La Tierra en continuo cambio: los fósiles como indicadores del tiempo geológico

La Tierra un planeta en continuo cambio

La Tierra un planeta en continuo cambio. Los fósiles como indicadores. El tiempo geológico. Explicaciones históricas al problema de los cambios. La evolución, mecanismos y pruebas.

• Quizás sorprende que sea un tema de Geología, pero creo que no hay que compartimentar el conocimiento científico en asignaturas estancas: Física, Química y Geología comparten el estudio de la naturaleza y contribuyen a que nuestro alumnado adquiera una cultura científica.
• Además en La Rioja tenemos el cambio de la Tierra a lo largo del tiempo en el patrimonio paleontológico de los valles de Leza, Jubera, Cidacos y Alhama- Linares.

El primer punto a tratar será el índice.

ÍNDICE

• Comenzaré el tema con una introducción y lo desarrollaré en 5 apartados de similar extensión, siguiendo el orden del título. Además añadiré un epígrafe sobre implicaciones didácticas y terminaré con la conclusión y la bibliografía.

A MODO DE INTRODUCCIÓN

Hay una famosa foto tomada por los astronautas del Apolo 8, se llama Salida de la Tierra y representa una esfera azul flotando en el espacio y vista desde la aridez de la Luna. La foto nos permitió ver, en 1968, nuestro planeta en todo su esplendor, pero también vulnerable y finito. Uno de los astronautas lo expresó así: "Hicimos todo ese camino para explorar la Luna y lo más importante es que descubrimos la Tierra". También este tema trata de eso, de descubrir la Tierra, pero en su evolución en el tiempo. Porque nuestro planeta es un cuerpo dinámico que ha cambiado, y continuará cambiando en un futuro. Comenzaremos por el primer apartado:

La Tierra un planeta en continuo cambio

Vista desde el espacio, la Tierra es mucho más que roca y suelo. Es un sistema en el que interaccionan las rocas, el agua, el aire y la vida: la geosfera, la hidrosfera, la atmósfera y la biosfera. Todas separadas, pero no aisladas, cada una se relaciona con las otras para producir un planeta en continuo cambio, que recicla la materia y la energía de diferentes formas: el ciclo de las rocas, el ciclo hidrológico, la creación y destrucción de la corteza oceánica, la circulación atmosférica, etc.2 Pero la Tierra de hoy no se parece a la de ayer. Su pasado acumula cambios en la disposición de los continentes, en la atmósfera, en el clima y en la biosfera. Hace unos 4.543 millones de años la Tierra era un montón de polvo cósmico. Algunos fragmentos que chocaban y se amontonaban por acreción, mientras orbitaban alrededor de un joven protosol, que empezaba a encenderse. Hasta convertirse en el lugar perfecto para la vida, experimentó profundos cambios. En su origen fue un planeta caliente, sin vida, sin agua, con una atmósfera sin oxígeno y sometido a una intensa radiación ultravioleta. La Tierra no se diferenció en un núcleo, un manto y la corteza hasta millones de años después de formarse. Cuando lo hizo, el calor interno originó el movimiento de la tectónica de placas y la corteza comenzó a evolucionar. La primera atmósfera pasó de ser rica en dióxido de carbono, a otra con oxígeno libre y una capa de ozono. La aparición de la vida, también modificó la atmósfera. El impacto de meteoritos y los gases del interior de la Tierra originaron la hidrosfera. Esta primera etapa, es conocida por el nombre informal de Precámbico, que abarca más del 88% del tiempo geológico. Y durante este "súper-eón" Precámbrico, la Tierra comenzó a parecerse a lo que es ahora. Veremos a continuación cómo ha quedado marcada en las rocas y en la vida, la evolución de nuestro planeta.

Los fósiles como indicadores

En ese planeta recién estrenado, la vida comenzó en cuanto las condiciones físico-químicas lo permitieron. Como evidencias de vida, tenemos los fósiles, que pueden definirse como restos de organismos del pasado (o de su actividad), preservados en los sedimentos. La paleontología es la ciencia que estudia los fósiles, para reconstruir cómo ha evolucionado la vida a lo largo del tiempo. Pocos seres vivos han dejado fósiles, lo favorece tener: un enterramiento rápido y partes duras. Los fósiles son herramientas geológicas utilizados como indicadores cronológicos, ambientales y del movimiento continental.

Los fósiles como indicadores cronológicos

Los fósiles permiten conocer la edad del estrato donde se encuentran. A comienzos del siglo XIX, William Smith observó que los fósiles sirven para correlacionar rocas sedimentarias de zonas distintas.3 También observó que la secuencia de fósiles aparecía siempre en el mismo orden. Es el "principio de la sucesión faunística" y permitía datar las rocas. Pero no todos los fósiles sirven como indicadores temporales, los más valiosos son los de especies que vivieron durante un corto periodo de tiempo geológico, pero que lograron una gran dispersión geográfica y eran abundantes. Son los que Smith llamó fósiles guía. Por ejemplo, los fósiles de trilobites son del Paleozoico y los dinosaurios o los ammonites, solo vivieron durante el Mesozoico.

Los fósiles como indicadores ambientales

Los fósiles sirven para conocer las formas de vida que existieron en un momento concreto. Por ejemplo, con ellos podemos saber:

• El proceso evolutivo.
• La antigua línea de costa según el grosor del caparazón de las conchas.
• La temperatura en el pasado, por ejemplo, los fósiles de corales indican que el clima era cálido.

Los fósiles como indicadores del movimiento de las placas litosféricas

Las plantas y animales fósiles encontrados en distintos continentes fueron para Wegener, la demostración de que los continentes estuvieron unidos en el pasado. En el tercer punto veremos.

El tiempo geológico

Se denomina tiempo geológico al tiempo que transcurre desde el origen de la Tierra hasta la actualidad. En el siglo XVIII, Hutton reconoció el "tiempo profundo": la inmensidad de la historia terrestre. En el XIX, Lyell demostró que los procesos geológicos son muy lentos. Sabían que la Tierra era antigua, pero ¿cómo saber su edad? Se desarrolló una escala de tiempo relativa basada en los principios de la estratigrafía, y que establece la secuencia de los fenómenos geológicos desde el más antiguo, al más moderno, sin precisar la fecha. Con el descubrimiento de la radiactividad y las técnicas de datación radiométrica, los geólogos pudieron precisar la edad. Es la escala temporal absoluta. Actualmente el tiempo geológico se mide en una escala dual: una escala relativa basada en secuencias de rocas, con fechas radiométricas expresadas en años antes del presente.4 La escala de tiempo geológico se subdivide en grandes periodos, de magnitud variable, llamados Eones. Los tres primeros eones se reúnen bajo el nombre de Precámbrico y serían: el Hadico, el Arcaico y el Proterozoico. La historia Precámbrica no se conoce bien ya que apenas hay fósiles de esta etapa, pero abarca casi el 90% de la historia del planeta. Comenzó con el origen de la Tierra, siguió con la aparición de la vida y terminó hace unos 550 Ma con la gran diversificación de los seres vivos. El cuarto eón se conoce como Fanerozoico y se divide en 3 eras: Paleozoica, Mesozoica y Cenozoica. Las eras están limitadas por profundos cambios de las formas de vida. En el Fanerozoico tiene lugar la evolución de la vida, destacan 2 acontecimientos:

1. El desarrollo de nuestra atmósfera, con microorganismos que evolucionaron liberando oxígeno mediante la fotosíntesis.
2. Hace unos 65 millones de años desaparecieron casi todas las especies. Esta extinción favoreció a los mamíferos que aprovecharon el hueco que dejaron los dinosaurios.

Se habla de una nueva era geológica, el Antropoceno, porque hemos alterado el mundo, especialmente desde 1945 con las explosiones nucleares.

• Una vez analizados los cambios de nuestro planeta en el tiempo, veremos cómo se ha explicado la humanidad estos cambios.

Explicaciones históricas al problema de los cambios

Hasta que la Ilustración cuestionó la autoridad de la Iglesia, el principal acontecimiento geológico era el diluvio universal. Pero tanto los más religiosos como los menos, pensaban que el aspecto del planeta era resultado de la acción del agua. Leibniz sugirió que después de la creación un océano lo cubrió todo, esto explicaba los fósiles marinos en las montañas. El gran teórico del océano en retirada o Neptunismo, fue Werner. Después pasamos de Neptuno a Plutón. Los plutonistas consideraban que la Tierra fue una masa de fuego que se enfrió. Como plutonista destaca James Hutton, que estableció el uniformismo, es decir, que las fuerzas que explican los cambios han sido como las actuales, pero actuando mucho tiempo.5 El problema era el tiempo. Para encajar en poco tiempo los cambios geológicos, aparece la doctrina catastrofista: una sucesión casi continua de catástrofes. Pero ¿Qué edad tenía la Tierra? Buffon, calculó científicamente lo que tardaría en enfriarse una esfera del tamaño del planeta. En 1830, Charles Lyell construía la geología a partir del principio de uniformidad, afirmando que la Tierra se originó hace millones de años. Sus teorías influyeron en Darwin. A principios del XX, con los métodos de datación radiactiva, Arthur Holmes consiguió una estimación más cercana a la aceptada actualmente. Además Holmes apoyó a Wegener, en su idea de la deriva continental, aunque fue entre 1950 y 1970 cuando se construyó una teoría coherente llamada tectónica de placas, que no solo dice que los continentes se desplazan, sino que explica cómo y por qué lo hacen. Fue todo un cambio de pensamiento, pero explicarla pertenece al último apartado del tema 69. En este tema 70 nos interesa la tectónica de placas en su relación con la biodiversidad, ya que al juntar continentes, puso en contacto especies de mundos separados que tuvieron que competir entre ellas. También dividió continentes obligando a una especie, a adaptarse a hábitats distintos. Esa es la selección natural que se encontró Darwin en las islas Galápagos: especies emparentadas adaptadas a condiciones distintas. El último epígrafe, lo elaboro siguiendo Así se creó la ciencia, de Moledo:

La evolución, mecanismos y pruebas

• La teoría de la evolución afirma que los organismos actuales han descendido, con modificaciones, de ancestros que vivieron en el pasado. Es una idea atribuida a Darwin, aunque ya lo pensó Anaximandro en la Antigüedad y otros más recientes como Bacon y Leibniz. Pero el origen y diversidad de la vida estaba en el Génesis hasta finales del XVIII, cuando la Ilustración cuestionó la autoridad de la Iglesia. Y entonces, Hutton aportó el ingrediente que faltaba: el tiempo profundo. Existían dos líneas de pensamiento: los fijistas, que negaban una evolución de los seres vivos, como Linneo y Cuvier y la corriente transformista iniciada por Buffon y desarrollada por Lamarck.
• Pero ¿Cuáles eran los mecanismos que permitían los cambios evolutivos?