Tema 20

Historia de la Tierra y de la vida

1. INTRODUCCIÓN

• Los materiales más antiguos encontrados en la Tierra son cristales de circón de edad 4200Ma y las rocas 4000M.a.

• Sin embargo la edad de la tierra se estima en 4560M.a (tiempo geológico) No es de extrañar que no se hayan encontrado materiales tan antiguos ya que las transformaciones de las rocas en sus orígenes debieron ser muy fuertes y los materiales se debieron de reciclar.

1.1 División del tiempo geológico

• Se hacen referencia a varias edades, que se establecen en función de grandes sucesos geológicos sucedidos.

• La unidad cronológica mayor es el eón.

• La historia de la Tierra se divide en dos grandes eones: Precámbrico y el Fanerozoico.

• Cada uno de éstos se divide en eras. Por ejemplo el Fanerozoico se divide en: Cenozoico, Mesozoico y Paleozoico.

• Cada era se divide en períodos.

2. El origen de la Tierra

• Se denomina periodo hádico a los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra.

• La Tierra actual se encuentra diferenciada en capas: núcleo, manto y corteza. Esta estratificación se realizó por densidades. El paso de la Prototierra a la Tierra actual debió ser así:

1. Acreción: El protoplaneta es bombardeado por planetesimales y esto genera calor, por lo que la tierra se calienta.

2. Diferenciación por capas: La Tierra está fundida. Por esta razón se diferencia en capas.

3. Desgasificación: Una vez que los impactos cesan, la Tierra comienza a enfriarse. Los gases menos pesados se desprenden, formando la atmósfera.

4. Formación de los océanos: El agua se condensa al enfriarse la superficie terrestre. El agua inunda la superficie terrestre.

3. Un planeta con vida

Los fósiles más antiguos universalmente aceptados como tales son unas bacterias filamentosas que tienen 3600 M.a. Estos organismos eran anaerobios y se denominan arqueobacterias.

Después aparecerían organismos fotosintetizadores, como las cianobacterias formadoras de estromatolitos.

La atmósfera primitiva tenía grandes cantidades de vapor de agua, C02 y algo de nitrógeno y cantidades menores de otros gases. La vida tuvo un papel muy importante en este proceso. Para alcanzar la composición actual se debieron realizar los siguientes cambios en su composición:

: • Incorporar gran cantidad de

oxígeno. La aparición de organismos fotosintetizadores permitió la liberación de oxígeno y su incorporación incorporación progresiva a la atmósfera.

• Disminuir drásticamente la cantidades de C02. El C02 debió disolverse en el agua y luego fue precipitándose y formó las calizas. Los seres vivos jugaron un papel importante en este proceso.

• La aparición de la célula eucariótica

La presencia de oxígeno libre debió causar la desaparición de muchos organismos que carecían de enzimas manipuladoras de este elemento, pero surgió un nuevo método más eficaz para la utilización del alimento mediante la respiración oxidativa.

Existe una teoría: la teoría endosimbionte de Lynn Margulis según la cual a partir de integraciones bacterianas se originó un nuevo tipo de célula la célula eucariótica.

Durante la mitad de la historia de la vida solo hubo células procarióticas

Los organismos pluricelulares

La existencia de este tipo de células permitió que la vida se extendiese a niveles más altos: los organismos pluricelulares. Éstos se caracterizan por tener muchas células y tejidos diferenciados.

Tuvo que transcurrir el 85% de la historia para la aparición de animales. Los primeros fósiles interpretados como tales, se encontraron en las colinas de Ediacara. Sin embargo no hay un acuerdo en la comunidad científica sobre la fauna de Ediacara.

• Tradicionalmente los fósiles de Ediacara se consideran huellas de posibles cnidarios, gusanos anélidos y artrópodos, aunque algunas de éstas no se pueden relacionar con los filos actuales.

• Hoy en día , muchos científicos no consideran que exista una relación entre los fósiles de Ediacara y los animales modernos. Serían organismos eucarióticos celulares que posteriormente habrían iniciado un camino evolutivo que más tarde resultaría inviable.

4. La Tierra y la vida en el Paleozoico

Los últimos 570 millones de años corresponden el eón Fanerozoico. Los primeros 320 millones de años de este eón constituyen a la era Paleozoica.

Durante la era Paleozoica se produce la dispersión de la Pangea y posteriormente irán reagrupándose formando la Pangea 2. Estas reagrupaciones formarán orógenos. Entre ellos destacan los orógenos caledónicos y los orógenos hercínicos.

Orógeno hercínico

• Cien años después de la fauna de Ediacara, se encuentran los primeros restos fósiles que constituyen esqueletos mineralizados. A este surgimiento se le denomina “explosión cámbrica”.

• La aparición del esqueleto pudo estar relacionado con la protección frente a depredadores o contaminantes ambientales, con la formación de aparatos bucales duros para raspar o cortar el alimento o con el fortalecimientos del cuerpo. Entre estos organismos con esqueleto destacaron los trilobites.

Los animales no vertebrados también evolucionaron, un ejemplo de ello son los fósiles de Burgess Shale donde existe 10 especies desconocidas

A lo largo del Cámbrico surgen los predecesores de los vertebrados actuales

• Seres vivos en el medio terrestreSeres vivos en el medio terrestre

Las primeras plantas terrestres (algas y líquenes) aparecieron hace 450M.a. Su aparición se debió a diferentes causas:

1. Desarrollo de rígidas paredes celulares para mantener fuera el agua

2. Desarrollo del xilema, raíces y mecanismos celulares para la circulación del agua

3. Formación de semillas que protegen al óvulo

La aparición de plantas permitió que los animales pudieran colonizar el medio terrestre

1. Invertebrados: los artrópodos adaptan su estructura: favorecen la locomoción, protección ante depredadores y contra la perdida de agua

2. Vertebrados: peces primitivos (antecesores de anfibios) desarrollaron pulmones y extremidades. La adaptación total al medio terrestre ocurrió con los amniotas (reptiles), gracias a que el huevo posee una cáscara semipermeable y membranas que permite el desarrollo del embrión

•Extinción PérmicaExtinción Pérmica

Extinción mas importante de la historia, que conllevó la desaparición del 80% de las especies marinas y el 70% de las terrestres. Las posibles causas fueron:

Gran descenso del nivel del mar que redujo el habitat de muchas especies

Reducción de O2 atmosferico, por la oxidacionde materia organica producida por la regresion del mar

Cambio climatico (árido)

Actividad volcánica intensa

Una teoría muy extendida es el impacto de un meteorito con la Tierra lo que extinguiría a numerosas especies, una prueba de ello es un cráter encontrado en la Antardida de unos 250M.a

Los último 570 Ma corresponden al eón fanerozoico cuyos primeros 320 Ma constituyen la era paleozoica

Durante el paleozoico comienza la dispersión del Pangea I que luego ira reagrupándose hasta formar otra Pangea ( II)

4.- LA TIERRA Y LA VIDA EN EL PALEOZOICO

Las reagrupaciones continentales causan colisiones y la consecuencia será la formación de orógenos , destacando la orogenia caledónica (Apalaches) y la orogenia hercínica ( afectó a la península ibérica)

Aparecen los primeros esqueletos mineralizados (gran registro fósil que se llama explosión cámbrica)

La aparición del esqueleto fue un éxito evolutivo relacionado con :

•la protección frente a depredadores o contaminantes ambientales

•Con la formación de aparatos bucales para raspar y cortar el alimento

•Con el fortalecimiento del cuerpo

Entre ellos destacan los trilobites un grupo de artrópodos marinos con el cuerpo divididos en tres lóbulos

A lo largo del cámbrico aparecen prácticamente todos los filos de animales actuales incluidos los vertebrados antecesores de los actuales peces

Las primeras formas de vida que colonizaron la tierra firme fueron las bacterias, las algas y los líquenes que vivían en un ambiente húmedo . Hace 450Ma aparecieron las plantas terrestres

Su adaptación al medio se logró con diferentes estrategias:

-Desarrollo de rígidas paredes celulares

-Desarrollo de xilema , raíces y mecanismos efeicientes para la circulación del agua

-Formación de semillas que protegen al óvulo fecundado

Entre los invertebrados los artrópodos son los mejor adaptados ( cutícula rígida e impermeable proporciona un esqueleto ligero adecuado para la locomoción, para la protección ante depredadores y contra la pérdida de agua

Los vertebrados iniciaron la colonización del medio hace unos 400Ma pero su adaptación definitiva no ocurrió hasta principios del carbonífero con los primeros reptiles

Al final del Paleozoico se produjo la extinción en masa más importante de la historia de la Tierra . Desapareció el 80% de las especies marinas y el 70% de las terrestres

La causas de esta extinción son varias:

-Gran descenso del nivel del mar

-Reducción del oxígeno atmosférico

-Cambio climático ( muy árido)

- actividad volcánica intensa

Aunque se ha encontrado en la Antártida un cráter formado por el impacto de un meteorito de 50Km de diámetro

5.- LOS ÚLTIMOS 250 MILLONES DE AÑOS:

Hace 200 Ma comienza a fragmentarse Pangea II y poco a poco la distribución de la tierra y mares se aproxima a la de la actualidad

Tras la gran extinción de finales del Pérmico, se produce un relevo importante en la fauna y la flora de los continentes y mares.

En tierra firme, la arificación del medio actuará como mecanismo de selección de los organismos mejor adaptados. Los anfibios y helechos, que precisaban de la humedad o agua en abundancia para su reproducción,  sucumben en gran medida y son sustituidos por los reptiles y las gimnospermas, cuyo éxito reside en haberse independizado del agua.

Los reptiles y en concreto, los dinosaurios dominan el medio terrestre, aunque ya durante esta era surgen los organismos que los remplazarán en la siguiente: las aves y los primeros mamíferos.

En ambos grupos surge un rasgo esencial para alcanzar el éxito en el medio terrestre donde las temperaturas oscilan mucho mas que en el agua el control de la temperatura se vuelven endotermos ( mantienen su temperatura corporal constante)

Otro rasgo evolutivo muy importante para el éxito evolutivo de los mamíferos es la reproducción. Los mamíferos son vivíparos y están dotados de mecanismos de alimentación de los embriones altamente eficaz( la placenta) y alimentan a sus crías con un complejo altamente nutritivo ( la leche materna)En 1980 se encontraron en diferentes lugares una capa de arcilla con un contenido anormalmente alto de iridio ( muy frecuente en meteoritos). Esta capa de arcilla marcaba el límite entre el cretácico y el terciario ( límite K-T)

Esta capa d se debe al choque de un asteoride de unos diez kilómetros de diámetro y provocó la desaparición del 50% de las especies entre ellas los ammonites y los dinosaurios

Entre los supervivientes se encontraban algunos pequeños mamíferos y aves. Tras esta crisis se produjo una explosión de diversidad favorecida por la desaparición de algunos nichos ecológicos, la fragmentación continental y el aislamiento de las poblaciones

6.- GRANDES CAMBIOS CLIMÁTICOS

El clima no ha dejado de cambiar a lo largo de la historia de la Tierra. Han existido largos períodos durante los cuales la temperatura ha sido lo suficientemente baja para que extensas zonas permanecieran cubiertas por los hielos . Son los períodos conocidos como glaciaciones

Los grandes cambios climáticos que ha sufrido la tierra pueden deberse a:

1.- causas externas o astronómicas

a)Cambios en la actividad solar

b)Cambios en la órbita terrestre ( ciclos de Milankovitch)

- Cambios en la excentricidad (se vuelve más elíptica)

- Cambios en la oblicuidad : cambios en la inclinación del eje terrestre

- Cambios en la precesión : movimiento de giro de la Tierra como si fuera una peonza que provoca que el eje señale a diferentes puntos del cielo

c) Impacto de meteoritos

2.- Causas internas

a)Cambios en el albedo: La fracción de la radiación solar reflejada por una superficie se denomina albedo

b)Cambios en la composición de la atmósfera (efecto invernadero) Sobre todo vapor de agua el dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso

c) Presencia de aerosoles : pequeñas partículas suspendidas en el aire como por ejemplo el hollín de los coches o las cenizas volcánicas

d) Cambios en las corrientes marinas : la circulación termohalina es una corriente oceánica causada por la diferencia de temperatura y densidad de las aguas que conecta todos los océanos y que constituye una gran cinta transportadora del calor y que contribuye a suavizar las temperaturas de los polos y del ecuador