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Departamento de Geografía e Historia Departamento de Educación, Cultura y Deporte
I. E. S. “El Portillo”
Juan XXIII, 3 50010.ZARAGOZA
PALEOCLIMATOLOGÍA. EL CLIMA DE LA TIERRA A LO LARGO DEL TIEMPO Resumen de los contenidos sobre el tema en http://homepage.mac.com/uriarte/
PRECÁMBRICO Hasta 2.500 M.a.: - Oxígeno muy escaso: la vida se había desarrollado a través de las cianobacterias en las aguas costeras (plancton), que ya realizaban la fotosíntesis1, emitiendo oxígeno a la atmósfera, pero ese oxígeno era absorbido por: o La propia respiración de las cianobacterias o La oxidación de los minerales, especialmente el hierro (óxido férrico en estratos de rocas rojas precámbricos y óxido ferroso en los grises) - Consecuencias: o Dificultades para la vida o Ausencia de capa de ozono (Å + baja radiación solar): los organismos vivos tenían que protegerse de la radiación ultravioleta con fuertes caparazones, enterrándose o viviendo en zonas “oscuras”. - Metano abundantísimo (1.000 veces más que hoy): efecto invernadero: temperaturas mucho más altas que en la actualidad. Causas: o Emisiones volcánicas o Bacterias metanogénicas que viven en condiciones anaeróbicas (hoy se han recluido en el intestino de los bóvidos) Desde 2.500 M.a.: - Progresivo aumento del oxígeno en la atmósfera (en 600 Ma llega a cifras similares a las de hoy: 21%). Causa: aumento de las cianobacterias: producen más oxígeno que el que consumen. - Aumento en la radiación solar - Disminución de la cantidad de metano en la atmósfera. Causas: o Reducción de los impactos meteoríticos o Abundancia de oxígeno Æ oxidación del metano2 - Consecuencias: o Progresivo enfriamiento de las temperaturas o Desarrollo de la capa de ozono, que facilita el desarrollo de la vida. o Aumento de las formas de vida 2.700‐2.300: Glaciación huroniana 2.300‐750: Período cálido (más que el actual) 750‐580: glaciaciones muy intensas: la superficie del mar se heló casi por completo (quedó un estrecho cinturón ecuatorial sin congelar): gran extinción de la vida. Teorías sobre las causas:
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CO2 + H2O = O2 (oxígeno en la atmósfera) + CH2O (Carbohidratos) Metano: CH4 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
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‐ Disminución de la radiación solar: el Sistema Solar orbita en torno al núcleo galáctico (un giro dura 200.000 años) pasando por zonas sucias de polvo cósmico, que impide la llegada de radiación solar. ‐ Variaciones en la inclinación del eje de la Tierra (más inclinado: veranos más cálidos) originados por el choque de algún asteroide o por los bruscos movimientos de la deriva continental. ‐ Brusca disminución de los GEI (Gases de Efecto Invernadero) originada por: ‐ Un aumento en el oxígeno causado por un aumento en la actividad fotosintética, relacionado con el aumento de los nutrientes, que, a su vez, tiene que ver con la brusca liberación de esos nutrientes (que estaban depositados en el fondo de los mares helados) en las épocas de deshielo. ‐ La fragmentación del continente único, que ocasiona una subida en el nivel del mar, que aumenta las zonas costeras de aguas someras, donde es abundante el plancton, que absorbe (fotosíntesis) CO2. Consecuencias: - Glaciaciones: las aguas profundas quedaban separadas del aire por una capa de hielo: situación anaeróbica: el hierro no se oxida Æ óxido ferroso Æ sedimentos grises. - Glaciaciones: el metano (fabricado por las bacterias metano génicas y por la materia orgánica que cae al fondo del mar en situación anóxica) queda atrapado en cristales en los fondos marinos - Desglaciaciones: ventilación de aguas profundas Æ oxidación del hierro disuelto en ellasÆ precipitación masiva de capas de arcilla ricas en óxido férrico. - Desglaciaciones: liberación de metano: efecto invernadero. PALEOZOICO: período con una temperatura superior a la actual (Å mayor cantidad de CO2 en la atmósfera), excepto: - Fin ordovício: glaciación - Carbonífero: glaciación 1. Cámbrico (500 Ma): cambios tectónicos: concentración de las tierras emergidas en el hemisferio sur (Gondwana), en cuyo gran continente abundaban las islas y mares interiores, con aguas someras: a. Los cambios tectónicos: i. Liberaron nutrientes del subsuelo de los mares. ii. Permitieron la salida de aguas termanes, ricas en calcio Æ eclosión de animales calcáreos b. Las aguas someras son ricas en nutrientes: desarrollo de la vida. Las tierras emergidas estaban pobladas por cianobacterias y algas. No había aun plantas. El clima era más templado suave. 2. Ordovícico (450‐430 Ma): glaciación Æ gran extinción (equinodermos, trilobites y nautiloideos). Causa: Movimiento de placas colocó en el Polo Sur una gran masa continental (Amazonía+África del Norte), donde se acumularon hielos, que enfriaron la atmósfera.
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3. Silúrico‐Devónico‐Carbonífero (400 Ma): temperaturas elevadas (desde Silúrico) y abundante humedad Å abundante CO2 (35% del aire) Supuso el desarrollo de la vegetación vascular: grandes bosques de árboles. Pero los hongos y bacterias descomponedores tardaron más en aparecer. El resultado fue: Enterramiento de grandes cantidades de materia orgánica sin descomponer, que condujo a: Enterramiento masivo de CO2 Æ enfriamiento Æ glaciaciones de fin del carbonífero, especialmente en el hemisferio sur. MESOZOICO (250 Ma): 1. Permo‐trias: transición del paleozoico al mesozoico. Catástrofe P/T: gran extinción del 85% de las especies (trilobites: 100%; vertebrados terrestres: 70%). Teorías sobre las causas: a. Choque de algún asteroide b. Masivas erupciones volcánicas en Siberia: i. Emisiones de SO2 Æ lluvia ácida. ii. Oscurecimiento de la atmósfera Æ Posteriormente: CO2 + SO2 = efecto invernadero 2. Triásico (250‐208 Ma): había un único continente, Pangea, de enormes dimensiones: a. Interior: gran continentalidad: i. Fuertes oscilaciones térmicas ii. Fuerte aridez (+ el relieve herciniano estaba ya muy erosionado: escaso efecto Föhen Æ escasas lluvias) iii. Formación de potentísimas borrascas térmicas en verano: en zonas tropicales y templadas clima tipo monzónico, pero con escasas precipitaciones (no hay cadenas montañosas). b. Zonas costeras: la erosión da lugar a zonas llanas de aguas someras + las transgresiones marinas + clima árido: fortísima formación de evaporitas. 3. Final triásico: fractura de Pangea (separación Amér. Sur+África de la zona norte): i. Coladas de lava ii. Emisión de SO2 (Æ lluvia ácida) y de CO2 y Metano (Æ efecto invernadero) El resultado fue una catástrofe biológica: 4. Jurásico (208‐146 Ma): Ruptura de Pangea: a. Extrusiones de lava en los fondos marinos Æ Sube el nivel del mar Æ Agua marina inundó zonas continentales Æ mayor absorción de radiación solar / menos reflexión hacia el exterior. b. Emisiones de CO2 y Metano Æ Efecto invernadero. Resultado: un clima más húmedo y más cálido
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Episodio catastrófico: emisión de metano en el fondo de los océanos: oxidación del metano (consume oxígeno) Æ situación anóxica: extinción masiva de vida marina Æ fuertes depósitos de materia orgánica.
5. Cretácico (145‐65 Ma): Rupturas en los fragmentos de Pangea: configuración de continentes: a. Fracturas continentales: emisiones de CO2 y vapor de agua Æ clima cálido y húmedo (aunque con pequeños casquetes polares): i. Desarrollo de arrecifes de coral en zonas de aguas someras ii. Desarrollo de la vegetación (Æ formación de carbón) iii. Expansión de los dinosaurios por todo el Planeta. b. Corrientes marinas: llevan calor del Ecuador al Polo (Å El fortísimo calor ecuatorial origina una fuerte evaporación Æ alta densidad de sales Æ agua más pesada Æ se hunde Æ corriente de agua hacia la zona fría) c. Nivel del mar: muy alto: inunda con aguas someras gran parte de los continentes (ejemplo: Europa era un archipiélago de islas en mares poco profundos Æ formación de calizas3 CENOZOICO: progresiva pérdida de CO2 en la atmósfera. 1. Paleoceno (65‐54 Ma): muy cálido: a) Fauna y flora tropical en latitudes muy altas: arrecifes de coral en la zona templada. b) Deshielo de casquetes de hielo polares c) Paleoceno final: pico de calor. i. Causa: emisiones de metano que había permanecido atrapado en el hielo de los polos: oxidación del metano4 Æ efecto invernadero + acidificación del agua marina (CO2 + agua) Æ descenso del carbonato y disolución de la caliza ii. Consecuencias: 1. catástrofe biológica: a. Extinción de especies y aparición de nuevas (mamíferos actuales) b. Flora: migraciones hacia el norte, cambios y adaptaciones y extinciones 2. Eoceno (54‐34 Ma): progresivo enfriamiento, pero hasta el Eoceno medio se mantuvieron muy altas. Teorías sobre las causas: a) Circulación atmosférica diferente a la actual: Bajas presiones en el Ártico: reforzaron la circulación de vientos del oeste Æ vientos Tm (de latitudes medias del Atlántico y del Pacífico). b) Fuerte movimiento de las placas (apertura del Atlántico entre Groenlandia, Islandia y Noruega): emisión de CO2 y metano Æ calentamiento de las aguas profundas. c) Gigantescos incendios (Å clima cálido) Æ CO2 d) Existencia de nubes estratosféricas (traslucidas para la radiación solar, pero opacas para la que parte de la superficie terrestre) Æ efecto invernadero. Causas: oxidación del metano en la atmósfera Æ agua en la troposfera.
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Calor + CO2 + vida abundante CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
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Eoceno medio (50 Ma): comienzan a bajar las temperaturas: más frío y seco, hielo en los polos permanentemente. Teorías sobre las causas: a. Disminución del CO2 por: i. Incremento del plancton oceánico en la etapa cálida: absorbe gran cantidad de CO2 ii. Menor actividad volcánica iii. Además: progresivamente: más hielo en los polos: mayor reflexión de radiación solar hacia el exterior. b. Cambios en la circulación atmosférica asociados a los movimientos geológicos. 3. Oligoceno (34‐25 Ma): descenso brusco de las temperaturas. a) Causas: i. Fuerte actividad volcánica en el cuerno de África (Somalia…) Æ emisión de SO2 (¿?) ii. Antártica: aislada y con hielo permanente Æ corriente fría circumpolar (aísla la Antártica de las aguas que llegan de latitudes tropicales): enfriamiento. b) Consecuencias: i. Extinción masiva marina ii. Cambios en la vegetación continental: donde había bosque templado, se desarrolla la tundra, y acidificación. 4. Mioceno (25‐5 Ma) ‐ Levantamiento del Himalaya Æ lluvias monzónicas y aridez en el centro de Asia. ‐ Mediterráneo: desde el cretácico medio (100 Ma) era un archipiélago de mares someros5 – en el Mioceno final: ‐ levantamiento de la bética: queda aislado del Atlántico. ‐ descenso del nivel del mar Å hielo en la Antártica. ‐ sequías Å cambios en la órbita de la Tierra. Consecuencias: - Desecación: depósito de sales en los fondos marinos Æ reducción de la salinidad global Æ mayor facilidad de congelación en Ártico y alrededor de la Antártica + reducción de la vida marina en el mediterráneo. - El fondo del mediterráneo y el nivel de las aguas muy por debajo del actual: paisaje de región semiárida: lagunas salobres dispersas, ríos con profundos cañones… 6. Plioceno (3 Ma): clima algo más cálido que el actual, pero progresivo enfriamiento y aumento del hielo en los Polos (congelación del Ártico). Causa: cierre del Estrecho de Panamá: a. La corriente del Golfo antes pasaba al Pacífico Æ era menos salina Æ más superficial Æ llegaba al Ártico (impedía la congelación). AHORA: no llega al PacíficoÆ aguas más saladas Æ en los mares fríos se hunden Æ no llegan al Ártico / retroceden hacia el sur.
A principios del Cenozoico: separación del mediterráneo y del Índico Æ Cuenca única: Mediterráneo+M. Negro+M. Caspio. Conectada al atlántico sólo por el Rif y por el corredor bético. Movimiento alpino: separa el M. Negro y el M. Caspio: mares interiores
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b. La corriente del Golfo se hace más intensa Æ agua cálida hacia el Norte Æ mayor evaporación Æ borrascas en el Atlántico norte Æ lluvias en Liberia y Ártico menos salino Æ más fácil congelación y expansión del casquete polar. GLACIACIONES Causas: 1. Variaciones en la excentricidad de la órbita (en la forma de la elipse) de la Tierra con respecto al Sol: a. En el hemisferio en el que el verano esté más alejado: verano suave e invierno suave (Å está en la zona más próxima) b. En el hemisferio en el que el verano esté más cercano: verano caluroso e invierno más frío (Å está en la zona más alejada) Hoy: i. Cuando la Tierra está en el perielio6: en el hemisferio norte es invierno (Æ suave) y en el hemisferio sur es verano (Æ caluroso) ii. Cuando la Tierra está en el afelio7: en el hemisferio norte es verano (Æ suave) y en el hemisferio sur es invierno (Æ frío). Hay un ciclo de unos 22.000 años en el que la órbita varía hacia formas más
elípticas y el Sol se aleja más del centro de la elipse): 2. Precesión de los equinoccios (movimiento que realiza el eje terrestre al describir el movimiento de rotación): cambios en la dirección del eje del movimiento de rotación (precesión): cada 23.000 años el eje pasa de apuntar a la estrella Polar a apuntar a la estrella Vega y luego vuelve 6 7
Punto más cercano al Sol Punto más alejado del Sol
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La
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coincidencia de ”1” (la órbita tenía forma más elíptica y el Sol ocupaba una posición menos central en ella) y “2”: Cuando la Tierra estaba en el perielio: en el hemisferio norte era verano, pero el eje de la Tierra apuntaba a la estrella Vega (menor perpendicularidad en la incidencia de los rayos solares): no un verano cálido; en el hemisferio sur era invierno y la incidencia de los rayos solares tenía mayor perpendicularidad: invierno suave. Cuando la Tierra estaba en el afelio: en el hemisferio norte era invierno y, aunque los rayos solares incidían más perpendicularmente, la mayor lejanía del Sol lo hacía más frío. En el hemisferio sur era verano (Æ suave: más lejanía del Sol y menor perpendicularidad).
Esta situación favorece las glaciaciones. 3. Variaciones en la oblicuidad del eje de la Tierra (en un ciclo de 41.000 años pasa de 21 a 24,5 º), que hoy tiene 23,4º: a. Cuando hay una fuerte oblicuidad: inviernos más fríos y veranos más cálidos: mayor acumulación de hielo en invierno y mayor deshielo en verano. b. Cuando hay menor oblicuidad: inviernos más suaves y veranos menos cálidos. Consecuencias: i. Disminuye el deshielo. ii. Se reduce la producción de turberas y humedales Æ menores emisiones de metano. iii. Al haber más hielo: mayor reflexión de rayos solares hacia el exterior. iv. Al haber más hielo: reducción del nivel del mar: unión de Asia‐ América, Reino Unido‐Europa, Asia‐Australia: cambios en las corrientes marinas. Las glaciaciones: a los casquetes polares se les añadieron dos enormes mantos de hielo que cubrían gran parte del norte de Europa y el norte de América, así como las zonas montañosas. El enfriamiento había empezado hace 50 Ma (Eoceno)… las glaciaciones fueron su fase final.
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PLEISTOCENO (2,7 Ma‐10.000 aC): alternancia de ciclos de unos 40.000 años (conforme avanza el pleistoceno los ciclos aumentan de 40.000 a 120.000 años) de glaciaciones‐etapas interglaciares. HOLOCENO: humedad y calor Æ - El manto helado ha desaparecido por completo del norte de Europa en 10.000 aC - En América del N, en la zona E de Canadá, el manto duró hasta 8.000 aC 2 grandes etapas: - 7.000‐4.000 aC: período más cálido que el actual Å mayor insolación estival (Å precesión): o África: acentuación de las borrascas térmicas continentales: atraen vientos oceánicos húmedos (monzones) Æ lluvias en el actual Sahara (Å al haber más vegetación hay mayor retención de humedad): La selva ecuatorial pasa a ocupar lo que hoy es sabana. La sabana ocupa zonas (un amplio litoral y el Sahel) que hoy son desérticas. o Asia: acentuación de los monzones: sabana en las zonas de los desiertos de Oriente Medio. o América: más húmedo y cálido. - 3.500‐2.000 aC: enfriamiento y mayor aridez: o Causas ¿?: Reducción de la insolación en el hemisferio Norte (Å mayor excentricidad de la órbita de la Tierra. Menor inclinación del eje Cambio en las fechas del perielio (de enero a septiembre) - Resultado: borrascas térmicas continentales menos acusadas: Æ debilitamiento de las lluvias Æ pérdida de las zonas de sabana Æ proceso de acidificación.