introducción: concepto de fósil. comienzo y evolución de la vida · 2019-10-22 · son de 3.800...
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Amelia Calonge García Univ. de Alcalá
email: [email protected]
Introducción: concepto de fósil. Comienzo y evolución de
la vida
CONTENIDOS
• Concepto de fósil
• Proceso de fosilización
• Importancia geológica de los fósiles
• Historia de la vida:
– Precámbrico
– Paleozoico
– Mesozoico
– Cenozoico
Concepto de fósil
La Paleontología es la ciencia que estudia los
organismos, animales o vegetales, o restos de su
actividad orgánica, que vivieron en épocas pretéritas en
la Tierra. A partir de los fósiles conservados en el registro
geológico se puede:
localizar y describir los restos orgánicos y las trazas
de actividad orgánica.
identificar y clasificar los fósiles y establecer las
relaciones filogenéticas.
deducir las relaciones con otros seres vivos y con el
medio ambiente.
determinar el orden en el tiempo de los organismos
que han vivido en el Planeta.
Concepto de fósil
La palabra “fósil” procede del verbo
latín fodere, que significa “cavar”. Así,
“fossar” significa “excavación”.
Los romanos pensaban que los
nummulites que aparecen en las calizas
de las pirámides de Egipto eran las
lentejas que se les habían caído a los
esclavos que las construyeron.
Concepto de fósil
•Resto orgánico
•Animal o vegetal
•Vivieron en el pasado
•Evidencias de actividad orgánica
•Conservados en rocas sedimentarias
PALEONTOLOGÍA
•Cochas y caparazones
•Huesos y dientes
•Gérmenes reproductores (huevos,
esporas, pólenes, etc.)
•Huellas de pisadas, pistas, ...
•Excrementos (coprolitos)
•Fósiles químicos (ámbar)
Concepto de fósil
FÓSIL GUIA O CARACTERÍSTICO
•Evoluciona rápidamente
•Ampliamente representado
•Numerosos ejemplares
Concepto de fosilización
Para que un resto orgánico o una evidencia de su actividad biológica se
considere fósil tiene que...
• Transcurrir cierto tiempo (>13.000 años)
• Y, fundamentalmente, tiene que conservarse por un proceso de
fosilización.
No todos los restos orgánicos tienen las mismas posibilidades de fosilizar.
VIDA
MUERTE
PROCESOS
Deshidratación Agentes
mecánicos
Agentes
químicos
Predadores
La mayor parte de restos orgánicos desaparecen para siempre.
El registre fósil sólo representa una información parcial y sesgada de la
Vida a la Tierra
La fosilización consiste en un proceso químico donde la
materia orgánica es sustituida por materia mineral.
El proceso de fosilización está favorecido por:
MUERTE ENTERRAMIENTO
Un enterramiento rápido La presencia de partes
duras o esqueléticas.
Un ambiente favorable: mejor
en medios acuáticos
Concepto de fosilización
AMBAR
CONSERVACIONS EXCEPCIONALES
HIELO
IMPRESIÓN DE
PARTES BLANDAS ASFALTO, PETROLEO, TURBERAS, MEDIOS ANÓXICOS
AMBAR HIELO PETROLEO
Concepto de fosilización
Estos ejemplares son dos fósiles del mismo grupo de organismos: Bivalvos o Plecípodos, pero con
estados de conservación diferentes. El de la izquierda corresponde al reemplazamiento que tiene un
molde que ha sufrido un depósito de material en la cavidad entre las valvas, y posteriormente han
desaparecido las valvas, probablemente por disolución.
A la derecha, la concha del bivalvo se conserva sin alteración cuya apariencia es muy similar a las
formas actuales (de hecho conserva las marcas y la coloración). Se trata, en ambos casos, de fósiles
correspondiente a animales que vivieron hace millones de años pero que sus procesos de fosilización
han sido diferentes.
¿Cuáles de estos dos fósiles es más antiguo?
Concepto de fosilización
ESCALA TEMPORAL
Escala de los tiempos geológicos
Eón Era Período Época
Intervalo
(Millones de años)
Duración
(Millones de años)
Fanerozoico
Cenozoico
Cuaternario Holoceno - 0.01 0.01
Pleistoceno 0.01 - 1.8 1.79
Terciario
Plioceno 1.8 - 5 3.2
Mioceno 5 - 23 18
Oligoceno 23 - 37 14
Eoceno 37 - 55 18
Paleoceno 55 - 65 10
Mesozoico
Cretácico 65 - 140 75
Jurásico 140 - 210 70
Triásico 210 - 250 40
Paleozoico
Pérmico 250 - 290 40
Carbonífero 290 - 360 70
Devónico 360 - 410 50
Silúrico 410 - 440 30
Ordovícico 440 - 500 60
Cámbrico 500 - 590 90
Precámbrico Proterozoico
Superior 590 - 900 310
Medio 900 - 1600 700
Inferior 1600 - 2500 900
DICIEMBRE
NOVIEMBRE OCTUBRE
SEPTIEMBRE AGOSTO
JULIO
JUNIO
MAYO
ABRIL
MARZO
FEBRERO
ENERO 1 de enero.
Se forma la
Tierra
26 de febrero.
Comienza la vida
15 de noviembre.
Explosión Cámbrica
28 de noviembre. La vida
invade los continentes
31 de diciembre.
Aparecen los primeros
homínidos
27 de diciembre.
Abundan los mamíferos
18 de diciembre.
Abundan los reptiles
25 de diciembre.
Extinción de los
dinosaurios
15 de diciembre.
Comienza a formarse el
Atlántico
Historia de la vida
DICIEMBRE (últimos 1.100 M.a.)
1 La atmósfera de la Tierra comienza a tener oxígeno,
base para la fotosíntesis. 24 Primeros dinosaurios.
17 Inicio del Paleozoico y primeros invertebrados (542
M.a.). 25 Comienzo de la Era Mesozoica (251 M.a.)
18 Primeros trilobites. 26 Primeros mamíferos (Triásico).
19 Aparición de los primeros peces y vertebrados. 27 Primeras aves (Jurásico).
20 Las plantas colonizan los continentes. 28 Aparición de las angiospermas (plantas con flores) y
desaparición de los dinos.
21 Los primeros insectos colonizan el medio continental. 29 Comienzo del Cenozoico (65 M.a.). Aparecen
cetáceos y primates.
22 Primeros anfibios e insectos voladores. 30 Aparición de los primeros homínidos.
23 Primeros árboles y reptiles. 31 Comienzo del Cuaternario (1,8 M.a.).
Historia de la vida
Edad de la Tierra
31 de DICIEMBRE (en detalle) 10:30h:
primeros
humanos.
11:00h:
empiezan a
usarse
herramientas de
piedra.
11:59h: el hombre
realiza pinturas
rupestres.
11:59:20: se
inventa la
agricultura.
11:59:50:
primeras
dinastías
egipcias.
Desarrollo
de la
astronomía.
11:59:51: se
inventa el
alfabeto.
11:59:53: se
inventa la
brújula.
11:59:56:
nacimiento
de
Jesucristo.
11:59:57:
se inventa
el número
cero y los
decimales
en la
India.
11:59:59: se
descubre
América.
11:59:599999999999999: se crea Internet.
Historia de la vida
Edad de la Tierra
Big Bang
Formación Sistemas
Planetarios
Origen Sistema Solar:
4.600 M.a.
Eón Arcaico
Eón
Proterozoico
Estromatolitos
(Cianobacterias)
Chimeneas
PRECÁMBRICO
Este eón dura desde 4.600 m.a. a 2.500 m.a. Sus rocas mas antiguas conocidas son de 3.800 m.a. El mundo ya tenía, probablemente microcontinentes. Hacía los 3.500 m.a. aparecieron los grandes continentes y extensos mares poco profundos, cercanos a la costa, que dieron una oportunidad a la vida.
Las rocas más antiguas del mundo: 1. Isua: rocas metasedientarias= 3,8 Mil millones de años (en Groenlandia) 2. Amitsoq, gneis= 3,7 Mil m. A.
Generalidades: Precámbrico
Edad superior:
570 M.A. Subdivisiones:
Duración: Palabra clave: Los
primeros seres vivos Proterozoico
Edad inferior:
4.500 M.A. Arcaico
El gneis Acasta es una roca que aflora en el cratón del Eslavo en Canadá,
entre 4,031 hasta 3,58 mil millones años. Se trata del fragmento de corteza
terrestre intacto más antiguo conocido hasta el momento.
La roca más antigua conservada
Historia de la vida
Edad de la Tierra
Los circones más antiguos: 4.400 millones de años
Historia de la vida
Edad de la Tierra
La hipótesis de la Tierra primitiva fría Agua líquida: 4.200 M.a.
Historia de la vida
Origen de la vida
La meteorización trajo la sal a los océanos
ATMOSFERA PRIMITIVA: nitrogeno N2
Dióxido de carbonoCO2
metano CH4
Vapor de agua H2O
no oxígeno O2
¡Origen de fotosíntesis! Para ello es necesario atmósfera, agua y meteorización.
6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
elementos animales
O 62.8 %
H 9.31
C 19.37
N 5.14
P 0.63
S 0.64
elementos de la vida
Chimeneas submarinas
- humeros negros
Panspermia
¿DÓNDE COMENZÓ LA VIDA EN
NUESTRO PLANETA?
“La vida podría haber surgido en una pequeña charca cálida, con toda clase de sales de amonio y fósforo, luz, calor, electricidad, etc.” (carta de Charles Darwin a John Hooker). Charca en llanura intermareal – un ambiente preferido de la biología clásica
Historia de la vida
Origen de la vida
Los fósiles más antiguas del
mundo tienen un edad
aproximada de 3500 m.a.
Generalmente son organismos
unicelulares o solamente
estructuras simples redondas.
Las dificultades para encontrar en
rocas de esta edad fósiles se
debe a:
• La mayoría de rocas
precámbricas son rocas
magmáticas o metamórficas.
• Los organismos no formaban
conchas de calcio o sílice.
Los fósiles más antiguos: procariotas: 3.5 m.a.
Historia de la vida
Origen de la vida
Cianobacterias filamentosas y esferoidales del Proterozoico (entre 650 y 2.100 m.a.)
abundantes en cherts estromatolíticos. Las barras de escala representan 10 micras. R en la
izquierda, es el más antiguo, Eosphaera, de 2.100 m.a. Fm. Guntflint, en Canadá (tomado
de SCHOPF, 1999).
Acritarcos
• Definidos por Evitt (1963): categoría “cajón de sastre”, sin status como clase, orden u otra
unidad supragenérica.
• Comprende pequeños microfósiles de afinidades biológicas variadas pero desconocidas.
• Consisten en una cavidad central encerrada por una pared de capa única o múltiple, pero
sobre todo de composición orgánica, resistente a los ácidos.
• Miden entre 5 y 240 micras, con formas y ornamentación muy variadas, que oscilan desde
los que se parecen a los dinoflagelados a aquellos semejantes a quitinozoos.
• Se utilizan principalmente en estudios estratigráficos de sedimentos marinos paleozoicos
(540 – 120 m.a.).
• Preferencias ecológicas: facies relacionadas con su abundancia en sedimentos cercanos a
la línea de costa.
Acritarcos, fitoplancton del
Proterozoico (entre 950 y 600 m.a.
aproximadamente). A,B: Kildinella;
C: Pterospermopsimorpha; D:
Leiosphaeridia; D:
Trachyhystrichosphaera; F,H:
Octoedryxium; G: Arctacellularia.
Las barras representan 10 micras
(tomado de SCHOPF, 1999).
1.200 M.a. (publicado 2000)
Eucariotas: Bangiomorpha pubescens – alga roja
Historia de la vida
Origen de la vida
¡El animal más antiguo conocido! (publiado 2012)
Otavia antiqua – 760 Ma – de Namibia
¡Procedemos de este animal!
Historia de la vida
Origen de la vida
Aumento de la producción de oxígeno y disminución de CO2 = ENFRIAMIENTO
El planeta Tierra: “snowball” ~700 Ma
Fauna de Ediacara. Arriba, de izquierda a
derecha: Arkarua, Parvancorina y
Kimberella. Abajo: Mawsonites, de unos 21
cm de ancho. (Fotos tomadas de National
Geographic, ed. especial, año 2003).
Los primeros signos de organismos animales
se hallaron en las colinas de Ediacara, en el
sur de Australia y sus restos se hallan en
rocas de entre 700 a 600 millones de años,
en el período que se denomina Precámbrico
superior (Gould, 1994). Se trata de huellas e
impresiones en muy buen estado que
corresponden básicamente a celentéreos y
anélidos y otras formas de dudosa
clasificación. Todos ellos son animales de
cuerpo blando, formas aplanadas
Historia de la vida. Precámbrico
La fauna ediacarense se extinguió constituyendo un
callejón sin salida desde el punto de vista evolutivo, ya
que no pueden establecerse relaciones entre aquella
y los organismos del Cámbrico (Levinton, 1993). Los
científicos lo explican como si hubieran sido
reiterados experimentos, fracasados, de la
evolución (Gould, 1994).
Hace 600 m.a. nuestro planeta
presentaba un aspecto desolador.
EXPLOSIÓN CÁMBRICA
Hace 600 millones de años nuestro planeta presentaba un
aspecto desolador. La tierra firme era un paisaje estéril e
inhabitado, pero en las profundidades marinas los primitivos
seres que habitaban las aguas iban a conocer una expansión
y una diversificación espectacular, dando lugar a los
principales grupos de organismos que hoy conocemos. Es lo
que los paleontólogos definimos como la explosión de vida
del Cámbrico.
En esta época, el panorama cambió profundamente. Diversos
acontecimientos provocaron una rápida evolución de los
organismos pluricelulares como resultado de la adaptación a
nuevas condiciones ambientales. Estos cambios han quedado
reflejados en los sedimentos y en los fósiles.
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BIOGEOLOGIC
CLOCK
Explosión del Cámbrico – 544 M.a.
PALEOZOICO INFERIOR
Explosión de la vida
APARECEN LOS ANIMALES
PROVISTOS DE CAPARAZÓN
APARICIÓN DE LA DEPREDACIÓN COMO ESTRATEGIA
ALIMENTARLA
EVOLUCIÓN EN EL CÁMBRICO.
Un ejemplo, Arqueociatos
Los arqueociatos constituyen un grupo muy precoz de fósiles calcáreos, que vivieron
principalmente en los mares del Cámbrico inferior, pudiendo llegar algunas especies
hasta el Cámbrico medio. Las formas más típicas son cónicas o cilíndricas. Tienen una
muralla externa porosa o compacta y una muralla interna siempre porosa que limita,
en su interior, la cavidad central. El espacio entre las dos murallas se llama intervalo.
Presentaban un tejido vesicular en el intervalo y en la cavidad central, constituido por
finas láminas semiesféricas.
EVOLUCIÓN EN EL CÁMBRICO.
Trilobites I
La cabeza o cefalón es semicircular y en él
se distingue la glabela en posición central,
delimitada por surcos de las áreas laterales
llamadas mejillas. La sutura facial o línea
de rotura por la que se abría el
exoesqueleto durante la muda, divide a las
mejillas en dos partes: una interna
denominada mejilla fija o fixigena y otras
externa: mejilla libre o librigena. Esta
última puede acabar en una espina
llamada punta genal. Al conjunto formado
por las mejillas fijas y la glabela recibe el
nombre de cranidio.
Los ojos de los trilobites, en las formas que los poseen, se sitúan sobre las mejillas y
presentan formas muy variables.
El hipostoma es una placa de tamaño y forma variable de una especie a otra, situada en
una porción ventral de la glabela, que debía proteger la apertura bucal y el estómago.
EVOLUCIÓN EN EL CÁMBRICO.
Trilobites II
La región torácica consta de una parte central o raquis formada por la sucesión de anillos axiales o raquidiales, y dos áreas laterales, formadas por pleuras y separadas del raquis por los surcos dorsales. Las pleuras pueden acabar de forma redondeada o poseer espinas pleurales. El pigidio es la zona caudal del trilobites, involucrado directamente en la natación del animal, que está constituido por una serie de segmentos fusionados de la zona pleural distal. La clasificación de la clase Trilobita tiene en cuenta caracteres tales como el número de segmentos torácicos, el tipo de suturas, el tipo de ojos, etc. Así, los que no presentan tórax se incluyen en el orden Nektaspida; los que presentan 2-3 segmentos torácicos en el orden Agnostida (miómeros) y los que presentan mas de cuatro segmentos incluyen todos los demás grupos (polímeros).
EVOLUCIÓN EN EL CÁMBRICO.
Braquiópodos Los Braquiópodos (Cámbrico – actualidad)
son invertebrados marinos sésiles. Sus
partes blandas se encuentran dentro de
una concha formada por dos valvas de
distinto tamaño, forma y ornamentación,
que ocupan una posición dorsal y ventral,
y están divididas por un plano de simetría.
Estas características los diferencian de los
bivalvos, que tienen las dos valvas,
izquierda y derecha, de igual tamaño.
La estructura y composición de la concha, y el modo de articulación de las valvas divide
este grupo en dos clases: inarticulata y articulata. Aunque actualmente en desuso, esta
clasificación es muy útil para diferenciarlos. Los Braquiópodos Articulados poseen en
los dos lados de la charnela una serie de dientes y fosetas que alinean las dos valvas. Los
Braquiópodos Inarticulados pierden esta característica, lo que permite que las dos
valvas puedan tener cierto giro al abrirse. Algunos inarticulados primitivos, como Lingula,
se entierran en el sedimento y algunos articulados parece que viven parcialmente
enterrados, pero la mayoría vive sobre el fondo marino, alimentándose de la materia en
suspensión.
PALEOZOICO.
Cámbrico (570-505 m.a.)
Entre los yacimientos del Cámbrico medio con proyección internacional destaca el
de Burguess Shale (Columbia Británica), en la parte occidental de Canadá. Allí
quedaron excepcionalmente fosilizados los animales marinos que vivían sobre el
fango al pie de lo que fue un arrecife (Conway Morris & Whittington, 1979
Algunos curiosos representantes de la Fauna de Burgess carentes de
esqueleto (tomado de STANLEY, 1987).
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Paleoambiente de la Fauna de Burgess (Cámbrico Medio)
(Obsérvese la interpretación del aparato bucal de Anomalocaris
como medusas nadadoras y la de Hallucigenia como
caminando sobre zancos rígidos)
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BIOGEOLOGIC
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Detalle de la Fauna de Burgess (2)
Restauración de los principales tipos
de organización. Flecha roja, Pikaia
Entre los géneros que lograron
sobrevivir se encuentra Pikaia, el
primer cordado conocido, o, lo que es
lo mismo, el primer ejemplar
registrado del tipo de organización a
que nosotros mismos pertenecemos.
CORDADOS
CEFALOCORDADOS Ejemplo: Branchiostoma (Anfioxo
UROCORDADOS Ejemplo: Ascidia o papa de mar (tunicado
adulto )
Mamífero s
Ave s
Reptile s
Anfibios
CORDADO S
VERTEBRADOS
Pece s
CEFALOCORDADOS
Se les ha dado una gran importancia, ya que son considerados como la
transición evolutiva entre las Cordados inferiores y vertebrados o
Cordados superiores.
Viven en los mares templados y cálidos, enterrados en la arena de fondos poco
profundos, de donde asoma al exterior solamente la parte anterior del cuerpo.
UROCORDADOS
• Los urocordados adultos (conocidos como tunicados) se parecen poco a otros cordados.
• La mayoría tiene forma de barril y se fijan por uno de sus extremos al sustrato.
• La larva (semejante a Branchiostoma) presenta las características de los cordados y tienen vida libre durante corto tiempo.
• Se conocen alrededor de 1300 especies de urocordados que se encuentran en el plancton y en el fondo de los océanos.
ORIGEN VERTEBRADOS
Equinodermos
Vertebrados Ancestro común
más próximo de
equinodermos y
vertebrados
Xidazoon
VERTEBRADOS
Los primeros vertebrados conocidos proceden de depósitos marinos del
Cámbrico superior (yacimiento de Burgess Shale, en la Columbia Británica,
Canadá), pero los restos más completos y diversificados se encontraron en
depósitos fluviales del Silúrico y Devónico inferior (400 m.a.). Entre sus
características, que ya serán comunes al resto de los vertebrados, está la
presencia de piezas esqueléticas de tejido óseo articuladas entre sí,
rodeando el tubo neural y el notocordio.
Figura: Esquema de Haikouichthys
ercaicunensis mostrando la interpretación de
las diferentes estructuras. El ejemplar mide 25
mm de longitud total, aunque falta la parte
posterior del cuerpo. Redibujado de la
ilustración original de Shu et al., 1999.
PALEOZOICO.Ordovícico
(505 - 438 m.a.)
Aparecen los primeros peces, sin
mandíbulas (Agnatos).
Los trilobites siguen evolucionando
al igual que los graptolites,
moluscos, braquiópodos,
esponjas, briozoos y equinodermos.
El Ordovícico termina con una de
las cinco extinciones en masa que
se conocen debido a que el nivel
del mar descendió debido a que
varias placas continentales
convergieron. Esto provocó la
desaparecieron del 50% de las
especies en un millón de años.
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La vida sigue siendo exclusivamente marina y dominada por
invertebrados que aumentan tanto en especies como en
individuos.
PECES
• Cuerpo fusiforme.
• Piel con escamas de tipo placoide o desnudos.
• Boca ventral.
• Endoesqueleto cartilaginoso.
• Cinco a siete aberturas branquiales.
• Sentido del olfato, recepción de vibración (línea lateral) y electro recepción bien desarrollados.
• Sexos separados, fecundación interna, ovíparos o vivíparos.
ORDOVÍCICO
Agnatos
Agnatha es una superclase de peces sin mandíbulas
del filum de los cordados. Se dividen en ciclostomos,
que son las lampreas y los mixinos, y los
ostracodermos (Paleozoico), estos últimos ya extintos.
Además de la ausencia de mandíbulas, se
caracterizan por poseer espina dorsal. Los agnatos no
son un grupo natural ya que lo que tienen en común no
es un grupo de características, sino la ausencia de
otras, en este caso de mandíbulas.
Su esqueleto es cartilaginoso, por lo que no
desarrollan verdaderos huesos, escamas ni dientes.
Los más primitivos no tienen aleta dorsal ni anal, y sólo
los más derivados tienen aletas pares.
ORDOVÍCICO
Briozoos
Cada individuo se llama zooide y está
envuelto por una capa o zooecia, que en
muchas especies segrega un esqueleto de
carbonato cálcico. Solo tienen una salida al
exterior, por el orificio, que se cierra por un
opérculo. Por él sale un anillo de
tentáculos ciliados denominado lofóforo,
con función de captura de partículas de
alimento. El lofóforo es retráctil y al
contraerse, se cierra tras él el opérculo.
PALEOZOICO. Silúrico
(438-408 m.a.) La vida continua siendo exclusivamente acuática.
En los mares están presentes braquiópodos, moluscos, corales y trilobites. Entre los artrópodos se dan casos de gigantismo (Ej. crustáceos: Gigantostráceos o arácnidos: Eurypterus). En el Silúrico superior están representados todas las clases de peces vertebrados y se inicia la conquista del medio terrestre.
A finales del Silúrico (400 Ma) las primeras plantas y animales (probablemente artrópodos y gusanos) colonizan la tierra firme. Hasta entonces toda la vida se había desarrollado en el agua.
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