www.icp.cat

CONTEXT TEMPORAL I AMBIENTAL DEL MESOZOIC:

Part I: Breu resum de la història de la vida i de la TerraJosep Marmi Plana

Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont

www.icp.cat

Els orígens del temps…..

www.icp.cat

...i dels elements

TEMPS

Origen de la vida

Primers animals

Primeres plantes

Homo sapiens 23h 37’

www.icp.cat

Els orígens del sistema solar

HADEÀ: QUAN LA TERRA ERA UN INFERN

www.icp.cat

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

www.icp.cat

Trànsit Hadeà-Arqueà: L’ORIGEN DE LA VIDA

L’ATMOSFERA DE LA TERRA PRIMORDIALAtmosfera formada per CH4,NH3, H2O, H2, CO, CO2

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

COMPOSTOS DE CARBONI A LA TERRA PRIMORDIAL I ORIGEN DE LES MACROMOLÈCULES ORGÀNIQUES

CO2

CO

CH4

glúcidslípids

proteïnes

> 12 àtoms de C

?

1 àtom de C

Àcids nucleics

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

Origen de compostos orgànics en gel amorf interestel·lar i transportats fins la Terra en cometes.

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

COM ES VAN FORMAR LES PRIMERES CÈL·LULES

Mecanisme d’herència

Aïllament del medi extern

Reaccions bioquímiques per obtenir energia i fabricar biomolècules

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

Nòduls de carbonat

LITOPANSPÈRMIA

Possibles microfòssils?

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

PRIMERS INDICIS DE VIDA?

Microesferes de carboni en roques de fa 3860 ma. prop de Grenlàndia.

4600m.a.01 gener

3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.

4600 m.a. 3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.2600m.a.07 juny

ARQUEÀ: EVOLUCIÓ DEL METABOLISME I DELS PROCARIOTES

Primers procariotes: Semblants als bacteris de l’àcid làctic actuals. Heteròtrofs. Farien reaccions de fermentació de compostos orgànics preexistents.

Primers procariotes fixadors de nitrogen: Només tenen aquesta capacitat alguns procariotes. Imprescindible per a la formació de proteïnes i bases nitrogenades.

Desenvolupament de l’autotròfia:Capacitat de convertir el CO2 en aliment de reserva.

QuimioautòtrofsFotoautòtrofs anoxigènics

ELS PRIMERS FOTOSINTETITZADORS

Els primers cianobacteris: Austràlia (3460 ma)

COCO22 + H2O Glucosa + OO22 + H2O

FotosíntesiLlum

L’O2 alliberat reacciona amb els gasos presents a l’atmosfera (H2, NH3, CO2, H2S) i els minerals dels sòls i dissolts a les aigües de llacs, rius i mars abans d’acumular-se a l’atmosfera.

4600 m.a. 3800m.a.04 març

570 m.a. 0 m.a.2600m.a.07 juny

ARQUEÀ-PROTEROZOIC: UN NOU MÓN AMB OXIGEN

Conseqüències de l’aparició de l’O2

Destructor de molècules orgàniques i tòxic per moltes d’aquelles formes de vida bacteriana.

Formació de la Capa d’Ozó (~2000 ma).

Fa entre 2000 i 1800 ma la [O2]atm augmenta fins al 15%, molt propera a l’actual (20%).

Glaciació planetària.

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

FENT CAMÍ CAP A LA COMPLEXITAT

La respiració aeròbica: Una nova via de generació d’energia

Combustió controlada de matèria orgànica alliberant CO2 i H2O produint una gran quantitat d’energia.

Fermentació2 ATP2 ATP1 Glucosa Respiració 36 ATP36 ATP1 Glucosa

Molt més eficient que la fermentació i les altres vies metabòliques existents.

CombustióCOCO22 + H + H22O + calor (flames)O + calor (flames)Matèria orgànica

Matèria orgànica RespiracióCOCO22 + H + H22O + energia (ATP)O + energia (ATP)

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

LA COMPLEXITAT DELS PROCARIOTES

Durant tota la seva història evolutiva, els procariotes han presentat una mínima complexitat morfològica però han assolit una altra especialització metabòlica.

Estromatòlits 3500 ma-actualitatComunitats bacterianesMajor complexitat macroscòpica aconseguida pels procariotes.

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

L’EVOLUCIÓ DE LA CÈL·LULA EUCARIOTA

Els primers eucariotes apareixerien fa uns 2700 ma. Major mida que els procariotes.Material genètic protegit per una membrana nuclear.Diferents tipus d’orgànuls i membranes en el citoplasma amb funcions específiques.

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

Transferència horitzontal de gens

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

Simbiosi establerta entre un protoeucariota o un arqueobacteri i diferents tipus d’eubacteris (mobilitat, mitocòndries i cloroplasts).

Endosimbiosi

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

NOUS MECANISMES DE DIVISIÓ CEL·LULAR

Procariotes

Eucariotes

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

Estructures per distribuir correctament els cromosomes entre les cèl·lules filles

Formació de cromosomes

570m.a.21 novembre

2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 0 m.a.

AUGMENTANT DE MIDA

Les cèl·lules petites tenen una relació S/V gran la qual cosa els permet intercanviar millor amb el medi.

La major part de reaccions vitals per la cèl·lula tenen lloc a la seva membrana externa.

Mida límit per una cèl·lula

NutrientsResidus

NutrientsResidus

Ø = x10S = x100V = x1000

SolucionsInvaginació de la membrana externa

Multicel·lularitat

PediastrumEuastrum

4600 m.a. 3800 m.a. 570m.a.21 novembre

0 m.a.2600m.a.07 juny

EVOLUCIÓ DE LA MULTICEL·LULARITAT

TrichoplaxAnimal marí que recorda una blàstulaPoca especialització cel·lular.

Model dels primers animals pluricel·lulars

Possiblement va aparèixer en centenars de llinatges independents fa entre 2100 i 1200 ma.

BangiomorphaAlga roja?1200 maCanadà

4600 m.a. 3800 m.a. 570m.a.21 novembre

0 m.a.2600m.a.07 juny

GrypaniaAlga verda?2100 maUSA, India, Xina

DIFERENCIACIÓ DELS PLANS DE SIMETRIA DELS ANIMALS

Porífers

Asimètrics Radials

Cnidaris

Bilaterals

La resta de grups (cucs-mamífers)

4600 m.a. 3800 m.a. 570m.a.21 novembre

0 m.a.2600m.a.07 juny

4600 m.a. 3800 m.a. 570m.a.21 novembre

0 m.a.2600m.a.07 juny

ELS PRIMERS ANIMALS

VernanimalculaJaciment de Guizhou (Xina): 600-580 ma.La complexitat interna evoluciona abans que l’augment de mida.

Impressió d’un possible animal radialJaciment d’Ediacara Hills (Austràlia)600 ma.

DIVERSIFICACIÓ DURANT EL FANEROZOICDIVERSIFICACIÓ DURANT EL FANEROZOIC

4600 m.a. 3700 m.a. 2500 m.a. 570 m.a. 0 m.a.

570m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.

24 novembre02 desembre 04 desembre

05 desembre

07 desembre

10 desembre18 desembre

24 desembre

28 desembre

L’ESCLAT DE L’EVOLUCIÓ ANIMAL (CAMBRIÀ)

Columbia Britannica (Canadà) (~520 ma)

Burgess Shale

570m.a.21 novembre

248m.a.16 desembre

65 m.a. 0 m.a.

En un interval de 5-10 ma es produeix una diversificació de formes de vida marina sense precedents.

Diversificació de les esponges i dels animals bilaterals amb plans corporals moderns.Configuració dels ecosistemes marins moderns.

OpabiniaSistemes de visió i òrgans prènsils (depredació) Sistemes digestiu i

respiratori

Hallucigena, Marella, AnomalocidarisApèndixs locomotors i de flotació

570m.a.21 novembre

248m.a.16 desembre

65 m.a. 0 m.a.

LA COLONITZACIÓ DEL MEDI TERRESTRE (ORDOVICIÀ)

Medi terrestre Medi aquàtic[O2 ] (aire) x 20-40 [O2 ] (aigua) x 1

Difusió O2 aire ràpida Difusió O2 aigua lenta

Viscositat aire x 1 Viscositat aigua x 50

Densitat aire x 1 Densitat aigua x 1000

Àmplies fluctuacions de temperatura Poques fluctuacions de temperatura

El major avantatge fisiològic del medi terrestre és l’accés fàcil a l’ O2. La principal amenaça és la deshidratació.

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.470 m.a.01 desembre

Els primers animals hi arriben un dia i mig més tard.

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.430 m.a.

www.icp.cat

LES PLANTES DESENVLUPEN ELS SEUS ÒRGANS (SILURIÀ-DEVONIÀ)

LES PLANTES ABANDONEN L’AIGUA (DEVONIÀ)

Elkinsia polymorpha

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.390 m.a.

... I TAMBÉ ELS VERTEBRATS (DEVONIÀ-CARBONÍFER)

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.390-300 m.a.

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.300 m.a.

www.icp.cat

LA FORMACIÓ DEL CARBÓ

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a. 0 m.a.300 m.a.

LA CONQUESTA DEL CEL

InsectesCarbonífer

RèptilsTriàsic

MamífersEocè

www.icp.cat

.....I EL RETORN A L’AIGUA

Dibuixos Agnès i Aina Amblàswww.icp.cat

Dibuix Agnès Amblàs

www.icp.cat

EL NAIXEMENT DELS ECOSISTEMES TERRESTRES MODERNS (Cretaci Superior)

www.icp.cat

EVOLUCIÓ DEL PAISATGE TERRESTRE EN ELS DARRERS 430 M.A.

440 m.a. 390 m.a. 340 m.a.

190 m.a. 50 m.a. 14 m.a.

CANVIS EN LA DISTRIBUCIÓ DELS CONTINENTS

540 m.a. 430 m.a.

50 m.a.

240 m.a. 170 m.a. 90 m.a.

300 m.a.

20 m.a. 0,05 m.a.

www.icp.cat

CANVIS EN EL CLIMA

Temperatura mitjana actual

Bosc Polar de coníferesBosc Polar de coníferes

Bosc Polar de coníferesBosc Polar de coníferes

Bosc TemperatBosc Temperat

Bosc Tropical PlujósBosc Tropical Plujós

Bosc Subtropical Bosc Subtropical

Bosc TemperatBosc Temperat

Casquet Polar Casquet Polar

EstepaSemiàridaEstepaSemiàrida

570 m.a. 248 m.a. 65 m.a.30 desembre 12:00 h

0 m.a.

EXTINCIONS EN MASSA