Introducción a las Ciencias de la Vida

Introducción a las
Ciencias de la Vida
Amelia Calonge García
email: a.calonge@uah.es
“LOS FÓSILES: MEMORIA DE LA TIERRA”
ESCALA TEMPORAL
Escala de los tiempos geológicos
Intervalo
(Millones de años)
Eón
Era
Período
Época
Holoceno
- 0.01
0.01
Pleistoceno
0.01 - 1.8
1.79
Plioceno
1.8 - 5
3.2
Mioceno
5 - 23
18
Oligoceno
23 - 37
14
Eoceno
37 - 55
18
Paleoceno
55 - 65
10
Cretácico
65 - 140
75
Jurásico
140 - 210
70
Triásico
210 - 250
40
Cuaternario
Cenozoico
Terciario
Fanerozoico
Mesozoico
Paleozoico
Precámbrico
Proterozoico
Duración
(Millones de años)
Pérmico
250 - 290
40
Carbonífero
290 - 360
70
Devónico
360 - 410
50
Silúrico
410 - 440
30
Ordovícico
440 - 500
60
Cámbrico
500 - 590
90
Superior
590 - 900
310
Medio
900 - 1600
700
Inferior
1600 - 2500
900
PRECÁMBRICO
Generalidades: Precámbrico
Edad superior:
570 M.A.
Duración:
Edad inferior:
4.500 M.A.
Subdivisiones:
Palabra clave: Los
primeros seres vivos
Proterozoico
Arcaico
Este eón dura desde 4.600 m.a. a 2.500 m.a. Sus rocas mas antiguas conocidas
son de 3.800 m.a. El mundo ya tenía, probablemente microcontinentes. Hacía
los 3.500 m.a. aparecieron los grandes continentes y extensos mares poco
profundos, cercanos a la costa, que dieron una oportunidad a la vida.
Las rocas más antiguas del mundo:
1. Isua: rocas metasedientarias= 3,8 Mil millones de años ( en Groenlandia)
2. Amitsoq, gneis= 3,7 Mil m. A.
Big Bang
Formación
Sistemas
Planetarios
Eón Arcaico
Estromatolitos
(Cianobacterias)
Chimeneas
Eón
Proterozoico
ORIGEN DE LA VIDA
Los fósiles más antiguas del mundo
tienen un edad aproximada de 3500
m.a. Generalmente son organismos
unicelulares
o
solamente
estructuras simples redondas.
Las dificultades para encontrar en
rocas de esta edad fósiles se debe
a:
• La
mayoría
de
rocas
precámbricas
son
rocas
magmáticas o metamórficas.
• Los organismos no formaban
conchas de calcio o sílice.
LOS PRIMEROS ORGANISMOS
Los primeros organismos eran
consumidores de materia orgánica,
pero no productores. La producción
biológica de materia orgánica no
tendía lugar hasta la aparición de
bacterias
fotosintéticas
que
permitió a los organismos vivos
captar la energía solar y utilizarla en
la síntesis de moléculas orgánicas.
La fotosíntesis permitió fabricar
glucosa, una molécula altamente
energética, a partir del dióxido de
carbono (C02) y de la energía solar.
Filamentos cianobacteriales, los
fósiles más antiguos conocidos
(aprox. 3465 m.a.). Oeste de
Australia (tomado de SCHOPF,
1999)
LOS PRIMEROS ORGANISMOS
Cianobacterias filamentosas y esferoidales del Proterozoico (entre 650 y 2.100 m.a.)
abundantes en cherts estromatolíticos. Las barras de escala representan 10 micras.
R en la izquierda, es el más antiguo, Eosphaera, de 2.100 m.a. Fm. Guntflint, en
Canadá (tomado de SCHOPF, 1999).
Los primeros signos de organismos
animales se hallaron en las colinas de
Ediacara, en el sur de Australia y sus
restos se hallan en rocas de entre 700 a
600 m.a., en el período que se denomina
Precámbrico superior (Gould, 1994).
EXPLOSIÓN CÁMBRICA
La fauna ediacarense se extinguió constituyendo un
callejón sin salida desde el punto de vista evolutivo, ya
que no pueden establecerse relaciones entre aquella
y los organismos del Cámbrico (Levinton, 1993). Los
científicos lo explican como si hubieran sido
reiterados experimentos, fracasados, de la
evolución (Gould, 1994).
Hace 600 m.a. nuestro planeta
presentaba un aspecto desolador.
PALEOZOICO.
Cámbrico (570-505m.a.)
En el Cámbrico se produce un estallido
evolutivo y los océanos se pueblan de
vida.
Aparecen los seres con
exoesqueleto,
es
decir,
con
caparazones y conchas: arqueociatos,
artrópodos (trilobites) y braquiópodos.
Entre las principales novedades cabe
citar la aparición de la depredación
como estrategia alimentarla, frente a
los organismos sedimentívoros y
detritívoros. Otro hecho trascendental
fue la aparición de esqueletos
mineralizados en algas y animales.
Ello permitió a los organismos adquirir
una mayor consistencia frente al medio
y defensa frente a depredadores.
PALEOZOICO.
Cámbrico (570-505 m.a.)
Entre los yacimientos del Cámbrico medio con proyección internacional destaca el
de Burguess Shale (Columbia Británica), en la parte occidental de Canadá. Allí
quedaron excepcionalmente fosilizados los animales marinos que vivían sobre el
fango al pie de lo que fue un arrecife (Conway Morris & Whittington, 1979
Algunos curiosos representantes de la Fauna de Burgess
carentes de esqueleto (tomado de STANLEY, 1987).
Entre los géneros que lograron
sobrevivir se encuentra Pikaia, el
primer cordado conocido, o, lo que es
lo mismo, el primer ejemplar
registrado del tipo de organización a
que nosotros mismos pertenecemos.
Detalle de la Fauna de Burgess (2)
Restauración de los principales tipos de
organización. Flecha roja, Pikaia
ORIGEN VERTEBRADOS
Equinodermos
Xidazoon
Ancestro común
más próximo de
equinodermos y
vertebrados
Vertebrados
PALEOZOICO. Ordovícico
(505 - 438 m.a.)
La vida sigue siendo exclusivamente marina y dominada por invertebrados que
aumentan tanto en especies como en individuos.
Aparecen los primeros peces, sin mandíbulas, pero dotados ya de espina dorsal
(Agnatos).
Los trilobites siguen evolucionando al igual que los graptolites, moluscos,
braquiópodos, esponjas, briozoos y equinodermos.
El Ordovícico termina con una de las cinco extinciones en masa que se conocen
debido a que el nivel del mar descendió debido a que varias placas
continentales convergieron. Esto provocó una disminución del provincialismo
donde desaparecieron el 50% de las especies en un millón de años.
PALEOZOICO. Silúrico
(438-408 m.a.)
La
vida
continua
siendo
exclusivamente acuática.
En los mares están presentes
braquiópodos, moluscos, corales y
trilobites. Entre los artrópodos se dan
casos de gigantismo (Ej. crustáceos:
Gigantostráceos
o
arácnidos:
Eurypterus). En el Silúrico superior
están representados
todas las
clases de peces vertebrados y se
inicia la conquista del medio
terrestre.
A finales del Silúrico (400 Ma) las
primeras
plantas
y
animales
(probablemente
artrópodos
y
gusanos) colonizan la tierra firme.
Hasta entonces toda la vida se había
desarrollado en el agua.
PALEOZOICO. Devónico
(408-360 m.a.)
El período Devónico se caracteriza por
el predominio de los anfibios.
En el mar los trilobites están bien
representados hasta el Devónico
superior en el que desaparecen varios
grupos junto con peces agnatos,
braquiópodos, moluscos, etc.
En tierra, las plantas y animales se
extienden rápidamente. Surgen también
los primeros insectos sin alas.
Las rocas del Devónico también tienen
restos fósiles de los primeros bosques
del mundo.
Aunque durante este período se
produjeron varios eventos
de
extinción, se considera más
importante el producido al final del
Devónico (desaparecieron el 70 –
80% de las especies). Se han
propuesto varias causas para esta
extinción, de las cuales la más
probable es un cambio climático
que afectó a las especies marinas
de agua templada.
Paisaje del Devónico Superior en USA.
7: Hynerpeton lindae , uno de los
primeros Anfibios. 8: Placodermo
Groelandáspido. 9: Peces primitivos de
aletas radiales. La gran cabeza que
asoma a la izquierda pertenece a un
crosopterigio.
En tierra firme, las plantas arbóreas
pertenecen a a Archaeopteris, 3:
Helechos del género Rhacophyton; 4:
pteridospermas. (Tomado de National
Geographic, ed. especial, año 2003)
PALEOZOCIO. Carbonífero
(360 – 266 m.a.)
En el Carbonífero quedan pocos
trilobites y aparecen numerosas
familias de crustáceos.
En tierra firme las plantas continúan
su diversificación. Aparecen las
primeras
plantas
con
semillas
(fanerógamas) y, al final del período,
las coníferas. Los restos de bosques
pantanosos inundados dieron lugar a
estratos gruesos de hulla que
produjeron carbón.
Entre los animales vertebrados
aparecen los primeros reptiles y los
insectos voladores, como las libélulas
gigantes, mientras que los anfibios
prosiguen su expansión.
Es una
época de desarrollo de los arácnidos y
miriápodos.
PALEOZOCIO. Carbonífero
(360 – 266 m.a.)
PALEOZOICO. Pérmico
(266 – 245 m.a.)
En el mar identificamos los ammonites que
dominaron durante el Mesozoico.
En tierra firme las nuevas condiciones climáticas
afectan a muchos organismos que no
sobreviven.
Los insectos gigantes serán reemplazados por
otros de metamorfosis complicada. La flora
carbonífera es sustituida por las gimnospermas.
Reconstrucción ambiental a fines del Pérmico. REPTILES MAMIFEROIDES. A la izquierda, un gorgonopsiano, el principal depredador de la
época, se ceba en un Diictodon, mientras otro congénere de éste, más afortunado, contempla la escena desde la parte inferior de la figura.
En el plano medio se observan otros dos tipos de herbívoros, en primer término, Pareiasaurus, y en segundo término, Lystrosaurus.
(Tomado de National Geographic, ed. especial, año 2003)
Crisis biológicas del Paleozoico
Las causas de esta crisis no están
claras. Existen indicios de un gran
episodio de vulcanismo a gran escala
que habría producido cantidades
masivas de CO2 y SO2 que habrían
bloqueado una parte importante de luz.
Esto debió producir un enfriamiento
global y fenómenos de lluvia ácida.
Pero el CO2 almacenado en la
atmósfera provocaría un posterior
calentamiento global y, en gran
medida,
la
pérdida
de
mares
continentales
e
intecontinentales.
Según datos de Raup (1988)
desaparecieron el 54% de las familias
marinas.
Crisis biológicas del Paleozoico
Crisis biológicas del Paleozoico
Figura: sugestiva imagen de la
extinción P/Tr presentada por
uno
de
sus
principales
estudiosos, Doug Erwin. A un
lado de la cinta roja: faunas
habituales en los arrecifes
Pérmicos. Al otro lado de la
cinta: supervivientes de la
extinción en masa. (Tomado de
National
Geographic,
ed.
especial, año 2003).
MESOZOICO. Triásico
(245 – 208 m.a.)
La flora continental se empobrece, aunque aparecen las primeras formas de
transición entre las gimnospermas y las angiospermas.
Los moluscos conocerán una gran expansión, siendo seres característicos
de esta era (ammonites, belemnites).
Los dinosaurios están representados por varias especies y aparecen los
primeros reptiles “voladores” y “mamiferoides”.
Lystrosaurus, reptil mamiferoide.
Coelophysis. Dinosaurio terópodo.
MESOZOICO. Triásico
(245 – 208 m.a.)
Este evento afectó tanto a la vida
acuática (braquiópodos, moluscos y
reptiles marinos – salvo los ictiosaurios-)
como a la terrestre (conodontos, anfibios
y reptiles “mamiferoides”) y el motivo
sigue siendo incierto.
Se piensa en una erupción volcánica de
gran envergadura. Complicando esta
posibilidad se han encontrado en el norte
de Italia unos fragmentos de cuarzo
bipiramidal característico de impactos
meteoríticos. Además, esta
hipótesis
está avalada por el cráter de
Manicouagan en la región de Québec
(Canadá) que se formó en una época
cercana al límite Triásico – Jurásico.
MESOZOICO. Jurásico
(208 – 144 m.a.)
•
•
•
Los reptiles conocen su expansión (dinosaurios, pterodáctilos, reptiles
marinos) y aparecen las primeras aves como Archaeopterix.
En Tierra dominan las gimnospermas y pteridófitas superiores (helechos,
coníferas y ginkgos) y aparecen las primeras angiospermas.
Los moluscos gasterópodos saltan a tierra firme.
MESOZOICO. Jurásico
(208 – 144 m.a.)
Reptiles voladores
Ophthalmosaurus, reptil marino del Jurásico (tomado de HAINES, 1999)
MESOZOICO. Jurásico
(208 – 144 m.a.)
Mamenchisaurus, dinosaurio saurópodo gigantesco del Jurásico (tomado de
STANLEY, 1986)
MESOZOICO. Jurásico
(208 – 144 m.a.)
Diplodocus, del Jurásico Superior, en un bosque de araucarias. (Tomado de HAINES, 1999).
MESOZOICO. Jurásico
(208 – 144 m.a.)
Stegosaurus, dinosaurio de gran tamaño, del Jurásico Superior.
MESOZOICO. Cretácico
(144 – 66,4 m.a.)
Clima fresco y lluvioso, aunque se
vuelve mas cálido al final del período
que concluye
con una extinción
masiva en la que desaparecieron
numerosos grupos de animales tales
como dinosaurios, ammonites y
belemnites debido a los profundos
cambios ecológicos que conoció la
Tierra.
Este cambio climático favorece una
rápida expansión de las angiospermas
y los bosques comienzan a parecerse
a los actuales.
Entre los vertebrados se conocen los
mamíferos marsupiales e insectívoros.
Megazostrodon
(Mesozoico),
representante de la familia más
primitiva
de
mamíferos,
los
morganucodóntidos
MESOZOICO. Cretácico
(144 – 66,4 m.a.)
.
MESOZOICO. Cretácico
(144 – 66,4 m.a.)
Situación geográfica y paleogeográfica del cráter enterrado de Chicxulub, en Yucatán (Méjico) (izda)
e imagen gravimétrica del cráter (más de 180 km de diámetro) (derecha).
MESOZOICO. Cretácico
(144 – 66,4 m.a.)
Causas bióticas:
Problemas de Enfermedades: traumáticas, alergias a las
angiospermas, parásitos, epidemias como el SIDA, etc.
Problemas fisiológicos: disminución del cerebro y perdida de
capacidades, inadaptación a las condiciones ambientales, etc.
Senilidad racial
Interacciones bióticas: competición con otros organismos:
mamíferos, orugas,..; predación por parte de los carnívoros o
proliferación de mamíferos comedores de huevos; cambios en
las plantas, ej. Aumento de bosques con perdida de espacios
para los dinosaurios; producción de individuos del mismo sexo
por un cambio climático, etc.
Causas físicas:
Causas atmosféricas: clima demasiado caluroso o demasiado
frío, inundaciones, O2, CO2, etc.
Causas oceánicas y orográficas: regresiones / transgresiones
marinas, desaparición de los habitas pantanosos, apertura
entre placas continentales con entrada de aguas frías…
Otras causas:
•
Cambios en la rotación e la Tierra
•
Destrucción de la capa de ozono
•
Extraterrestres
Mamíferos del Cretácico Superior
(tomado de STANLEY, 1987)
MESOZOICO. Cretácico
(144 – 66,4 m.a.)
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
La gran radiación de los mamíferos
Evolución de los caballos
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Primates
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Evolución de la especie humana
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Grupo familiar de Homo habilis, observado por una pareja
de australopitecinos robustos del género Paranthropus (en
ANDREWS & STRINGER, 1993).
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Reconstrucción del aspecto y actividades de Homo
erectus (en ANDREWS & STRINGER, 1993).
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Homo sapiens neardenthalensis
CENOZOICO (66,4 – 106 años)
Homo sapiens (tomado de STANLEY, 1987)
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Historia de la Vida en la Tierra
Gracias por vuestra atención