TEMA 1

INTRODUCCIÓ A LA HISTÒRIA DE LA TERRA

1.- Conceptes previs 2.- El temps geològic 2.1. L’escala del Temps 2.2. El càlcul del temps geològic. 2.3. Principis i lleis de la paleontologia

3.- Els fòssils 3.1.- Què és un fòssil? 3.2.- Com es forma un fòssil? 3.3.- Què és un fòssil guia? 3.4.- Quina informació aporta un fòssil?

Introducció a la història de la Terra

1.- Conceptes previs Algunes idees prèvies: Per entendre els fets que han passat a la Terra, tant de la pròpia Terra com dels éssers vius que hi viuen cal tenir clar vàries idees: A la Terra hi tenen lloc dos tipus de canvis, que els científics anomenem EVOLUCIÓ: ha sofert dos tipus d’evolucions o canvis: - EVOLUCIÓ BIOLÒGICA: és la referent als éssers vius i té lloc de forma molt lenta. Tant lenta que els científics no varen descobrir que aquest fenomen tenia lloc fins fa poc més de 100 anys. Aquesta evolució fa que els organismes es vagin modificant generació en generació buscant una millor adaptació al seu entorn; és a dir, l’evolució NO MILLORA els organismes, simplement, els adapta a una determinada situació. Alguns exemples que explicarem més endavant: - EVOLUCIÓ GEOLÒGICA: és la que fa referència als canvis en el planeta Terra. Canvis en la orografia (muntanyes, rius, volcans, etc..), en el clima, en l’atmosfera, etc.

Aquesta evolució encara és molt més lenta que l’anterior. De tota manera, alguns d’aquests canvis són sobtats, com els terratrèmols, caigudes de meteorits i els volcans, entre d’altres. Alguns exemples que explicarem més endavant: La terra, al principi era molt més petita que ara i amb el temps va anar creixent fins fer-se com ara la coneixem. Aquest fenomen va durar molts MA. Aquest creixement es va produir perquè, al principi de la formació del Sistema Solar, es varen formar molts més planetes i planetoides que els que hi ha ara. Els que “sobraven” varen anar xocant contra la resta de planetes. En xocar, s’escalfaven els s’unien fins el punt que tenien les seves superfícies foses. A més, el planeta que quedava del desastre es feia més gran perquè tenia la massa dels dos cossos que havien xocat. Un altre: és un fenomen que va succeir fa molts MA però que ens afecta de ben prop i, especialment a les dones. Al principi de la formació de la Terra, un planeta de la mida de Mart, aproximadament, va xocar contra la Terra quan aquesta era un cos fosa. De l’impacte inimaginable, va arrencar un fragment de l’escorça terrestre que es va desprendre. Va sortir cap a l’espai però la força de gravetat de la Terra la va retenir. Amb el temps, aquest material que estava fos, es fa anar arrodonint i girant al voltant de la Terra: es fa formar la LLUNA. Ara, òbviament, la superfície de la Terra no està fosa, tot i que bona part de l’interior sí. Perquè ara no ho estigui cal que la Terra s’hagi anat refredant. Aquest refredament és un dels fenòmens que passen molt lentament i que va fer que l’interior de la Terra s’hagi anat separant en capes a causa de les propietats diferents dels diferents materials. Els més pesants, com el ferro i el níquel, per pes varen anar cap el centre de la Terra. Avui en dia encara està fos. Els més lleugers, com el sílice, varen quedar més a l’exterior. Amb el temps, formaren el mantell i l’escorça. Bona part del mantell encara està fos però l’escorça, no. Els materials gasosos varen quedar atrapats a l’interior de la Terra i fins que no aparegueren els volcans no es va formar l’atmosfera.

2.- El temps geològic

2.1. L’escala del Temps La velocitat dels canvis que sofreix la Terra succeeixen tan lentament que per poder-los estudiar, la unitat de temps que s’ha d’utilitzar és el MA (milió d’any). Hi ha fenòmens que poden succeir molt ràpidament, com ara l’erupció d’un volcà, o la caiguda d’un meteorit, però els efectes importants no es veuen fins que s’acumulen al llargs dels milions d’anys.

Després de molts anys d’estudi de molts científics, s’ha pogut fer una reconstrucció bastant bona de la història de la Terra. Com que aquesta història és molt llarga i repleta de fenòmens diferents es va decidir posar noms a les diferents etapes que es va veure que varen succeir. Així: La història de la Terra es divideix en EONS; que en són tres: Eó Arqueà:

Inici: fa 4.600 MA, és quan es varen a formar les primeres roques; és a dir, la Terra va deixar de ser un cos líquid.

Final: fa 2.500 MA, se sap que ja començaren a existir els primers organismes vius. En un principi, aquest eó corresponia a l’etapa on no NO HI HAVIA ORGANISMES, però amb els

anys i els descobriments continus, actualment ja se sap que en bona part d’aquell eó ja hi havia vida. De fet, aquesta etapa es caracteritza pels immensos canvis climàtics que s’hi produeixen: canvis

en els mars (formació i posterior salinització), en l’atmosfera (formació i canvis posteriors en la composició) i en el sòl (refredament i formació de continents). Eó Proterozoic: és l’etapa dels primers ORGANISMES.

Inici: fa 2.500 MA, se sap que ja començaren a existir els primers organismes vius. Final: fa 570 MA, que és quan la Terra es pobla de grans plantes: primer falgueres, després pins i

finalment els altres arbres. En un principi, aquest eó corresponia a l’etapa on no JA HI HAVIA ORGANISMES, però amb els

anys i els descobriments continus, actualment ja se sap que en bona part d’aquell eó ja hi havia vida, i alguna bastant desenvolupada i complexa.

És l’etapa on la Terra, físicament parlant, ja es troba força estabilitzada. Eó Fanerozoic: és l’etapa dels organismes vius tal i com els coneixem avui.

Inici: fa 570 MA; quan la Terra estava plena de vegetals. Final: l’actualitat.

2.2. El càlcul del temps geològic. La mesura del temps geològic es pot fer de dues maneres: DATACIÓ ABSOLUTA i DATACIÓ RELATIVA. DATACIÓ ABSOLUTA:

És el mètode més segur de calcular l’edat d’una roca i de molts altres objectes; per exemple, fòssils, estris dels humans, etc. Es tracta de mesurar els tipus i la quantitat de materials radioactius que hi ha en l’objecte que es vol estudiar. Com funciona aquest mètode? Els elements radioactius es van desintegrant; és a dir, van perdent components seus (protons, neutrons,

electrons) fins que es transformen en d’altres, sempre a una velocitat absolutament constant; és a

dir, no hi ha cap factor que faci variar la velocitat d’aquesta transformació; ni la temperatura, ni la humitat, ni la gravetat, ni res de res. El temps que triga la meitat d’un cert element a transformar-se en un altre element diferent, s’anomena

període de semidesintegració*.

* Es diu període de semidesintegració perquè el que realment és constant es el temps que es triga a perdre la meitat del material radioactiu que queda.

Per exemple, el mecanisme de desintegració de l’element radioactiu carboni 14 (C14) es transforma

paulatinament en nitrogen 14 (N14), que no radioactiu.

En principi, la quantitat de carboni 14 a l’atmosfera és constant i com que gairebé tots els organismes acaben agafant aquest carboni i el “normal” de l’atmosfera. TOT organisme viu, mentre és viu, té la mateixa quantitat de carboni 14, ja sigui perquè...

- en ser una planta s’ha agafat directament de l’aire mitjançant la fotosíntesi o bé perquè...

- els animals s’han alimentat d’una planta que en tenia o d’una altra animal que també ja en tenia. La datació del carboni 14 no serveix per a les plantes i animals que han respirat dins de l’aigua, perquè la quantitat de carboni 14 a l’aigua no és la mateixa que a la de l’atmosfera. Malgrat la gràfica, el sistema de datació del carboni 14 és fiable fins a 60.000 anys aproximadament. El motiu és que, quan fa tant de temps que un organisme és mort li queda tan poca quantitat de carboni 14 que els instrument per mesurar aquesta quantitat jo no són fiables. A partir d’aquests valors es fan servir altres isòtops radioactius que es desintegren més lentament i, per tant, són bons per a restes de molts milers o milions d’anys; és el cas de l’argó potassi (Ar/k).

5

25

50

100

5730 11460 1719017190 22920 28650

% d

e c

arb

oni 1

4

edat en anys PRINCIPI: A l’atmosfera hi ha una certa quantitat, més o menys, sempre fix de carboni 14 que s’incorpora, per exemple, als organismes a través de la respiració. Per tant, quan un organisme es mor, sigui el que sigui, planta, animal, bacteri, etc., té una certa quantitat de carboni 14 fix, igual per a tothom. Per tant (mireu la gràfica anterior)... • Si un organisme té un 100% de carboni 14 i, per tant, no té gens de nitrogen 14, vol dir que fa 0 anys que s’ha mort. • Si un organisme té un 75% de carboni 14, vol dir que fa uns 2800 anys, aproximadament, que s’ha mort. • Si un organisme té un 50% de carboni 14, vol dir que fa uns 5730 anys que s’ha mort. • Si un organisme té un 25% de carboni 14, vol dir que fa uns 11.460 anys que s’ha mort. Posem alguns exemples: Si trobem un fòssil humà d’una espècie que desconeixem amb un 12,5% de carboni 14, quan de temps fa que hauria existit? Quan de temps fa que hauria viscut un fòssil que presenta un 90% de carboni 14? Per sort tenim altres isòtops radioactius que triguen molt més temps a desintegrar-se i, per tant, són molt útils per a datar de forma absoluta altres organismes més antics de 60.000 anys que és el màxim que permet la datació amb l’isòtop del carboni 14.

Un dels que es fa servir més és el k-40/Ar-40.

5

25

50

100

1300 2600 3900 5200 6500

% d

e p

ota

ssi

40

edat en milions d’anys exemple: si un material té ....., quant de temps fa que es varen formar?

a) només hi ha l’isòtop radioactiu k-40 i no n’hi ha d’Ag-40 resposta: 0 MA. b) el 50% dels isòtops són el k-40 i l’altre meitat és el Ag-40 resposta: 1.300 MA. c) queda 1/4 de l’isòtop radioactiu k-40 resposta: 2.600 MA. d) 1/32 de l’isòtop radioactiu k-40 s’ha transformat en Ag-40 resposta: 6.500 MA.

EXEMPLE: per datar l’edat del Sant Sudari; la túnica santa amb la qual Jesús va ser enterrat, quin isòtop radioactiu es faria servir? Per què? Voleu saber quin va ser el resultat? DATACIÓ RELATIVA. La idea és comparar diferents esdeveniments comparant-lo amb un de determinat que serveix de referència. Per fer-ho es fan servir determinats esdeveniments i lleis com el... Principi de la cronologia relativa o principi d’Steno: estableix que l’ordre de superposició dels estrats correspon a l’ordre cronològic en què es dipositaren, és a dir els més moderns a sobre i els més antics a sota. En conseqüència, els fòssils que apareixen en un estrat determinat són posteriors o més moderns que els que es troben en els estrats inferiors. Igual a l’inrevés.

Principi dels talls i els encreuaments: estableix que les formacions més modernes sempre tallen les més antigues; és a dir, una roca intrusiva sempre és més moderna que la que ha estat travessada. Principi de les falles: estableix que les falles són sempre més modernes que les roques sobre on tenen lloc i que altres falles que travessa. Posa-m’hi un exemple:

Les preguntes: Quina de les dues roques és més moderna; la A o la C? Per què? Quina de les dues vetes és més moderna, la B o la D? Per què? Quin és l’ordre cronològic correcte de les roques B, C i D? Per què? Un altre exemple:

Quin és l’estrat o l’esdeveniment més modern?

Quin és l’estrat o l’esdeveniment més antic?

Què va tenir lloc abans, el dic A o el plutó? Quin esdeveniment va primer, la falla A o el plutó? Entre quins fenòmens va tenir lloc la falla A?

Quin dels dos dics és el més modern? Quin és l’estrat o l’esdeveniment més antic?

ORDENA tots els esdeveniments de la imatge.

2.3. Principis i lleis de la paleontologia

2.3.1.- Els principis de la paleontologia La investigació paleontològica es regeix per un conjunt de normes o principis. Aquests principis són fruit de la lògica i, sobretot, de l’experiència acumulada en l’estudi dels fòssils.

Principi de l'actualisme biològic: estableix que els organismes amb restes fossilitzades es regeixen per les mateixes lleis biològiques que els éssers vius actuals. Permet deduir característiques de les espècies fòssils comparant-les amb les actuals que presenten característiques similars.

Ex: (Mireu la figura 1) Si trobem un crani fòssil amb els ulls amb visió frontal, caldrà suposar que el fòssil serà un carnívor depredador. Els ulls disposats d’aquesta manera permet sobreposar els camps visuals i així calcular la distància a la qual es troba la presa. Per exemple, el gat.

En canvi, si els ulls estan disposats de forma lateral, el fòssil serà molt probablement una possible presa; ja que en aquesta disposició, els ulls tenen un gran camp de visió i li permetrà detectar el seu possible depredador. Per exemple, el ratolí. Principi de la no generació espontània: estableix que la vida és un procés continu sense interrupció. Qualsevol ésser viu no apareix si no és a partir d’un antecessor, i això ha estat així d'una manera continuada, des de les primeres formes de vida molt senzilles fins a l'actualitat. Principi de l'anatomia comparada: l'anatomia comparada permet establir les diferències i semblances entre individus o parts d'individus. o entre grups d'organismes. Els fòssils es classifiquen en un grup o en un altre en funció de les semblances i diferències que presenten. Ex: (mireu la figura 2) Si es localitza les restes de les extremitats d’un fòssil es pot esbrinar si l’animal en qüestió era una bon corredor o no. La capacitat per córrer depèn de la relació entre la longitud del fèmur i la resta de l’extremitat posterior. Aquesta relació es pot expressar com el resultat de la divisió entre la part inferior de la pota i la part superior (respecte el genoll). Ex: el cavall té una relació 2,5:1. Això vol dir que en aquesta espècie la part inferior del genoll és 2,5 vegades més llarga que la part superior (el fèmur).

Principi de la correlació orgànica: estableix que, gràcies a una part d'un fòssil, no tan sols podem arribar a conèixer, sinó que podem deduir quins altres elements en formen part. Ex: En els animals que tenen simetria bilateral es pot suposar que les restes pertanyents a un costat seran idèntics als de l’altre costat. Per exemple, el cas de la Lucy.

2.3.1.- Algunes lleis de la paleontologia PRIMERA: la durada de les espècies en les èpoques geològiques és limitada. Totes les espècies i grups, en general, compleixen un cicle que inclou les fases d'aparició, desenvolupament, dispersió, predomini, declivi i extinció. Alguns organismes actuals s’anomenen fòssils vivents perquè han perdurat durant molt milions d’anys i han sofert variacions mínimes al llarg de tot aquest temps; per exemple, els escorpins. Exemples de fòssils vivents: CELACANT: peix que va aparèixer fa uns 400 MA i que després de descobrir-lo com a fòssil es va trobar, al 1938, que alguns pobles africans el caçaven de forma habitual.

EQUISETS: primers vegetals de terra ferma que varen aparèixer fa entre 400 MA, alguns dels quals varen arribar a ser molt grans i formar grans masses de boscos semblants als dels arbres actuals. Actualment només queden formes petites com les cues de cavall. LIMULES: són una espècie d’artròpodes que es varen originar fa 200 MA i que no ha canviat pràcticament gens. Actualment només existeixen tres espècies que viuen en els fons arenosos de les costes. SEGONA: les diferències entre les faunes fòssils i les actuals són més acusades com més antigues són les faunes fòssils. Per exemple, si es troba un fòssil de fa 10 milions d’anys, per exemple un insecte, serà molt semblants als insectes actuals. Si el fòssil és un dinosaure de 100 MA serà bastant diferent dels rèptils actuals, però si trobem un organisme de la fauna d’EDIACARA, gairebé no es pot ni reconèixer a quin grup pertany; per exemple, l’organisme

TERCERA: Al principi els primers organismes eren organismes molt simples i formats per una sola cèl·lula, com per exemple, els bacteris. Després varen aparèixer les colònies, que són organismes formats per vàries cèl·lules però que es poden “muntar” i “desmuntar”. All cap d’un cert temps apareixeran els organismes amb moltes cèl·lules, anomenats pluricel·lulars. Aquests, al principi eren molt simples, sense òrgans dels sentits (no es movien, no hi veien, no hi sentien, no tenien esquelet, etc...) i cada vegada són més complexos i sofisticats. QUARTA: Cada espècie sempre prové d’una altra. Una espècie acaba sent diferent de l’altra perquè, amb el temps, va patint canvis fins que ambdues espècies són suficientment diferents. Exemple: per què les serps no tenen potes però algunes en conserven alguns dels seus ossos? CINQUENA: Llei de la recapitulació: l'ontogènia és una reproducció de la filogènia. Explicar com moltes de les nostres estructures són les restes que queden d’altres grups d’organismes. Per exemple, la cua, les costelles i les vèrtebres de la columna vertebral. Les capes del nostre cervell, etc. La presència de brànquies durant el nostre desenvolupament embrionari, de cua, quatre potes, no braços i cames, etc.

3.- Els fòssils

3.1.- Què és un fòssil?

Un fòssil és qualsevol resta de l’activitat animal o vegetal conservada en el temps i que, normalment està mineralitzada.

Per restes s’entén: óssos, dents, troncs o qualsevol part d’un cos o part d’un arbre. També pot ser fruit de l’activitat, com per exemple, pedres tallades dels humanes, petjades d’una caminada, ous o nius d’una posta, forats a la roca, excrements i un llarguíssim etcètera.

No tots els fòssils han d’estar completament mineralitzats; alguns es conserven en àmbar o en gel.

Explica el cas dels mamuts, de l’home del gel d’Àustria i dels insectes atrapats en àmbar.

3.2.- Com es forma un fòssil?

1.- la immensa majoria d’éssers vius, quan moren, són devorats per altres animals i descompostos per bacteris, de manera que amb el temps no sol quedar cap resta d’aquell organisme i, per tant, no es converteixen en fòssils.

2.- Molt pocs organismes, acaben fossilitzant. Perquè això passi cal que ràpidament quedin recoberts per alguna substància que el aïlli del contacte amb l’atmosfera, de l’aigua i de la resta d’animals. Quan això passa, l’organisme acaba convertint-se en un fòssil.

Què passa amb l’animal una vegada enterrat? El sòl que envolta el fòssil intercanvia les substàncies amb les que té l’organisme enterrat, de

manera que aquest acaba substituint els seus compostos per les substàncies del propi sòl. Aquestes substàncies que van del sòl a l’organisme enterrat es col·loquen en el mateix lloc que la que substitueixen i per això, es manté la forma i gairebé totes les estructures de l’organisme. És a dir, el que acabem veient és un organisme de pedra o fòssil.

3.3.- Què és un fòssil guia?

És aquell tipus de fòssils que s’utilitzen per datar altres fòssils i determinar les diferents èpoques de la història de la Terra.

Per ser un bon fòssil guia cal complir, com a mínim dues característiques.

Varen viure en una època molt determinada de la història de la Terra; és a dir, una certa quantitat de milions d’anys. Si en viuen masses no serveixen perquè llavors no van bé per determinar cap època.

Per exemple, els ammonites varen viure durant el mesozoic i els trilobits al paleozoic.

Ammonites Trilobites

Cal que estiguin distribuïts arreu del món perquè sinó no serveixen per comparar-los amb altres fòssils i determinar l’època en què varen viure. Si es troben en una regió molt concreta no serviran per comparar-los amb altres fòssils.

3.4.- Quina informació aporta un fòssil?

Els fòssils aporten informació per a ....

a) poden ajudar a saber quina era la posició dels continents en el passat; és a dir, són una prova que demostra la teoria de la deriva continental. Veure imatges pàg. 157.

c) serveixen per saber quin era el clima de les zones on vivien aquests organismes i, a vegades, el de la Terra en general. La raó és que cada fòssil presenta adaptacions molt específiques per sobreviure en determinats ambients.

Explica algunes d’aquestes adaptacions:

- animals amb la mandíbula de la forma com un cocodril menjava peixos ambients costaners o amb rius.

Falta escanejar el Suchumimus i especialment la seva mandíbula.

- els animals amb aletes (peixos, tortugues rèptils, etc. ambients marins.

- animals amb les cames llargues animals corredors espais oberts, com la sabana ambients secs o amb molta pluja.

- animals amb cues llargues animals arborícoles espais arbrats, com la selva, etc. ambients humits i força pluja.

- animals amb pèl i plomes ambients freds.

- animals grans ambients càlids (en la majoria dels casos).

d) serveixen per saber com eren els ecosistemes de l’època i com es relacionaven amb els altres organismes; és a dir, si eren depredadors, preses,

Explica algunes d’aquestes adaptacions;

- animals herbívors grans grans depredadors i al revés. Com havien de ser les preses del Tiranosaurus rex?

Tots els animals que sobrepassen 10 vegades el pes d’un possible depredador estan fora de perill.

- Si es troben carnívors amb les cames llargues herbívors corredors, i al revés.

- petjades fòssils amb centenars o milers d’individus animals migradors i zona de pas.

- animals amb aparells fonadors animals que vivien en manades.

Aspecte de dos humans de l’espècie Homo habilis.