LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA

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1 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA LA EDAD DE LA TIERRA - CÓMO SE FORMÓ LA TIERRA EL TIEMPO GEOLÓGICO: DATACIÓN ABSOLUTA Y RELATIVA LOS FÓSILES: FOSILIZACIÓN Y FÓSILES GUÍA ESCALA DE TIEMPO GEOLÓGICO - PRECÁMBRICO - PALEOZOICO (ERA PRIMARIA) MESOZOICO (ERA SECUNDARIA) - CENOZOICO (ERA TERCIARIA)

2 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 1 1. LA EDAD DE LA TIERRA Hasta el siglo XX, existían diferentes hipótesis sobre la edad de nuestro planeta, algunas de las más conocidas eran: EDAD AUTOR ARGUMENTOS DE APOYO años > años m.a m.a m.a. Arzobispo James Ussher (s. XVII) Georges Leclerc, conde de Buffon (Finales del s. XVIII) Sir William Thomson, lord Kelvin (Finales del s. XIX) Varios autores (s. XIX-XX) John Joly (Finales del s. XIX) La Biblia y datos astronómicos Velocidad de enfriamiento de la Tierra desde un estado inicial fundido Velocidad de enfriamiento de la Tierra desde un estado inicial fundido Estudio del espesor total de las rocas sedimentarias Salinización progresiva de los mares que, inicialmente, serían de agua dulce La mayoría de estas hipótesis partían de supuestos incorrectos, como una interpretación literal de la Biblia (según la cual la antigüedad de la Tierra superaba solo en 5 días a la del ser humano); la suposición de que la salinidad de los océanos había ido aumentando progresivamente (cuando en realidad se trata de un proceso discontinuo); o la creencia de que el calor interno del planeta procedía únicamente del originado en su formación (cuando se ha demostrado que los elementos radiactivos presentes en el núcleo terrestre generan calor con el paso del tiempo al ir desintegrándose). Actualmente, con la ayuda de métodos radiactivos en la datación de muestras de rocas y meteoritos, se han obtenido resultados que determinan que la Tierra tiene una edad aproximada de m.a. 2. CÓMO SE FORMÓ LA TIERRA Para comprender la formación del planeta Tierra, es preciso comprender el origen del Sistema Solar ya que la formación de ambos es inseparable. FORMACIÓN DEL SISTEMA SOLAR 1 2 La teoría planetesimal es la más aceptada para explicar la formación de los planetas: 1. Una nebulosa giratoria, mayor que el sistema solar actual, constituida por enormes cantidades de polvo y gas, comenzó a concentrarse La atracción gravitatoria hizo que se formara una gran masa central o protosol (sol primitivo), en torno al cual giraba un disco de partículas de polvo y gas. 3. Al mismo tiempo que el protosol se concentraba e incrementaba su temperatura, las partículas del disco giratorio se fusionaban formando cuerpos de mayor tamaño, los planetesimales. 4. Las colisiones y uniones de los planetesimales originaron algunos cuerpos mayores, los protoplanetas, uno de los cuales acabaría formando la Tierra.

3 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 2 3. EL TIEMPO GEOLÓGICO El tiempo geológico es el tiempo transcurrido desde la formación del planeta hasta la actualidad, y la acción de situar en este tiempo los sucesos y los materiales objeto del estudio geológico se llama datación. Para ubicar un determinado acontecimiento en el tiempo geológico existen dos sistemas de datación: absoluta y relativa DATACIÓN ABSOLUTA Consiste en fechar una roca, un fósil o un acontecimiento determinado, es decir, conocer cuántos millones de años tienen. Para conseguirlo se emplea el método radiométrico, basado en el hecho de que los átomos o isótopos de ciertos elementos químicos son inestables y con el tiempo sufren un proceso de desintegración radiactiva transformándose en otro elemento distinto. Estos cambios se producen a velocidades constantes y conocidas. Llamamos vida media o periodo de semidesintegración (T) al tiempo que transcurre hasta que una masa de isótopos radiactivos queda reducida a la mitad (y la otra mitad se convierte en átomos distintos). Tomemos como ejemplo la desintegración del uranio: No obstante los métodos radiométricos tienen una serie de limitaciones: Se aplican casi exclusivamente a rocas magmáticas (a excepción del método del 14 C, que es muy utilizado para determinar la edad de muestras biológicas). La roca ha debido estar en todo momento aislada del exterior, para que la meteorización no haya alterado las proporciones de átomos. La cantidad de elementos radiactivos suele ser tan pequeña que su medición resulta complicada, y en las estimaciones siempre se produce un margen de error.

4 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 3 Otros métodos de datación absoluta (aunque con muchas limitaciones) diferentes del radiométrico son: Dendrocronología. Basado en el estudio de los anillos de crecimiento de los árboles. El número de anillos permite conocer su edad en relación con el presente. Estudio de las varvas glaciares. En el fondo de los lagos de zonas glaciares se observan unos sedimentos compuestos por láminas claras (arena transportada por los ríos hasta el lago durante el deshielo) que se alternan con otras oscuras (sedimentos finos que caen lentamente durante el invierno, cuando el lago está helado). Cada par de varvas corresponde a un año DATACIÓN RELATIVA Consiste en ordenar en el tiempo las rocas, los fósiles o los acontecimientos geológicos, desde los más antiguos a los más modernos. Este sistema no permite conocer su edad exacta. Veamos un ejemplo práctico: por el terreno que se muestra a continuación pasaron un coche, una moto y una bici Podemos saber en el orden en el que pasaron los tres vehículos? En la práctica, la datación relativa se utiliza fundamentalmente para ordenar estratos y, para conseguirlo, debemos tener en cuenta una serie de principios básicos: Un estrato es más moderno que los que se encuentran debajo y más antiguo que los que se encuentran encima (principio de superposición de estratos). Un acontecimiento es más joven que las rocas a las que afecta y más antiguo que las que no han sido afectadas por él (principio de superposición de los procesos geológicos). Los fósiles también son elementos clave para deducir el orden de los estratos, ya que un estrato tendrá la edad de los fósiles que contenga y la edad de los fósiles es conocida. Se suelen utilizar los fósiles guía: Trilobites (Era Primaria), Ammonites y Belemnites (Era Secundaria) y Nummulites (Era Terciaria). Tanto la existencia de grietas de desecación (producidas por la contracción de arcillas al secarse), ripples (ondulaciones en la arena producidas por el agua de una playa) y la granuloselección (ordenación dentro del estrato de los fragmentos de rocas) pueden ayudarnos a establecer el orden correcto de los estratos. Si nos fijamos en el estrato C, la línea que lo separa del B será su techo, y la que lo separa del D será su muro. Las grietas de desecación y los ripples siempre se encuentran en el techo de los estratos (estrato B) mientras que en la granuloselección las partículas mayores se encuentran próximas al muro del estrato (estrato D). A B C D Techo de C (Muro de B) Muro de C (Techo de D)

5 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 4 4. LOS FÓSILES Los fósiles son restos de seres vivos (o de su actividad: huellas, huevos, excrementos ), que habitaron la Tierra en épocas pasadas y que se han conservado mineralizados, es decir, transformados en piedra en las rocas sedimentarias. La ciencia que se encarga del estudio de los fósiles es la paleontología PROCESO DE FOSILIZACIÓN La fosilización es un proceso de mineralización. Tras la muerte de los organismos y la acumulación de los cadáveres, se produce la descomposición de las partes blandas. Al final, los restos del ser vivo, junto con los sedimentos que lo engloban, se transforman hasta dar lugar a una roca sedimentaria. Durante la transformación del sedimento en roca sedimentaria ocurren diversos procesos que forman parte de la fosilización: Precipitación de minerales en espacios que ya existían, como el interior de una concha. Precipitación de minerales en huecos dejados por la materia orgánica al descomponerse. Relleno de cavidades con sedimento que luego queda cementado. Sustitución de unos minerales por otros, al disolverse los primeros. Cambios en la estructura cristalina de los minerales que forman los restos. Las partes duras también desaparecen, quedando un hueco que actuará como molde El molde se rellena Una almeja muere y queda enterrada por los sedimentos Las partes blandas se descomponen y desaparecen Molde Fósil (molde) Fósil (mineralización) PROCESO DE FOSILIZACIÓN Los huecos se rellenan y las partes duras se disuelven y son sustituidas por otros minerales (mineralización) Las partes duras se disuelven y no son sustituidas por otros minerales Fósil (molde) Existen otros fósiles que han experimentado un proceso de fosilización diferente (sin mineralización). Los más conocidos son ejemplares conservados en hielo (como el mamut), en brea (alquitrán), en turba (que son demasiado ácidas para que haya microorganismos descomponedores), o en ámbar (resina fosilizada). Fósil de mosquito conservado en ámbar

6 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA FÓSILES GUÍA No todos los fósiles nos van a servir para determinar la edad de los estratos, ya que algunos de ellos pertenecen a organismos que han cambiado muy poco a lo largo de la historia y se encuentran en estratos de todas las épocas, por ejemplo los tiburones. Por eso, sólo unos pocos fósiles pueden servirnos como indicadores de la edad de las rocas en las que se hallan. A estos fósiles los llamamos fósiles guía o característicos, ya que sólo se encuentran en estratos formados en determinadas épocas. Para que un fósil se pueda considerar fósil guía debe reunir las siguientes características: Poca dispersión vertical, es decir, que hayan evolucionado rápidamente y que se hayan extinguido en un período breve de tiempo. Mucha dispersión horizontal, es decir, que hayan vivido en amplias regiones del planeta y nos permitan comparar estratos de regiones muy lejanas. Gran abundancia, es decir, deben haber sido muy abundantes en el período de tiempo en el que existieron. Facilidad de fosilización, es decir, deben poseer partes duras para que en la actualidad haya abundancia de fósiles. Como ejemplos de fósiles guía tenemos los siguientes: Trilobites (Era Primaria o Paleozoico) Ammonites (Era Secundaria o Mesozoico) Belemnites (Era Secundaria o Mesozoico) Nummulites (Era Terciaria o Cenozoico) 5. LA ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO Una vez conocida la edad de la Tierra (unos m.a.), para facilitar su estudio, se realizó una subdivisión del tiempo geológico basándose en criterios geoquímicos (análisis químico de los minerales que forman las rocas), biológicos (estudio de los fósiles) y estratigráficos (estudio de los estratos). Así, la historia de la Tierra se subdivide en 4 eones: Hádico ( m.a.). Comienza con la formación de la Tierra. Arqueozoico ( m.a.). Comienza con la aparición de la vida. Proterozoico ( m.a.). Comienza con la aparición de oxígeno libre en la atmósfera. Fanerozoico (570-0 m.a.). Comienza con un brusco aumento de la biodiversidad. A su vez cada eón se puede dividir en eras, las eras en periodos, los periodos en pisos y los pisos en zonas.

7 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 6 A la hora de estudiar la historia de la Tierra se suele hacer una división en 4 grandes eras: Precámbrico (abarca los eones Hádico, Arqueozoico y Proterozoico), Paleozoico (o era Primaria), Mesozoico (o era Secundaria) y Cenozoico (o era Terciaria). Veamos los hechos más relevantes que ocurrieron en cada una de estas eras. (Ver Anexo 1) 6. PRECÁMBRICO También conocida como era de los seres unicelulares, incluye la mayor parte de la historia de la Tierra: desde a 570 m.a. El Precámbrico se suele dividir en dos grandes períodos: Arcaico (abarca los eones Hádico y Arqueozoico) y Proterozoico. El límite entre ambos se sitúa a una antigüedad de m.a. Los acontecimientos más destacables de esta era son: Aparece la vida. Hace unos m.a. Los primeros organismos eran unicelulares y procariotas (bacterias) y, durante m.a. fueron las únicas formas de vida. La atmósfera se llena de O 2. Las algas verde-azules (bacterias fotosintéticas) liberaron oxígeno que fue acumulándose en la atmósfera. Hace m.a. la Tierra tenía ya una atmósfera oxidante. De la actividad vital y fotosintética de estas algas, quedan testimonios rocosos llamados estromatolitos. Formación de la capa de ozono. Debido a la acumulación de oxígeno en la atmósfera comienza a formarse ozono (O 3) que se va acumulando en una capa de la estratosfera (capa de ozono). Aparición de las primeras células eucarióticas. Hace m.a. Aparición de los primeros seres pluricelulares. Hace 700 m.a. Los estromatolitos son formaciones calizas costeras formadas por finas bandas que fueron precipitando alrededor de las algas al tomar CO2 durante el día y depositarlo en forma de roca caliza durante la noche. La corteza continental se hace más gruesa y extensa. Durante todo el Precámbrico, la corteza continental fue incrementando su volumen. Se forma Rodinia. En el tramo final del Precámbrico los continentes se unieron, formando un supercontinente llamado Rodinia (o Pangea 1). Ocurre la mayor glaciación de la historia de la Tierra. Aunque justo antes de finalizar el Precámbrico, aumenta la actividad volcánica y la liberación de CO 2 hace que aumente mucho la temperatura. 7. PALEOZOICO (ERA PRIMARIA) También conocida como era de los animales antiguos, incluye desde hace 570 a 250 m.a. Comienza con la división de Rodinia y acaba con el reagrupamiento de los continentes para formar Pangea (o Pangea 2). PERIODOS DEL PALEOZOICO CÁMBRICO ORDOVÍCICO SILÚRICO DEVÓNICO CARBONÍFERO PÉRMICO 570 m.a. 510 m.a. 440 m.a. 410 m.a. 360 m.a. 290 m.a. 250 m.a.

8 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 7 Los acontecimientos más destacables de esta era son: Se produce la explosión cámbrica. Al comienzo del Paleozoico aparecen casi la totalidad de los grandes grupos de animales que hoy conocemos (incluidos los vertebrados). Esto ocurre en un periodo muy corto (40 m.a.). Aparecen los animales provistos de caparazón. Entre los que destaca el trilobites (fósil característico). La vida invade los continentes. Hace unos 450 m.a. había ya plantas terrestres, como los líquenes. En el Carbonífero, se desarrollan grandes bosques de helechos y otras plantas (a partir de sus restos se formaron importantes yacimientos de carbón). Aparecen los primeros vertebrados terrestres. Primero anfibios y después los reptiles. El trilobites era un artrópodo acuático característico del Paleozoico Se forma Pangea. (Pangea 2) Se produce la gran extinción del Pérmico. Al finalizar el Paleozoico se produce la mayor extinción de especies de toda la historia de la Tierra (desparecen el 90% de los seres vivos del planeta). Las causas aún no están claras (cambio climático, intensa actividad volcánica, impacto de un meteorito ). 8. MESOZOICO (ERA SECUNDARIA) También conocida como era de los reptiles, incluye desde hace 250 a 65 m.a. A lo largo de esta era se producen importantes cambios en la distribución de tierras y mares. Triásico (hace 200 m.a.) Comienza a fragmentarse Pangea. Se inicia la apertura del Atlántico central. Jurásico (hace 150 m.a.) Se separa Norteamérica y la India se separa de África y de la Antártida. Cretácico (hace 80 m.a.) Se separa África de Sudamérica y los continentes se van acercando a su posición actual. PERIODOS DEL MESOZOICO TRIÁSICO JURÁSICO CRETÁCICO 250 m.a. 205 m.a. 140 m.a. 65 m.a. Los acontecimientos más destacables de esta era son: Aparecen los Ammonites. Fósil característico. Los dinosaurios dominan el planeta. Tanto en la tierra (dinosaurios), como en el mar (ictiosaurios) y en el aire (pterosaurios). Aparecen los primeros mamíferos. El ammonites era un cefalópodo con concha, similar al actual nautilus.

9 LA HISTORIA DE LA TIERRA Y DE LA VIDA 8 Aparecen las primeras aves. Presentaban unas características intermedias entre los reptiles y las aves actuales. Aparecen las primeras plantas con flores. Se produce la gran extinción del Cretácico. Al finalizar el Mesozoico (hace 65 m.a.) se produce la extinción de los dinosaurios debido a un meteorito de unos 10 kilómetros de diámetro, que cayó en la península de Yucatán (México) liberando una energía similar a mil millones de bombas atómicas como la de Hiroshima. 9. CENOZOICO (ERA TERCIARIA) También conocida como era de los mamíferos, incluye desde hace 65 m.a. a la actualidad. Comprende dos períodos: Terciario y Cuaternario (el Cuaternario abarca los últimos 2,5 m.a.). PERIODOS DEL CENOZOICO TERCIARIO CUATERNARIO PALEOCENO EOCENO OLIGOCENO MIOCENO PLIOCENO PLEISTOCENO HOLOCENO 65 m.a. 56 m.a. 34 m.a. 23 m.a. 5,3 m.a. 2,5 m.a. 0,01 m.a. Los acontecimientos más destacables de esta era son: Diversificación de mamíferos y aves. Algunos de los pequeños mamíferos del Mesozoico superaron la gran extinción y se diversificaron con rapidez ya que no tenían competencia. También las aves alcanzan su máximo desarrollo en el Cenozoico. Diversificación de las plantas con flores. Aunque las plantas con flores aparecieron al final del Mesozoico, alcanzan su máximo apogeo durante el Cenozoico. Glaciaciones. Aunque las glaciaciones han sido frecuentes a lo largo de la historia de la Tierra, en el Cuaternario desempeñan un papel clave en la evolución y diversificación de los mamíferos. Elevación de las grandes cordilleras actuales. El Himalaya y los Andes siguen elevándose (habían empezado a hacerlo en el Mesozoico). Comienzan a elevarse los Alpes, los Pirineos y la cordillera Bética. El mamut, antecesor del elefante, vivió durante la última glaciación del Cuaternario Aparecen los homínidos. Desde nuestra perspectiva es el acontecimiento más importante de la historia de la Tierra.

10 ANEXO 1 ERAS, PERIODOS Y PRINCIPALES ACONTECIMIENTOS DEL FANEROZOICO 2,5 m.a. EON ERAS PERÍODOS ACONTECIMIENTOS ERA TERCIARIA (Cenozoico) CUATERNAR. TERCIARIO HOLOCENO PLEISTOCENO PLIOCENO MIOCENO OLIGOCENO EOCENO Humanos actuales Extinción del 95% de los grandes animales de Sudamérica. Primeros humanos Grandes extinciones Inicio de las últimas glaciaciones Primeros homínidos Los mamíferos culminan su evolución Las aves alcanzan grandes tamaños Las flores tropicales se reemplazan por bosques templados debido al enfriamiento del clima Primeros mamíferos marinos Abundan los cocodrilos y tortugas 2,5 m.a. FANEROZOICO ERA SECUNDARIA (Mesozoico) PALEOCENO Expansión de los mamíferos 65 m.a. 65 m.a. Extinción de los grandes reptiles CRETÁCICO Expansión de las plantas con flores 250 m.a. JURÁSICO TRIÁSICO PÉRMICO Dominio de los dinosaurios Aparición de las aves Primeros dinosaurios Primeros mamíferos Los moluscos dominan los mares Extinción de trilobites y de gran cantidad de braquiópodos 250 m.a. CARBONÍFERO Primeros reptiles Insectos con alas Primeras gimnospermas ERA PRIMARIA (Paleozoico) DEVÓNICO SILÚRICO ORDOVÍCICO Primeros peces óseos Abundan los bosques de helechos Aparecen los insectos sin alas, las plantas terrestres y los corales. Dominio de los peces primitivos Primeros vertebrados Abundancia de algas Dominio de los cefalópodos CÁMBRICO Gran diversidad de la fauna marina Primeros animales con concha 570 m.a. PRECÁMBRICO Primeros pluricelulares Primeros eucariotas unicelulares Formación de estromatolitos 570 m.a.