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  • Biology And Geology 4th ESO Marta García Toledano UNIT 10. THE HISTORY OF THE EARTH 1) THE FORMATION OF THE SOLAR SYSTEM. The theory about the Solar System’s origins explains how the Sun, the Earth and other planets were formed. The most accepted model by scientists is based on a set of different hypotheses that is referred to as the “nebular hypothesis”. According to these theories, the formation of the Solar System originated from a nebula of dust and gas, which was probably produced by the explosión of a star in an event known as a supernova. The material from the nebula began to come together and it flattened into a disc shape. The temperature rose due to the particles colliding. In the centre, nuclear fusion began, which led to the creation of the Sun. The temperature began to fall and the vaporised materials condensed: those with the highest density near the Sun, and the most volatile far from the Sun. The condensed fragments collided and, as they got bigger, gravitational attraction pulled the fragments together until the planets were formed. All these processes happened 4.500 millions of years ago. 2) MEASURING THE AGE OF THE EARTH. On of the fundamental objectives of geology is to date rocks, fossils and geological events. There are two dating methods in geology: a. Absolute Dating: this dates events or materials by determinig how many millions of years old they are. - Radiometric Dating: atoms in certain unstable chemical elements lose particles from their nucleus in a process of disintegration known as radioactive decay. This converts them into stable elements, and this process happens at fixed speeds, so it can be used in dating. The rate of decay is expressed as that half life (T) of a substance. This is the time required for half of a mass of radioactive element to disintegrate. b. Relative dating: this puts rocks, fossils or events in chronological order, without specific exact dates. The history of the Earth is like a book, and each page corresponds to a sediments stratum or layer. The deposit or sedimentation of layers happens periodically, and, to reconstruct the history of our planet, a geologist has to put these layers in order. There are two main principles that are used to determine the relative age of a stratum: - The Principle of Superposition: each layer is younger than the one below it, and older than the one above it. 1
  • Biology And Geology 4th ESO - Marta García Toledano The Principle of Cross-cutting Relationships: an event, such as a fault or a fold, is younger tan the rocks it affected, and older thanthe rocks it didn’t affect. In this image, stratum H, I, A, G and C are affected by the fold, so they must be older than it. Stratum D, E and F are not affected by the fold, so it happened before they were deposited. 3) FOSSILS. Paleontology is the part of geology that studies fossils. Fossils are the remains of living beings or their activity, preserved in rocks. Fosilisation is a rare occurrence, because normally the remains dissapear without trace. The majority of fossils come from the most resistant and hardest parts of an organism. The Principle of Faunal Succession: each period in the history of the Earth can be classified by a type of characteristic plant and animal fossil. Fossils are used by geologist because they provide two types of information: a. Temporal information: species evolve and change. A fossil species will only appear in rocks for a specific period of time in the Earth’s history. This means that the species or rocks can be dated. b. Paleoecological information: living things are adapted to specific types of environments, so we can use fossils to learn about the environmental conditions of a particular age. Index Fossils are particularly interesting and useful fossils, as they are the fossils of species that existed for short periods of time over large areas. Trilobites have been found on stratum N, and we know they were a kind of arthropod who live between 570 – 250 millions of years ago. So, this stratum can be dated by that time. Besides, they were aquatic animal, so we can affirm this zone was submerged under the sea by that time. 4) THE CHANGING EARTH. Earth is not static. In geological time, events and changes occur continuously. In the 18th and 19th centuries, there were two opposing theories about the intensity of the changes that occurred in the Earth’s history: Catastrophism and Uniformitarianism. a. Catastrophism: Cuvier proposed this theory, base don the supposition that there had been sudden catastrophes that, in a short space of time, had changed the Earth completely. 2
  • Biology And Geology 4th ESO b. Marta García Toledano Uniformitarianism: Lyell mantained that slow, imperceptible changes over millions of years could produce enormous alterations. Today many geologists believe that the changing nature of the Earth’s surface can be explained in part by both theories. This viewpoints suggests that the changes are mostluy due to slow gradual processes, but that rare violent events, such as a meteor impact, can also affect the planet. The changes which affect the Earth can be: - Climate changes: in the Earth’s history, warm stages alternate with glacial periods. - Sea level changes: when the sea rises, it covers the continents; when it falls, submerged land become exposed. - Paleogeographic changes: changes in the distribution of continents and oceans because of plate tectonics. - Changes in biodiversity: there are periods when the number of species increases, ofetn followed by periods of sudden massive extinctions. CONTANDO LA HISTORIA DE NUESTRO PLANETA EDAD (ma) EÓN 4500 ARCAICO 2500 PERIODO HÁDICO 3800 ERA PROTEROZOICO 600 543 EDICÁRICO FANEROZOICO PALEOZOICO CÁMBRICO 490 ORDOVÍCIO 443 SILÚRICO 417 DEVÓNICO 354 CARBONÍFERO 290 PÉRMICO 248 MESOZOICO TRIÁSICO 206 JURÁSICO 144 CRETÁCICO 65 1,8 CENOZOICO TERCIARIO CUATERNARIO 3
  • Biology And Geology 4th ESO Marta García Toledano 1) EÓN HÁDICO: Aproximadamente de hace 4.500 a 3.800 ma. Es el periodo geológico durante el cual la Tierra se formó, se estabilizó y aparecieron los primeros organismos vivos. Durante millones de años la Tierra fué una bola de gases y partículas girando alrededor del sol, que debido a su fuerza de gravedad, atraía hacia sí la masa o materia que la rodeaba. Así la Tierra se mantuvo durante millones de años en un estado incandescente, lo que provocó que los elementos más pesados, sobre todo el hierro y el níquel, decantaran hacia el centro para formar el núcleo, y los silicatos más ligeros se movieran hacia arriba para formar la corteza y el manto. Así la Tierra iba ganando en masa, mientras que su núcleo rico en hierro se iba magnetizando. Finalmente, la temperatura bajó lo suficiente como para permitir la formación de una corteza terrestre estable, la litosfera. Esto dio lugar al inicio de la tectónica de placas. Además, el descenso térmico permitió la condensación del vapor de agua emitido por los volcanes, formándose la hidrosfera, y en ella aparecieron las primeras formas de vida, bacterias datadas de hace 3.800 m.a. 2) EÓN ARCAICO: Aproximadamente de hace 3800 a 2500 millones de años. La actividad volcánica era muy intensa, lo que provocó que el planeta se rodeara de una capa de gases, la atmósfera, compuesta por elementos como el hidrógeno, metano, amoniaco y CO 2, pero carente todavía de oxígeno (era una atmósfera reductora). En los mares primitivos nacen las bacterias fotosintéticas, que liberan oxígeno al agua, y, cuando éste se encuentra ya saturado, a la atmósfera. Así, el contenido en este gas va aumentando, aunque aún no llega al 1%. Las cianobacterias generan como consecuencia de su metabolismo depósitos de calcio que han llegado hasta nuestros días (los estromatolitos). 3) EÓN PROTEROZOICO: Aproximadamente de hace 2500 a 560 millones de años. La proliferación de las bacterias fotosintéticas hizo posible que nuestro planeta se fuera enriqueciendo en oxígeno y que a partir de él, se fuera formando una capa de ozono. Aparecen las primeras células eucariotas, y las primeras algas. La primera evidencia fósil que tenemos de organismos multicelulares complejos (es decir, aparentemente con tejidos diferenciados), aparece hace unos 600 ma. Es la denominada “fauna de Ediacara”, por la localidad de Australia donde fue descubierta en 1947, aunque posteriormente se han encontrado restos de ella en todo el mundo. Está formada por huellas y moldes de partes blandas de una gran variedad de organismos invertebrados, que llegan a medir más de un metro en varios casos. Lo más sorprendente de esta “primera fauna” es su gran diferencia con la mayoría de las morfologías animales posteriores. Esto ha llevado a considerar que Ediacara fue un “experimento evolutivo fallido”; un momento en el que aparecieron gran cantidad de novedades evolutivas (sobre todo morfológicas) que no “funcionaron”, ya que es muy difícil encontrar continuidad de las características de Ediacara en los organismos posteriores. Geológicamente, todos los continentes actuales estaban reunidos en uno sólo llamado Rodinia. 4
  • Biology And Geology 4th ESO Marta García Toledano 4) EÓN FANEROZOICO: desde hace unos 560 ma hasta la actualidad. Se divides este eón en tres Eras (Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico), cada una de ellas dividida en distintos períodos: a) Era Paleozoica: 560 a 248 ma. a.1. Los Continentes: En el Período Cámbrico, Rodinia se fragmenta y forma dos continentes: Protolaurasia (al norte) y Godwana (al sur). Posteriormente, en el Carbonífero, volverán a colisionar, produciéndose la formación de orógenos como Sierra Morena o la Cordillera Cantábrica. A estos procesos de formación de cordilleras se les llama Orogenias. Para el período Pérmico, los continentes ya volvían a estar reunidos en uno solo llamado Pangea, de modo que también existía un único océano, Panthalasa. a.2. El Clima: Era en general más cálido que el actual, de modo que había más cantidad de océano y menos de superficie continental (ya que había menos superficie helada). Al ser una era larga, los cambios climáticos se sucedieron, produciéndose tanto tres glaciaciones, como un calentamiento global (el del Pérmico) que provocó la mayor extinción de seres vivos conocida de la historia de la Tierra (desaparecieron algo más del 60% de las especies que existían). a.3. La Vida: Es la época de la expansión de los invertebrados, y también de la aparición de los vertebrados. - En el cámbrico proliferan invertebrados como los trilobites, braquiópodos, cefalópodos, y también las algas. - En el ordovícico aparecen los primeros peces, los placodermos, peces con mandíbula. Al mismo tiempo las primeras plantas colonizan el medio terrestre: se trata de musgos, plantas sin raíces verdaderas ni tallos. - En el silúrico se desarrollan los precursores de los primeros anfibios, unos peces llamados dipnoos que estaban provistos de un pulmón, de modo que podían respirar en el aire cuando el agua en la que vivían se secaba. Esto les permitía arrastrase con sus aletas hasta encontrar otra masa de agua. Aparecen y se desarrollan rápido también en tierra los artrópodos, y en cuanto a los vegetales, surgen ahora los helechos. - En el devónico surgen los anfibios, animales que pueden salir del agua (aunque siguen dependiendo enormemente de ella, al tener piel desnuda, y branquias en muchos casos). Aparecen los insectos, se diversifican los peces, y surgen las primeras plantas gimnospermas (tipo conífera: pinos, abetos). - El carbonífero es un período de clima templado y húmedo, de modo la Tierra se llena de bosques y zonas pantanosas, y es en este escenario en el que aparecen los reptiles. Entre los organismos marinos, destacaron los tiburones. Los artrópodos alcanzan grandes tamaños, existiendo fósiles de libélulas de más de un metro de envergadura. - En el pérmico, un calentamiento global de causas aún desconocidas, provoca la extinción de más del 60% de las especies existentes. La Tierra queda desértica. 5
  • Biology And Geology 4th ESO Marta García Toledano b) Era Mesozoica: de 248 a 65 ma: b.1. Los Continentes: Pangea se fracciona formando dos continentes, Laurasia y Gondwana. Comienza la deriva que llevará a los continentes hasta su posición actual. b.2. El Clima: En general hubo un clima bastante estable, cálido y húmedo, sin que se produjera ninguna glaciación. A finales de esta Era, en el Cretácico, el impacto de un meteorito general un enfriamiento global, con graves consecuencias para la vida, que comentaremos más adelante. b.3. La Vida: - Durante el Triásico aparecen los ammonites (moluscos significativos de esta época), los grandes reptiles (dinosaurios). - En el Jurásico se desarrolla el gran momento de los dinosaurios, y aparecen los primeros reptiles voladores (plesiosaurios). Éstos, darán lugar a las aves en este mismo período, y por otro lado, a los primeros mamíferos (similares a los roedores actuales). Fósil característico que demuestra la transición de reptiles a aves es el Archaeopterix. - En el Cretácico aparecen las angiospermas (plantas con flores), pero este momento marca el final de una era en sentido literal: se produce una gran extinción en masa en la que desaparecen el 50% de los seres vivos que existían (entre ellos, todos los grandes reptiles). Comienza una nueva evolución basada en las plantas con flores, los mamíferos y las aves. Se ha especulado mucho sobre las causas de esta extinción. La teoría más extendida es que a los cambios climáticos que la Tierra iba experimentando, se sumó la caída de un enorme meteorito que impactó sobre la península de Yucatán. Esto activó un intenso vulcanismo que provocó que la Tierra se cubriera de una capa de polvo y cenizas, impidiendo la entrada de luz y calor del Sol, con lo que se generó un gran “invierno global”. Este descenso brusco de las temperaturas provocó una rápida extinción de las especies con peor adaptación y una nueva línea evolutiva con la diversificación de las aves y los mamíferos. c) Era Cenozoica: desde hace 65 ma hasta la actualidad: c.1. Los Continentes: La deriva continental termina con la disposición de los continentes que conocemos actualmente. A principios de esta Era la India colisionó con Asia, formando la cordillera más alta del planeta, el Himalaya, que aún hoy continúa elevándose. c.2. El Clima: Es una fase de alternancia entre glaciaciones y períodos interglaciales. Actualmente estamos en un período interglacial que comenzó hace unos 14.000 años. c.3. La Vida: Tras la extinción del Cretácico, se permite el desarrollo y la diversificación de mamíferos (ovíparos, vivíparos y ovovivíparos) y aves. Aparecen elefantes, bisontes y mamuts, y proliferan las angiospermas, plantas con flores y frutos. La Tierra se cubre de grandes praderas y sabanas. Hace unos 30 millones de años surgen los primates, y hace 7 millones de años nuestro antepasado más lejano, el Ardipithecus. Los primeros Homo sapiens datan de hace unos 100.000 años, habiéndose originado en África, y su llegada a España se data en hace sólo unos 35.000 años. 6