como Armórica) o mitológicos.
Gondwana se va a desplazar hacia le polo sur mientras que Laurentia, Siberia y Báltica se van a fragmentar y desplazar hacia el hemisferio norte.
B) Clima; tras las glaciaciones del Proterozoico se produjo una transgresión que probablemente contribuyó a mejorar el clima del principio del Paleozoico. Durante el Cámbrico se depositan abundantes calizas, muchas de ellas en arrecifes, en general en latitudes tropicales. Seguramente el clima era más cálido que el actual.
C) Fauna y flora; durante el Cámbrico tiene lugar la mayor diversificación de vida de toda la historia de nuestro planeta. El comienzo del Paleozoico está marcado por la aparición repentina de una gran variedad de grupos animales, tanto invertebrados como vertebrados entre los que se encuentran casi todos aquellos que hoy existen en la Tierra.
En los sedimentos marinos del Cámbrico Inferior (hace unos 530 M.a.) aparecen de forma repentina, y por primera vez, gran cantidad de fósiles de animales que estaban ya provistos de esqueleto mineralizado (moluscos, braquiópodos, artrópodos y equinodermos) y equipados con espinas letales y armaduras corporales que indican que, en contraste con la vida plácida del jardín de Ediacara, la vida se había hecho mucho más dura por los primeros predadores.
La diversidad de los fósiles es tan elevada y tan brusca su aparición que este evento ha recibido el nombre de explosión cámbrica. El Cámbrico Inferior fue un período de experimentación evolutiva y de radiación adaptativa.
Trilobites; son los fósiles marinos más característicos del Paleozoico. Tenían tres partes: cabeza, toráx y el pigidio. La cabeza contenía los órganos sensoriales y algunos órganos internos. El tórax contenía numerosos segmentos. El pigidio era la parte opuesta a la cabeza.
La
mayoría de los trilobites medían entre 3 y 10 cm., aunque algunos
llegaban a medir casi 50 cm. Se cree que respiraban por branquias y
que eran externas.
Se cree que la mayor parte vivían en las zonas
fangosas del fondo marino y que obtenían el alimento filtrando el
fango.
Los trilobites también dejaron fósiles de sus huellas al desplazarse por el fondo marino. Estos fósiles se llaman crucianas.
Por supuesto encontramos también fósiles de algas, esponjas, corales, braquiópodos, ostrácodos, ...
En esta época todavía no existen los animales vertebrados pero sí tenemos fósiles de sus antecesores más primitivos: los primeros cordados (Pikaia).
La aparición de depredadores con grandes ojos y otros órganos de los sentidos así como mandíbulas muy potentes, como el Anomalocaris, aumentaron la presión evolutiva y hubo muchas extinciones hacia el final de este periodo.
A) Tectónica; en esta época los bloques continentales, comenzaron a aproximarse de nuevo. En éste momento existía un gran continente llamado Gondwana (del que formaban parte África, Sudamérica, Antártida, Australia, India e Iberia) y otras masas continentales menores como Laurentia (Norteamérica), Siberia y Báltica. El océano Pantalasa ("todo el mar", en griego) cubría la mayor parte del hemisferio norte y estaba rodeado por un larguísimo cinturón de subducción.
El Ordovícico se inicia con una transgresión general de toda Europa, ésta transgresión reduce gran parte de Europa a un extenso archipiélago. Al final del Ordovícico se produce una fuerte regresión.
Durante el Ordovícico tuvo lugar la orogenia Caledoniana, caracterizada principalmente en Escocia, afectando también a Inglaterra, Montañas Escandinavas, Europa central (Ardenas, Macizo Renano, Bohemia, Siberia y Groenlandia), localmente también en Norteamérica (Montañas Verdes).
B) Clima; durante el Ordovícico se produjo una glaciación que afectó al hemisferio sur (Gondwana y Armórica). En las zonas tropicales el clima se mantiene cálido y hay abundantes arrecifes y evaporitas.
C) Fauna y flora; como siempre tras la extinción producida al final del periodo anterior se producirá un aumento en la biodiversidad.
En el mar la situación de los invertebrados es bastante parecida al periodo anterior aunque cabe destacar fósiles como los graptolites, los braquiópodos, los gasterópodos y los pelecípodos. Los equinodermos (erizos y estrellas de mar) adquieren su simetría pentámera característica.
La gran novedad en la fauna marina es la aparición de los primeros peces: los ostracodermos. Estos peces eran agnados (no tenían mandíbulas) y tenían una serie de placas óseas a modo de armadura que les protegía de los depredadores. Como no tenían mandíbula se alimentaban por filtración. Las lampreas de la actualidad son los lejanos descendientes de este grupo.
En cuanto a la flora sólo se conocen algas aunque ya disponen de sistemas de fijación y pronto estarían listas para invadir el medio terrestre. A finales de este periodo ya encontramos las primeras formas que empiezan a colonizar las orillas.
Al final de este periodo se produce la segunda extinción masiva más grande de la historia (solo superada por la del Pérmico/Triásico que marca el final del Paleozoico).
A) Tectónica; continua produciéndose la orogenia Caledoniana que empezó en el Ordovícico.
El oceáno Iapetus (océano entre Europa y Laurentia/Norteamérica) estaba a punto de cerrarse.
Se produce una fuerte transgresión tras la gran regresión ocurrida al final del Ordovícico.
B) Clima; es muy similar a lo visto en el Ordovícico. Los continentes del hemisferio sur (Gondwana y Armórica) sufren una fuerte glaciación y en las zonas tropicales el clima es más cálido.
C) Fauna y flora; durante el Silúrico no hay grandes cambios en la fauna invertebrada marina y siguen predominando los mismos grupos (trilobites, graptolites, braquiópodos, escorpiones marinos, miriápodos, estrellas de mar, etc).
Van a aparecer los primeros peces acorazados con mandíbulas: los placodermos. Este hallazgo evolutivo les permite morder con fuerza y pasar de ser presas a depredadores: pronto serán los dominadores de los mares. Su nombre viene de que presentan fuertes placas óseas en la parte delantera de su cuerpo.
En este periodo se produce la invasión definitiva del medio terrestre por toda una serie de vegetales aéreos con características propias de las algas, los briofitos (musgos y hepáticas) y los primitivos pteridofitos. Esto aumentará la proporción del oxígeno atmosférico y la capa de ozono.
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También empiezan a invadir el medio terrestre los primeros invertebrados terrestres (escorpiones, miriápodos, los primeros insectos), protegidos por su exoesqueleto.
A) Tectónica; Europa chocó completamente con América de Norte y formó el continente Laurasia. El comienzo del Devónico está representado por las ultimas actividades tectónicas de la orogénesis Caledoniana. En las regiones nórdicas donde tuvo influencia la orogenia Caledoniana, el Devónico es transgresivo. Las condiciones paleogeográficas no sufren, pues, cambios notables.
B) Clima; el clima en el Devónico se cree que fue mayoritariamente cálido. El progresivo aumento en la concentración de oxígeno en la atmósfera por parte de las plantas termina posibilitando la formación de la capa de ozono (muy importante para proteger a los seres vivos terrestres de la dañina radiación ultravioleta del Sol).
C) Fauna y flora; en el Devónico predominan los Ammonites (Goniatites), que se utilizan como fósiles característicos de zonas. Estos animales, aparecidos en el Ordovícico, llegarán hasta el Cretácico pero presentan variedades muy específicas y vistosas por lo que suelen ser muy buenos fósiles guía.
Los Braquiópodos, con numerosos géneros característicos y frecuentes (Spirifer, Atrypa etc.) son utilizados como fósiles guía en facies arenosas y pizarrosas donde faltan los Goniatites.
Tienen extraordinaria importancia en el Devónico las formaciones arrecifales, en las que intervienen multitud de corales, algas calcáreas, …, dando lugar a la construcción de arrecifes costeros, que bordean por el sur el continente Noratlántico (Laurasia).
Aparecen los primeros peces cartilaginosos (tiburones), y los actinopterigios (peces con aletas radiadas) que acabarían dominando los mares en el mesozoico y el cenozoico y los sarcopterigios (peces de aletas lobuladas); que comprende a los peces pulmonados y los celacantos (hoy casi extintos).
Los seres vivos siguen expandiéndose por el medio terrestre. Los vegetales se diversifican formando las briofitas, los pteridofitas y, finalmente las primeras plantas con semillas. Ya tenemos plantas de gran porte que podemos considerar los primeros árboles.
Los invertebrados han invadido con éxito el medio terrestre y ya encontramos los primeros insectos alados. A partir de algún pez pulmonado van a aparecer, a finales del periodo, los primeros anfibios.
6.5.1.5 PERIODO CARBONÍFERO (360-286 M.a.)
A) Tectónica; se origina la orogénesis hercínica que terminará en el Pérmico. Las placas siguen aproximándose entre ellas hasta su próxima reunificación.
Armórica sufrió una intensa deformación interna desde el Devónico hasta el Carbonífero. La geografía de Armórica, aproximadamente lineal, se curvó para adaptarse a los entrantes y salientes de Laurasia. La deformación sería dúctil, y una de éstas zonas de cizalla correspondería a los Pirineos, probablemente una zona débil antigua en Armórica.
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La colisión entre Laurasia y Gondwana causa una regresión, en la que afloran extensas marismas deltaicas cerca del orógeno recién formado; en ellas crecen los bosques que se convierten en yacimientos de carbón en Norteamérica, Europa occidental y central y la cuenca del Donetz en Rusia.
B) Clima; en el Carbonífero es perceptible un enfriamiento general de la atmósfera que desemboca en una gran glaciación. En cinco continentes distintos encontramos gruesos niveles de tillitas. Esta glaciación se extendió a lo largo de casi 100 millones de años (Carbonífero y Pérmico) afectó primero a África y Sudamérica y luego a la Antártida, la India y Australia, a medida que Gondwana se desplazaba sobre el Polo Sur.
Durante el Carbonífero se mantienen los tres continentes ya conocidos, pero tiene lugar una notable diferenciación climática, que al final del periodo origina vegetaciones de carácter muy distinto: la Euroamericana, notablemente rica en especies y de carácter tropical; la de Gondwana pobre en especies y propia de un clima frío glacial; y la de Angara,en Asia, de carácter nórdico y propia también de un clima frío.
C) Fauna y flora; los cefalópodos son muy abundantes en los mares (Goniatites) y también abundan los Braquiópodos y otros moluscos. En los mares costeros carboníferos siguen siendo importantes las formaciones arrecifales. Otros fósiles neríticos importantes fueron los Crinoides y sobre todo los foraminíferos (Fusulinas) que pueden dar lugar a calizas fusulínicas por acumulación de sus caparazones. Los trilobites son más escasos que en períodos anteriores.
Las zonas costeras con climas húmedos y cálidos presentan grandes bosques selváticos de pteridofitas (helechos) y empiezan a extenderse las primeras gimnospermas (plantas con flores, granos de polen y semillas).
En los bosques carboníferos se desarrolló una fauna muy compleja de artrópodos terrestres principalmente de Insectos, Arácnidos y Miriápodos; algunos verdaderamente gigantescos.
Los anfibios se diversifican y ocupan muchos hábitats. Aparece por primera vez el huevo amniótico y con él, los primeros reptiles.
A) Tectónica; el Pérmico constituye una época de transición entre las dos primera eras del eón Fanerozoico: Paleozoica y Mesozoica. A final de este período se produjo la extinción masiva más importante de la historia del planeta, que provocó la desaparición de la mayoría de los invertebrados marinos, entre ellos los trilobites.
Durante el Pérmico llegan a reunirse los tres continentes existentes en el Carbonífero, formando un supercontinente llamado Pangea (Pangea II). La formación de este supercontinente dio lugar a la formación de un océano universal (la Pantalasa de Wegener), que permitió el flujo de corrientes ecuatoriales impulsadas por los alisios a lo largo de 5/6 de la circunferencia de la Tierra.
B) Clima; el periodo Pérmico es una época de extremos climáticos debidos en buena medida a que todos los continentes estaban unidos formándose grandes zonas desérticas interiores.
La glaciación del Carbonífero perdió fuerza durante el Pérmico; los glaciares de casquete sólo duraron durante el Pérmico Inferior, aunque los de montaña persistieron hasta el final del Paleozoico. En el Pérmico Superior el clima se va calentando y también volviéndose árido, lo que justifica que en éste periodo se hayan formado los mayores depósitos de sales conocidos en la historia de la Tierra.
C) Fauna y flora; este época está caracterizada por una cantidad pequeña de fósiles. Esto de debe probablemente a tener menos zonas costeras y a la grandes extinciones que se producen en este periodo.
La flora va a seguir su proceso evolutivo sin grandes cambios y la diversificación de las plantas con semillas.
La fauna marina va a verse muy afectada en este periodo con la mayor extinción nunca vista en la historia de la Tierra. Grupos muy característicos como los Trilobites, muchos tipos de corales y foraminíferos fueron disminuyendo hasta desaparecer. Otros grupos no se extinguieron pero quedaron muy disminuidos.
Dentro de los peces encontramos el desarrollo de los mismos grupos que ya estudiamos en el Carbonífero: los peces óseos y los tiburones. Los peces acorazados ya se habían extinguido y los peces de aletas lobuladas estaban en declive.
En el medio terrestre, los anfibios adquieren un gran desarrollo con algunas formas gigantescas que vivían en las regiones pantanosa de Europa Occidental y de Norteamérica pero van a ir sufriendo el desarrollo cada vez más importante de los reptiles que dan lugar a numerosos grupos, adaptados a los ambientes más diversos.
Aparecen y son importantes los reptiles mamiferoides (terápsidos); presentan mandíbulas fuertes, patas más verticales y dentición diferenciada. También parece que eran endotermos y con pelo.
También aparecen los diápsidos; pequeños reptiles que darán lugar a los arcosaurios (cocodrilos, dinosaurios y pterosaurios) posteriormente.
Los insectos siguen siendo muy importantes en la Tierra apareciendo el grupo más abundante en la actualidad: los Coleópteros (escarabajos).
Como mencionamos antes, al final del Pérmico ocurre la mayor extinción en toda la Historia de la Tierra lo que marca el final de la Era Paleozoica y el comienzo de la Era Mesozoica.
No debemos pensar que estas grandes extinciones fueron repentinas y debidas a una sola causa y muchos de los grupos y especies ya llevaban tiempo declinando. Pese a esto concurrieron una serie de factores que aceleraron y aumentaron estas extinciones:
a) Vulcanismo masivo en Siberias; se produjeron erupciones continuas y masivas durante miles de años que liberaron enormes cantidades de CO2 (produciendo efecto invernadero y aumentando las temperaturas.
b) Liberación de metano a la atmósfera; como consecuencia del calentamiento del mar se liberaron grandes depósitos de metano del fondo oceánico (produciendo todavía más efecto invernadero y un mayor aumento de la temperatura).
c) Impacto de un gran meteorito (alrededor de 500 km) en la Antártida.
6.5.2. Era Mesozoica (245-65 M.a.)
La era mesozoica comienza tras la gran extinción de finales del Pérmico y comprende tres grandes periodos: el Triásico, el Jurásico y el Cretácico.
6.5.2.1 PERIODO TRIÁSICO (245-208 M.a.)
A) Tectónica; el Triásico marca el comienzo de la era Mesozoica, también llamado "la era de los reptiles" debido a la aparición de los dinosaurios y otros grandes reptiles que dominaron el planeta durante 165 millones de años.
Hace 251 millones de años, el supercontinente Pangea (Pangea II), formado a finales del Paleozoico, reunía la práctica totalidad de las tierras emergidas. Los continentes África y América del Sur estaban juntos, con una intensa actividad magmática al límite de los dos continentes.
El desarrollo del océano Pacífico y mares someros permitió que corrientes ecuatoriales se desplazaran hacia los polos, produciendo un mejoramiento climático en todo el planeta, con temperaturas más cálidas y húmedas, las que favorecieron ampliamente la vida de los dinosaurios.
La ausencia de orógenos nuevos y la erosión de los formados durante el Paleozoico dio lugar en las plataformas continentales a una intensa sedimentación carbonatada característica de los mares cálidos y someros.
En este período se abre un canal marino (mar de Tethys) que llega a dividir al supercontinente Pangea II en dos subcontinentes: Laurasia al Norte y Gondwana al Sur. Este canal marino se va ensanchando hasta formar el Atlántico norte y central, y entonces surge el Mar Caribe.
B) Clima; el clima de este período está influido por la presencia del supercontinente Pangea II. Un continente tan extenso presentaba unos contrastes climáticos muy importantes: en las zonas litorales había humedad suficiente y temperaturas moderadas; pero en el interior había un clima muy seco y continental, lo que favoreció la existencia de grandes extensiones desérticas, situadas en los cálidos trópicos, ideales para los reptiles.
C) Fauna y flora; el Triásico es una época en la que va a aumentar y diversificarse los distintos grupos de seres vivos tras la gran extinción del periodo anterior.
En los mares seguimos teniendo un desarrollo de los peces y los cefalópodos. También son importantes los crustáceos y las especies de corales , moluscos, equinodermos que no se extinguieron en el Paleozoico.
Los reptiles nadadores cobran importancia en los mares poco profundos y cálidos. Ejemplos destacables son los notosaurios y los ictiosaurios.
Los insectos siguen siendo los invertebrados terrestres más importantes y ya encontramos muchas especies con desarrollo indirecto (larva, pupa y adulto).
Los reptiles se convierten de forma definitiva en los grandes dominadores del medio terrestre para el cuál están muy bien adaptados. Los reptiles mamiferoides del Pérmico han sobrevivido y evolucionan hacia formas pequeñas y nocturnas como los cinodontos ante el progresivo éxito de los tecodontos. Estos predecesores de los dinosaurios dominan el Triásico al empezar a caminar con solo las patas traseras adquiriendo un gran campo de visión y dejando las patas delanteras como mecanismos de ataque.
En el cielo tenemos a los primeros reptiles voladores: los pterosaurios. Estos usan repliegues de piel unidos a sus dedos (de forma parecida a los murciélagos actuales).
A finales del triásico aparecen los primeros dinosaurios: los terópodos. Se convierten en los reptiles más exitosos y dominan totalmente el medio terrestre (lo harán durante el resto de la era).
Al
principio, los helechos vivían bajo el dosel umbrío de los
gigantescos licopodios y equisetos. Los helechos se hicieron mucho
más altos hasta alcanzar a veces los 30 metros de altura. Durante el
período Triásico, sustituyeron progresivamente a muchos de los
licopodios y equisetos gigantes de las épocas anteriores, más
húmedas.
La flora de Laurasia estaba adaptada al clima seco y
cálido. Destacan las cactáceas, las palmeras y las coníferas. Los
helechos se adaptaron a las zonas húmedas al igual que las palmeras.
Gondwana, era mucho más húmeda por lo que presentaba una vegetación
abundante de helechos gigantes y grandes coníferas.
Al final del triásico se produjo otras extinciones masivas pero de mucho menor calado que las del límite pérmico/triásico. En ella desaparecen los reptiles mamiferoides, los tecodontos y todos los reptiles más primitivos dejando sus nichos ecológicos a la gran diversificación de los dinosaurios en el jurásico.
A) Tectónica; a mediados el gran continente Pangea se fractura en dos partes separadas por un gran mar: el mar de Tethis. En el Tethis oriental se forman un sistema de valles intracontinentales que se inundan parcialmente, provocando una extensión del Tethis hacia el oeste. Empieza a formarse el océano Atlántico (en el norte).
En este periodo comienza a producirse el desmembramiento de Laurasia (en Norteamérica y Eurasia) y de Gondwana (en Africa-Sudamérica y Antártida-Australia-India).
B) Clima; el clima se vuelve más húmedo y de carácter tropical debido al aumento de los litorales y la disminución de las grandes masas continentales alejadas de los océanos. Esto es especialmente notable en el hemisferio norte.
C) Fauna y flora; predominan los corales formadores de arrecifes que crecían en las aguas poco profundas y carbonatadas de las costas. Entre los artrópodos marinos evolucionaron animales semejantes a los cangrejos y a las langostas (crustáceos). Se suele usar los ammonites como fósiles guía en este periodo. Aparecen los osteíctios (peces óseos modernos) que dominaran los mares en las épocas posteriores.
Los dinosaurios son los grandes dominadores del periodo y otros reptiles emparentados con ellos ocupan el medio aéreo (pterodáctilos) y el acuático (plesiosaurios). Algunos dinosaurios presentan plumas y algunas características que nos hacen pensar en las aves.
Existen algunos fósiles de pequeños mamíferos pero son escasos.
En cuanto a la flora, predominan las gimnospermas, con grupos exclusivos de esta época (Bennetitales que presentaban caracteres intermedios entre gimnospermas y angiospermas). Las coníferas, alcanzan gran desarrollo, con formas similares a las actuales, secuoyas, cipreses y pinos: también había helechos arborescentes y equisetos.
A) Tectónica; el Cretácico duró desde hace 145 hasta 65 millones de años. Su límite inferior se marca por una regresión marina en la zona europea seguida por una gran transgresión. El nombre Cretácico procede de la palabra latina creta, que significa tiza.
La datación del final de la era es muy precisa, pues ésta se hace coincidir con la de una capa geológica con fuerte presencia de iridio, en la península del Yucatán y el golfo de México, y que coincide con la caída de un enorme meteorito marcando el fin de la Era Mesozoica.
En el cretácico inferior el Atlántico central y el Tethis dividían al mundo en dos amplias regiones continentales: América del Norte-Eurasia formando un único continente y Gondwana en proceso de desintegración. Sin embargo, mientras que el Atlántico Sur se iba ensanchando. el Tethis se consumía a lo largo de una zona de subducción situada en el norte de la cuenca, a lo largo de los Cáucasos, de manera que casi había desaparecido a fines del Mesozoico. Esto se debió al movimiento de Africa hacia el este a la vez que giraba en sentido antihorario. Este movimiento finalizó con el choque de la placa de Arabia contra el sur de Europa. Durante el Cretácico el Atlántico central se fue ensanchando. América del Norte y Europa aún constituían una única placa si bien estrechos mares someros se interpusieron entre ambas, comunicando al Tethys con el mar Boreal o Protoártico.
El cretácico superior fue una época de grandes cambios, la inestabilidad tectónica se incrementó, con numerosas etapas transgresivas separadas por regresiones relativas que se suceden entre los 100 y los 75 m.a., que en su máximo, casi un 40 % de los continentes quedó bajo el mar. Las huellas de este episodio son universales. Como el mar Cretácico era muy cálido, se formaron enormes plataformas de carbonatos que la erosión posterior ha convertido en espectaculares acantilados calcáreos. Allí se produjeron enormes depósitos de creta, con espesores de varios cientos de metros. Representa un ambiente de deposición excepcional ya que se trata de sedimentos con características pelágicas (75% de sus componentes son planctónicos) aunque originado en un mar somero, con temperaturas templadas. En estos océanos va a generarse el 60% de todo el petróleo conocido.
A lo largo del borde pacífico americano predominó un ambiente de subducción que generó una gran inestabilidad tectónica. La parte principal de dicho proceso coincidió con la iniciación de la Orogenia Andina.
Aproximadamente
en estos tiempos tuvo lugar la separación
definitiva entre América del Sur y Africa formándose la
cuenca del Atlántico Sur y el continente sudamericano comenzó
una deriva hacia el oeste avanzando sobre la zona de subducción
adyacente con importantes fenómenos compresivos. A diferencia de lo
acontecido en la costa pacífica, en el lado oriental prevalecieron
las acciones distensivas producidas en relación con la extensión de
la ruptura atlántica, las que motivaron la formación de cuencas de
rift y el surgimiento de grandes volúmenes de lavas.
Se comienzan
a levantar la orogenia Alpina
(Pirineos, Alpes, Cárpatos, Himalaya) como resultado del empuje de
los continentes meridionales; África y la India sobre Eurasia. En
América del Norte y del Sur se forman las Montañas Rocosas y los
Andes, son consecuencia de la deriva de esos continentes hacia el
Oeste y los empujes de las placas Pacífica Cocos y de Nazca hacia el
Este. Con los continentes separados, la vida animal y vegetal, empezó
a desarrollarse de forma diferente en distintos lugares.
Hace unos 65 millones de años, los continentes ya están aproximadamente configurados como en la actualidad. En la India, se produjeron extensas erupciones volcánicas que ensombrecieron la atmósfera con cenizas volcánicas. Al mismo tiempo, en la península de Yucatán y en el Golfo de México habría impactado un cometa o un enorme meteorito con consecuencias devastadoras a nivel planetario. Se produjeron tormentas, tsunamis (olas gigantes) e incendios globales de selvas y bosques. El polvo cósmico y volcánico, sumado a las humaredas, dejaron a la Tierra en tinieblas, lo que habría ocasionado la extinción de los dinosaurios, así como varias formas de vida como los ammonites, los belemnites, los rudistas, y prácticamente todos los grandes reptiles.
B) Clima; durante el cretácico tardío, el nivel del mar subió en todo el mundo, inundando casi un tercio de la superficie terrestre actual. Así, el calor del sol pudo distribuirse más hacia el norte gracias a las corrientes marinas, dando lugar a un clima global cálido y suave, sin casquetes de hielo en los polos y una temperatura en las aguas del Ártico de 14 ºC o más.
C) Fauna y flora; en general, los organismos cretácicos muestran la presencia de caracteres modernos.
Los arrecifes alojaron abundantes corales y briozoos así como bivalvos especializados (rudistas, ostreidos, ...).
Los ammonites continuaron representando los moluscos más característicos y mantuvieron en el Cretácico su importancia como fósiles guías para la confección de las biozonas y entre ellos, algunos adquirieron enroscamientos irregulares hasta rectilíneos. El número de familias fue declinando paulatinamente hasta que al final del período el grupo se extinguió. Los belemnites fueron frecuentes hasta el Cretácico tardío, aunque iniciaron una rápida decadencia que los llevó a su extinción.
En medios marinos los foraminíferos alcanzan gran desarrollo tanto en el ambiente planctónico como bentónico. En el Cretácico superior, constituyeron los componentes predominantes de la creta.
El Cretácico se caracterizó por la radiación evolutiva de los teleósteos que aún perdura convirtiendo a estos peces óseos en los dominadores del medio acuático.
En el ambiente marino existieron los últimos ictiosaurios y plesiosaurios frecuentemente de grandes dimensiones, pero, al finalizar el período, estos reptiles junto con otros tetrápodos se extinguieron. Sin embargo, esta crisis no afectó a ciertos grupos como las tortugas y los cocodrilos, los que persisten hasta la actualidad.
Los insectos constituyeron los invertebrados terrestres más característicos del Cretácico y habrían tenido una gran influencia en la radiación de las angiospermas al establecer frecuentes relaciones de simbiosis con las flores de las mismas (polinización entomógama).
En el Cretácico inferior los dinosaurios alcanza su máximo desarrollo y diversificación pero en la parte final de este periodo ya se encontraban en decadencia frente a la pujanza de las aves modernas (dinosaurios en realidad) y los mamíferos.
Antes de la separación de África, Sudamérica, y Australia ya han aparecido los mamíferos marsupiales. Posteriormente a estas separaciones aparecen en Eurasia los primeros mamíferos placentarios (pequeños insectívoros parecidos a las musarañas).
Las aves de este periodo ya son muy parecidas a las que encontramos en el cenozoico.
La flora prosiguió con una preponderancia de gimnospermas pero en el límite entre el Cretácico inferior y el superior se produjo uno de los cambios florales más notables de los ocurridos en la historia terrestre. Las gimnospermas pasan a un plano secundario y se extinguen importantes grupos y se reducen drásticamente muchos otros órdenes (Ginkgoales, Cycadales, Araucariaceae). En su lugar se desarrollaron las angiospermas (plantas con flores y frutos). Las primeras en aparecer son las dicotiledóneas y después lo hacen las monocotiledóneas.
A finales de éste periodo la flora había adoptado ya una apariencia moderna e incluía muchos de los géneros actuales de árboles, como aquellos a los que pertenecen el roble, la haya y el arce. El mundo vegetal resultó poco afectado por la crisis del final del Cretácico.
Como ya hemos dicho, al final del periodo hubo una extinción masiva desencadenada por el impacto de un gran meteorito en la zona del Yucatán que conlleva la desaparición de muchos grupos de seres vivos que ya estaban en recesión.
La Era Cenozoica se divide en dos grandes periodos: el paleógeno y el neógeno. Antes se separaba en terciario y cuaternario pero está clasificación (basada sobre todo en la aparición de los homínidos) está hoy en día en desuso.
6.5.3.1 PERIODO PALEÓGENO (65-23 M.a.)
Dentro del periodo paleógeno distinguimos tres épocas: el paleoceno, el eoceno y el oligoceno.
6.5.3.1.1 Época Paleoceno (65-55 M.a.)
A) Tectónica; en el Paleoceno los movimientos de la tectónica de placas separaron finalmente la Antártida de Australia y la expansión del Atlántico norte da lugar a la separación de Canadá y Groenlandia. También se produce la separación de Groenlandia y Escandinavia, formándose entre ambos el Mar de Noruega y produciéndose la comunicación del Atlántico con el Ártico y la unión de Asia con Norteamérica por el Estrecho de Bering, permitiendo las migraciones de especies entre Eurasia y Norteamérica.
El nivel del mar seguía estando aún por encima del actual (en el Cretácico medio, hace 100 millones de años, había alcanzado su nivel más alto) e inundaba con aguas someras gran parte de los continentes actuales. El amplio y abierto Mar de Tethis (precursor del Mediterráneo) anegaba vastas extensiones de Europa y del norte de África. Europa era un archipiélago de islas, en cuyos mares poco profundos se formaron típicos depósitos de rocas calizas y coralinas.
Las orogenias Andina y Alpina siguen desarrollándose (una por la subducción del océano Pacífico y la otra por el choque entre los continentes de África, Eurasia y la India como vimos en la UD 1).
B) Clima; en este período nos encontramos con un clima cálido y abundantes precipitaciones, sin hielo en los polos.
C) Fauna y flora; en los mares aparecen y se desarrollan foraminíferos (nummulites) que se usarán como fósiles guía en este periodo.
Hay un gran desarrollo de los insectos que coevolucionan con las plantas angiospermas.
Los dinosaurios han desaparecido de la Tierra y sus hábitats serán ocupados por las aves (dinosaurios en realidad) y los mamíferos (estos últimos empezarán a sufrir una gran radiación evolutiva adaptándose a distintos hábitats y nichos ecológicos. Eran todavía pequeños (ninguna especie superaba la talla de un oso), todos cuadrúpedos, caminaban sobre la planta de los pies y tenían cinco dedos en cada uno. Los principales grupos fueron los marsupiales, los insectívoros, los lemures, los creodontos (ancestro carnívoro común de todos los felinos y los cánidos) y animales ungulados primitivos a partir de los cuales fueron evolucionando diversos grupos como los caballos, los rinocerontes, los cerdos y los camellos.
6.5.3.1.2 Época Eoceno (55-33 M.a.)
A) Tectónica; siguen adelante las orogénias Andina y Alpina creciendo las correspondientes cadenas montañosas. La India empieza a unirse a Asia. La Antártida y Australia, se alejaron la una de la otra (desplazándose Australia hasta alcanzar su posición actual).
B) Clima; no se producen cambios significativos durante el eoceno, por lo que el clima se mantuvo cálido y húmedo.
C) Fauna y flora; sigue la rápida evolución de nuevos órdenes de mamíferos, iniciada en el paleoceno. El clima cálido y húmedo que predominó durante el Eoceno favoreció la eclosión de una variada gama de formas vegetarianas de talla grande, entre ellas los representantes de los équidos (formas del caballo), el rinoceronte, el camello y otros grupos modernos, como los murciélagos, los primates y roedores similares a las ardillas. Muchos de ellos eran muy pequeños en comparación con las formas actuales. Los carnívoros de aquel entonces, llamados creodontos, fueron el tronco del que evolucionarían los perros y los gatos modernos.
Encontramos aves no voladoras de gran tamaño como las mayores depredadoras.
El final de esta época fue testigo de la primera adaptación de los mamíferos a la vida marina.
6.5.3.1.3 Época Oligoceno (33-23 M.a.)
A) Tectónica; las colisiones entre las placas de la corteza terrestre continuaron sin pausa desde el Eoceno.
En
el hemisferio oriental, los restos del anterior supercontinente de
Gondwana chocaron con Eurasia al norte, cerrando el extremo oriental
del mar de Tetis y dejando en su lugar un residuo muy mermado, el
Mediterráneo.
Las fuerzas de
compresión generadas por la colisión de las placas en el periodo
comprendido entre el Oligoceno y el Mioceno elevó un extenso sistema
de cadenas de montañas, desde el Atlas y los Alpes en el Oeste hasta
el Himalaya en el Este, coincidiendo con la fase
paroxísmica de la orogenia alpina.
Mientras tanto, la placa australiana chocaba contra la indoaustraliana, y la norteamericana había empezado a solaparse sobre la del Pacífico.
B) Clima; el clima siguió siendo subtropical y húmedo en toda Norteamérica y Europa, pero había comenzado una tendencia al enfriamiento global a largo plazo, que culminaría en los periodos glaciales del Pleistoceno. Así, la Antártida, se congela por primera vez desde la era Primaria. Al acumularse importantes cantidades de agua sólida en el polo Sur, se produjo un descenso general del nivel del mar (hasta 30 m), de manera que el archipiélago que fue Europa durante el Eoceno quedó de nuevo conectado al continente asiático.
Como consecuencia de los cambios climáticos el ambiente se hizo mucho más seco y continental, con fuertes contrastes estacionales. Las grandes extensiones de selva húmeda dejaron paso a amplias praderas herbáceas. De esta forma, un importante número de nuevos inmigrantes invadieron el área europea, determinando la extinción de muchas de las formas que habían predominado durante el Eoceno.
C) Fauna y flora; los mamíferos estaban ya establecidos como forma de vida terrestre dominante, desaparecieron la mayoría de los mamíferos arcaicos de las primeras épocas del cenozoico y las grandes aves depredadoras. En su lugar aparecieron representantes de muchos de los mamíferos actuales, los camellos del tamaño de ovejas, y los primeros elefantes, carentes tanto de colmillos como de trompa. Los roedores estaban muy extendidos, y entre los primates se encontraban el lémur. De los estratos del oligoceno se han extraído huesos de los primeros monos del Viejo Mundo, así como los de una única especie de gran simio.
Algunos de los grandes felinos del oligoceno, tenían grandes caninos ideales para la caza de grandes presas.
6.5.3.2 PERIODO NEÓGENO (23 M.a.- esta mañana)
Dentro del periodo neógeno distinguimos cuatro épocas: el mioceno, el plioceno, el pleistoceno y el holoceno.
6.5.3.2.1 Época Mioceno (23-5 M.a.)
A) Tectónica; la elevación de las grandes cordilleras montañosas que había comenzado durante el oligoceno, siguió adelante, acabando de formar los Alpes en Europa, el Himalaya en Asia y las cadenas montañosas del continente americano. Estos sucesos se corresponden con última fase de la orogenia alpina.
Los sedimentos producidos por la erosión de estos sistemas se depositaron en cuencas marinas poco profundas, para terminar convirtiéndose en la localización de ricos depósitos petrolíferos en California, Rumania y la costa oeste del mar Caspio.
Norteamérica y Sudamérica se unen formándose el Istmo de Panamá. Esto va a producir un movimiento de seres vivos entre ambos continentes (largo tiempo separados).
Durante
el Mioceno inferior, la placa tectónica africana colisionó con Asia
a nivel del Próximo Oriente, y
ello permitió un importante intercambio faunístico en ambos
sentidos.
Una dorsal incipiente abre
el mar Rojo y el Golfo de Adén y a la vez se produce el
conato de apertura de África oriental en el Rift
de los grandes lagos.
Hace unos 7 millones de años el estrecho de Gibraltar como tal no existía todavía. Un conjunto de arcos de islas, bordeadas por arrecifes de coral, se extendían entre el norte de África y la península Ibérica, en lo que hoy es el valle del Guadalquivir y la costa de Alicante y Murcia. La progresiva deriva de placa africana provocaba la aparición de relieves cada vez más abruptos en esta zona.
B) Clima; ha ido sufriendo un enfriamiento progresivo.
En el hemisferio norte, grandes áreas antes cubiertas por espesos bosques se convirtieron en grandes praderas.
En el hemisferio sur se había establecido ya un sistema circunplanetario de corrientes oceánicas, que aislaba a la Antártida de las corrientes más cálidas del resto del mundo. Esto favoreció la aparición de un gran casquete de hielo antártico. El continente antártico se vio sometido a una primera fase de glaciación. Este hecho tuvo como efecto inmediato un descenso generalizado del nivel de los océanos (regresión).
Como consecuencia de esta regresión, el océano Atlántico dejó de estar comunicado con el mar Mediterráneo. Cuando hace 6 millones de años se cortó la comunicación con este océano, este hecho, abrió nuevos puentes de comunicación entre las faunas terrestres de Europa, África y Asia. El mar Mediterráneo quedó reducido a unos pocos lagos salinos que dieron lugar a depósitos de evaporitas. Desde el fondo del mar desecado, relieves como las Baleares o Córcega y Cerdeña aparecían como extraordinarias cordilleras en medio de un desierto salino.
C) Fauna y flora; el desarrollo de los mamíferos durante el Mioceno estuvo relacionado de forma directa con un importante avance evolutivo en el reino vegetal, la aparición de las gramíneas. Estas plantas, ideales como forraje, contribuyeron al crecimiento y desarrollo de los grandes animales herbívoros, como los caballos y los rinocerontes, que abundaron en el mioceno. Y, como consecuencia, de grandes animales carnívoros que los depredaban.
La fauna del mioceno contempla la aparición del mastodonte, al igual que el mapache y la comadreja. Durante esta época, los grandes simios, relacionados con el orangután, vivían en Asia y en la parte sur de Europa.
Desaparecen los marsupiales en Norteamérica y Europa, mientras que en Australia y Sudamérica siguen desarrollándose (marsupiales y monotremas) debido al aislamiento geográfico. En estos continentes no se desarrollaron ni roedores ni primates.
A) Tectónica; continuó la formación de los Andes (orogenia andina). En esta época se terminó de configurar el Istmo de Panamá (con su forma actual).
En Europa, los Alpes (orogenia alpina) continuaron su ascensión apoyados por el movimiento de la tectónica de placas que empujaba y combaba la corteza en una región amplia de este continente. Al final del mioceno, la colisión de las placas africana e ibérica había formado el sistema bético-rifeño y cortado la comunicación entre el Mediterráneo y el Atlántico, con lo que se produjo la desecación del primero, en cuya cuenca se instaló un clima árido depositándose grandes cantidades de sales. Al iniciarse el plioceno tiene lugar el hundimiento del eje de la cadena montañosa Atlas-Bética, formándose la fosa que actualmente separa la península Ibérica de Marruecos, y al abrirse el Estrecho de Gibraltar el Mediterráneo se llenó de nuevo.
B) Clima; el inicio del Plioceno comporta un importante cambio ambiental, marcado por el aumento de nuevo de las temperaturas, situándose entre 3 y 10 ºC por encima de las actuales. Por última vez en su historia, la Antártida se vio de nuevo libre de hielo, desarrollando una vegetación de tipo templado-subtropical. Como consecuencia, el nivel general de los océanos subió cerca de 60 metros, cubriendo muchas áreas que hasta entonces habían estado por encima del nivel de las aguas. Los antiguos golfos y cañones se vieron inundados ahora, formando fiordos y estuarios.
Hace unos 2,5 M.a. se produjo un nuevo enfriamiento a nivel global, que determinó la aparición de un primer casquete de hielo en el Ártico y no sólo en la Antártida, como hasta entonces había ocurrido. Este cambio climático fue mucho más importante que los anteriores, ya que con él se inició el ciclo de períodos alternantes glaciar-interglaciar que ha caracterizado a nuestro planeta desde entonces.
C) Fauna y flora; este período es considerado por muchos zoólogos como el clímax de la “edad de los mamíferos”. Esta época junto con el Pleistoceno, se caracterizaron por la abundancia de grandes mamíferos, la mayoría de los cuales todavía perviven. Algunos de ellos eran los búfalos, los elefantes y los mamuts. En Europa hubo antílopes e hipopótamos, carnívoros como leones, tejones, zorros, linces, nutrias, pumas, mofetas y otras especies desaparecidas, como el gran tigre dientes de sable.
En Norteamérica surgieron los primeros osos, debido a las poblaciones que migraron desde Asia. El armadillo y el perezoso terrestre migraron del sur al norte del continente americano, y el buey almizclero se extendió hacia el sur desde las regiones árticas.
Se produce la evolución de un grupo de primates, los homínidos, con diversas especies, desde los Australopithecus hasta los primeros integrantes del género Homo (ya hombres emparentados estrechamente con nuestra especie).
Hay un predominio de las fanerógamas, sobre todo de las angiospermas, aunque coexisten con bosques de coníferas. Se desarrollan bosques de hojas caducifolias a medida que se acentúan los cambios estacionales. En este momento se detecta en Eurasia una importante regresión de las masas boscosas y la expansión de las praderas de gramíneas.
A) Tectónica; los continentes son casi iguales a los actuales y apenas podemos distinguir diferencias en un mapamundi a simple vista.
B) Clima; en este período el hielo se extendió en forma de glaciares sobre más de una cuarta parte de la superficie terrestre. Las glaciaciones se desarrollaron como una alternancia de periodos interglaciares (más cálidos) y periodos glaciares. En las regiones libres de hielo, la flora y la fauna dominantes eran esencialmente las mismas que las del Plioceno.
Las regiones ártica y antártica estaban también cubiertas de hielo, al igual que la mayoría de los picos de las montañas altas de todo el mundo. Los efectos topográficos de la acción de los glaciares durante el pleistoceno son perceptibles en buena parte del mundo.
Las
posibles causas de las glaciaciones se atribuyen a una inclinación
del eje de rotación de la Tierra alterándose así el balance de
radicación solar que llega.
Las consecuencias de las
glaciaciones fueron, entre otras:
· Descenso de la temperatura media de los océanos entre 2-3 ºC.
· Establecimiento de tres zonas climáticas características. ecuato-tropical, templado-húmeda y la fría.
· Aparición de nuevas circulaciones oceánicas como la corriente del fondo antártica, la circunantártica y las corrientes del fondo del océano Atlántico.
En
las épocas frías la superficie del hielo aumentaba y el nivel del
mar bajaba, con ello los continentes ganaban en extensión quedando
la plataforma continental al descubierto. Al contrario, en las épocas
cálidas, el nivel del mar subía.
Las huellas geológicas
relacionadas con los cambios en el nivel del mar -eustáticos- se
observan en las terrazas fluviales, lagos de origen glaciar y valles
excavados por lenguas glaciares.
C) Fauna y flora; a medida que el hielo avanzaba, los seres vivos emigraban hacia zonas más cálidas. Estas migraciones fueron el origen de diversos mecanismos de selección natural: muchas especies no pudieron soportar el vaivén climático, especialmente los grandes mamíferos como mamuts, tigres de diente de sable, etc y se extinguieron.
A finales del Pleistoceno, en Norteamérica se habían extinguido muchas especies de mamíferos, incluidos la llama, el camello, el tapir, el caballo y el yak. Otros grandes mamíferos, como el mastodonte, el tigre dientes de sable y el perezoso terrestre, se extinguieron en todo el mundo.
El Estrecho de Bering, que funcionó como istmo gran parte del Cuaternario, permitió las migraciones entre Asia y América. Durante las épocas frías se desarrollaron praderas herbáceas propias de regiones próximas a los polos; y en los periodos templados se desarrollaron bosques de coníferas y árboles caducifolios similares a los que se desarrollan actualmente en zonas de clima templado.
En las latitudes más bajas aumentaban las lluvias, lo que permitió que la vida vegetal y animal floreciera en áreas del norte y el este de África que hoy son yermas y áridas. Se han descubierto pruebas de que el Sahara estuvo ocupado por cazadores nómadas, así como por jirafas y otros rumiantes durante el pleistoceno tardío.
En las regiones cálidas de África y Asia, al no verse afectada por las glaciaciones, la fauna no sufrió cambios bruscos.
6.5.3.2.4 Época Holoceno (10 000 a.- esta mañana)
Llamamos Holoceno a la época actual comprendida desde que finalizó la última glaciación que sufrió el planeta durante el pleistoceno. Cabe reseñar la transgresión debida a la fusión de los glaciares que conllevó una subida de unos 30 metros del nivel del mar y la subida isostática de aquellas zonas que tenían grandes espesores de hielo.
Podríamos hablar aquí de la contaminación, la desertificación, el cambio climático y las grandes extinciones provocadas por la expansión y el enorme aumento de la población y tecnología humana pero eso entra en otros temas y materias.
Si os gustó el documental de Caminando entre dinosaurios, la BBC hizo otro similar sobre los mamíferos del Cenozoico.
Y con esto terminamos el tema y la geología de este curso.
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