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Los humanos lo hemos vuelto a hacer: el Antropoceno, otro hito (bochornoso) de la humanidad

Los libros de ciencia tendrán que modificarse de nuevo. A las ya conocidas épocas geológicas del Cámbrico, Jurásico o Pleistoceno habrá que añadir, desde ahora, otra más: el Antropoceno. A finales de agosto de este año se confirmó lo que era ya un secreto a voces: los humanos hemos intervenido tanto en los procesos terrestres que hemos llegado a cambiar incluso el propio ciclo natural del planeta. Las consecuencias ya las estamos sufriendo, y la huella humana quedará presente en nuestro planeta hasta después de nuestra desaparición.

INTRODUCCIÓN

La historia del hombre actual, el Homo sapiens sapiens, no fue sencilla en sus inicios. Se cree que aparecimos en el Paleolítico medio, hace unos 200.000 años atrás, en África. En aquellos tiempos el ser humano ya era un buen cazador, pero también era cazado, y aunque la especie era próspera y se expandía por el planeta, lo hacía a marchas forzadas y siempre a remolque de cambios climáticos severos. Tardó 100.000 años en salir de África y otros 80.000 hasta llegar a América. Durante todo ese tiempo y hasta prácticamente nuestros días, el ser humano estaba a merced de la Tierra y sus caprichos, la cual decidía a su antojo el destino de nuestros ancestros. No obstante, las glaciaciones acabaron, el Holoceno empezó y, con ello, un avance tecnológico sin precedentes. La revolución industrial transformó definitivamente al ser humano y su forma de interactuar con el mundo, y éste sufrió las devastadoras consecuencias de una especie ambiciosa e inconsciente de su enorme influencia global.

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El ser humano ha sido, la mayor parte de su existencia, una especie nómada, con una fuerte dependencia de las condiciones ambientales que condicionaban sus presas. Con la agricultura y la ganadería se forman los primeros pueblos, que conducirán al estilo moderno de hoy en día. Fuente: Return of Kings.

¿QUÉ ES UNA ÉPOCA GEOLÓGICA Y CÓMO SE ENTRA O SE SALE DE ELLA?

A primera vista, puede parecer una mera cuestión sintáctica, o un capricho de geólogos. No obstante, designar una época geológica es importante a la hora de delimitar grandes periodos de tiempo que han gozado de condiciones ambientales similares. Por regla general, una época geológica suele durar no menos de 2 millones de años, y se usa el registro fósil en busca de una importante discontinuidad en el patrón típico de la biota de la época. Por lo tanto, una época suele terminarse al ocurrir un cambio brusco en el clima (el Pleistoceno termina con la última de las grandes glaciaciones) que conlleva a cambios en la biota (el meteorito que extinguió a los dinosaurios no avianos terminó con el período Cretácico).  Sin embargo, estos cambios bruscos deben darse de forma global y en un corto espacio de tiempo para que realmente pueda considerarse que se ha cambiado de época geológica.

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La Tierra se divide en periodos que a su vez se dividen en épocas geológicas. Éstas están marcadas por periodos de tiempo relativamente estables y/o con una biota característica. Suelen terminarse por eventos que comportan cambios drásticos para los seres vivos a escala planetaria. Fuente: philipmarshall.net.

EL ANTROPOCENO

El término no es nuevo (empezó a utilizarse a mediados del siglo XIX, en plena revolución industrial) pero recobró importancia a principios del año 2000, de la mano de Paul Crutzen. Este químico, junto con otros colegas, descubrió los compuestos que estaban acabando con la capa de ozono, lo que le permitió ganar el Premio Nobel de Química. En su discurso, tuvo especial interés en recalcar que el Holoceno “había terminado para siempre” para dar paso al Antropoceno, la época de los humanos. Su artículo en Nature sobre el Antropoceno sentó cátedra, y desde entonces multitud de científicos han usado, sin ningún tipo de reparo, este término para referirse a la época en la que vivimos. El 29 de agosto de 2016, la comisión de expertos del Antropoceno votó, en el Congreso Geológico Internacional (IGC, por sus siglas en inglés) a favor de establecer, formalmente, el Antropoceno como una nueva época geológica.
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La revolución industrial cambió el curso de la Tierra para siempre. Ingentes cantidades de combustibles fósiles fueron quemados y sus productos emitidos a la atmósfera. El sistema productivo dio un giro, priorizando la producción y, con ello, a hacer un uso sin precedentes de los recursos del planeta. En la foto, trabajadores británicos en una fábrica de productos agrarios en 1928. Fuente: Daily mail.

PERO, ¿POR QUÉ ESTAMOS EN EL ANTROPOCENO?

Como comentábamos antes, para cambiar de época debe evidenciarse un cambio en las condiciones ambientales a escala global. Y eso es lo que está ocurriendo desde la década de los años 50 del siglo pasado, fecha en la que oficialmente se ha marcado el inicio del Antropoceno. En este artículo de Science, investigadores de todo el mundo recopilaron pruebas geológicas que demostraban con total certeza que el ser humano ha cambiado tanto el planeta que ya debe hablarse de otra época geológica. Los investigadores también señalaron a los productos de las numerosas pruebas atómicas de los años 50 como el punto de partida del Antropoceno.
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Las pruebas nucleares de los años 50, como ésta en la que se testó la primera bomba de hidrógeno (Ivy Mike) provocó la emisión de grandes cantidades de materiales radioactivos en la atmósfera. Estas partículas fueron asentándose y eso ha permitido a los investigadores disponer de pruebas para demostrar el impacto de las acciones humanas a escala global. Fuente: CBC.

EVIDENCIAS DEL ANTROPOCENO

Desde el inicio de la revolución industrial, hace más de dos siglos, numerosos depósitos antropogénicos  han ido sedimentando en la corteza terrestre, desde nuevos minerales y rocas hasta alumnio, cemento y derivados del petroleo como los plásticos. Justo después de estas lineas, las principales evidencias esgrimidas por los investigadores para justificar el cambio de época:

Los altos niveles de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs), bifenilos policlorados (PCBs), plásticos, fertilizantes y plaguicidas en sedimentos. La combustión de petróleo, carbón y otros productos derivados de la madera son el origen de grandes cantidades de PAHs en la atmosfera, que acaban asentándose en la corteza terrestre y los seres vivos. Por lo que respecta a los fertilizantes, nutrientes tan poco abundantes en el suelo como el nitrógeno y el fósforo se han duplicado en el último siglo,  debido al creciente número de campos de cultivo, que en muchos de los casos siguen el modelo intensivo para maximizar la producción. Por otra parte, los plásticos ya están presentes en todo el mundo. Su alta resistencia a la degradación impide su reciclaje natural, lo que provoca que grandes cantidades pasen a los sedimentos y, sobre todo, al mar, donde forma auténticas islas de plástico, como la conocida Gran Isla de Plástico del Pacífico.

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El plástico es el producto derivado del petróleo más extendido en la Tierra. Su impacto sobre el medioambiente es uno de los más graves en la actualidad, y su sedimentación a escala global dejará restos de nuestra presencia hasta miles de años después de nuestra desaparación. Fuente: The Guardian.

Los elementos radiactivos de las pruebas nucleares. A la detonación de la bomba atómica de la Trinidad en 1945 en Nuevo México (EUA), le siguió una gran lista de otras pruebas nucleares, en plena Guerra Fría. Como resultado, grandes cantidades de carbono-14 y de plutonio-239, entre otras moléculas, fueron lanzadas a la atmósfera y sedimentadas años después en muchas partes del globo, constituyendo una prueba fehaciente del gran impacto humano en la Tierra.

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Este core, extraído por los geólogos que han determinado que estamos en una nueva época, muestra la acumulación de material de origen humano en los sedimentos de un lago de Groenlandia. En él se encontraron pesticidas, nitrógeno radioactivo, metales pesados,  incrementos de la concentración de gases de efecto invernadero y plásticos. Fuente: Science.

Las altas concentraciones de  CO2 y CH4 en la atmosfera. A partir de 1850 y sobre todo en las décadas siguientes, los niveles de estos gases en la atmósfera rompieron con el patrón típico del Holoceno, llegándose a alcanzar, en nuestro siglo, las 400 ppm (partes por millón) de CO2, un aumento de más de 150 puntos respecto a la situación pre-industrial. Este aumento de CO2 atmosférico tiene un impacto directo sobre la temperatura de la Tierra. Se cree que la temperatura global se ha incrementado entorno a 1ºC desde el año 1900, y que aumentará entre 1,5 y 3,5 °C para el año 2100.

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En este gráfico se muestra el aumento sin precedentes del CO2, metano y óxido de nitrógeno en la atmósfera. Si bien es cierto que el más conocido y el que tiene mayor impacto a gran escala es el CO2, los otros dos gases tienen un mayor poder de limitación de la disipación del calor hacia el espacio. El aumento de estos gases está estrechamente relacionado con el aumento de la temperatura mundial. Fuente: CSIRO.

El aumento del ratio de extinción de seres vivos en todas las partes del mundo como consecuencia de las actividades humanas. Desde el año 1500 la extinción de especies por parte de los seres humanos ha aumentado, pero es a partir del siglo XIX en adelante cuando las extinciones se hacen presentes en la totalidad del planeta. La distribución de las especies se ha visto alterada debido a actividades humanas como la agricultura o la deforestación y por la introducción de especies invasoras, que provocan cambios en las costumbres de las especies autóctonas y suelen llegar a desplazarlas e incluso extinguirlas. Este elevado ratio de extinción sin precedentes es considerado para muchos como un símbolo inequívoco de que estamos ante la sexta extinción masiva de la Tierra.

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Desde el inicio de la revolución industrial, el ritmo de extinción de los vertebrados es 100 veces mayor que en el pasado. A este ritmo, se estima que para los siguientes siglos el número de especies que se extinguirán alcanzará el 75% de las existentes. La línea negra punteada de este gráfico muestra el ritmo de extinción pre-industrialización, mientras que las demás hacen referencia al porcentaje acumulado de especies extintas desde el año 1500. Fuente: Science.

FUTURO

Sea cual sea el destino de la humanidad y de las acciones futuras llevadas a cabo para paliar el cambio climático, lo que está claro es que la huella humana quedará indeleble en la superficie terrestre durante millones de años, de forma parecida a la que dejaron las extinciones en masa del Pérmico o del Cretácico. Los estratos mostrarán las insensateces y los excesos llevados a cabo por nosotros, quizás como advertencia para la siguiente especie que se atreva a  relevar a la humanidad de su condición como especie dominante. 

BIBLIOGRAFÍA

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Conociendo los fósiles y su edad

En All You Need Is Biology a menudo hacemos referencia a los fósiles para explicar el pasado de los seres vivos. ¿Pero qué es exactamente un fósil y cómo se forma? ¿Para qué sirven los fósiles? ¿Te has preguntado alguna vez cómo lo hace la ciencia para saber la edad de un fósil? Sigue leyendo para descubrirlo!

¿QUÉ ES UN FÓSIL?

Si piensas en un fósil, seguramente lo primero que te viene a la cabeza es un hueso de dinosaurio o una concha petrificada que te encontraste en el bosque, pero un fósil es mucho más. Los fósiles son restos (completos o parciales) de seres vivos que han vivido en el pasado (miles, millones de años)  o rastros de su actividad que quedan conservados (generalmente en rocas sedimentarias). Así pues, existen diferentes tipos de fósiles:

  • Petrificados y permineralizados: son los que corresponden a la definición clásica de fósil en el que las partes orgánicas o huecos son sustituidas por minerales (ver apartado siguiente). Su formación puede dejar moldes internos o externos (por ejemplo, de conchas) en el que el material original puede desaparecer. La madera fosilizada de esta manera se conoce como xilópalo.

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    Fósil petrificado de cangrejo herradura y sus pisadas. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Icnofósiles: restos de la actividad de un ser vivo que quedan registradas en la roca y dan información sobre el comportamiento de las especies. Pueden ser modificaciones del entorno (nidos y otras construcciones), huellas (icnitas), deposiciones (coprolitos -excrementos-, huevos…) y otras marcas como arañazos, dentelladas…
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    Huevos de dinosaurio (nido). CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira

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    Coprolitos, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Ámbar: se trata de resina fósil de más de 20 millones de antigüedad. Antes pasa por un estado intermedio que se llama copal (menos de 20 millones de años). La resina, antes de pasar a ámbar, puede atrapar insectos, arácnidos, polen… en este caso se consideraría un doble fósil.

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    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Fósiles químicos: son los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón, que se formaron por la acumulación de materia orgánica a altas presiones y temperaturas junto con la acción de bacterias anaerobias (que no utilizan oxigeno para su metabolismo).
  • Subfósil: cuando el proceso de fosilización no se completa (por haber pasado poco tiempo, o las condiciones para que se diera la fosilización no fueron propicias) los restos se conocen como subfósiles. No tienen más de 11.000 años de antigüedad. Es el caso de nuestros antepasados más recientes (Edad de los Metales).
Ötzi, un subfósil. Es la momia natural más antigua de Europa. Vivió durante el Calcolítico (Edad de Cobre) y murió hace 5.300 años. Foto: Wikimedia Commons
Ötzi, un subfósil. Es la momia natural más antigua de Europa. Vivió durante el Calcolítico (Edad de Cobre) y murió hace 5.300 años. Foto: Wikimedia Commons
  • Fósil viviente: nombre que se da a seres vivos actuales muy parecidos a organismos ya extintos. El caso más famoso es el del celacanto, que se creía extinguido desde hacía 65 millones de años hasta que fue redescubierto en 1938, pero hay otros ejemplos como los nautilos.

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    Comparación entre la concha de un nautilus actual (izquierda) y un ammonite de millones de años de antigüedad (derecha). CosmoCaixa. Foto :Mireia Querol Rovira
  • Pseudofósiles: son formaciones en las rocas que parecen restos de seres vivos, pero en realidad se han formado por procesos geológicos. El caso más conocido son las dendritas de pirolusita, que parecen vegetales.

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    Infiltraciones de pirolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol

Lógicamente los fósiles se hicieron más comunes a partir de la aparición de partes duras (conchas, dientes, huesos…), hace 543 millones de años (Explosión del Cámbrico). El registro fósil anterior a ese período es muy escaso. Los fósiles más antiguos que se conocen son los estromatolitos, rocas formadas por la precipitación de carbonato cálcico debido a la actividad de bacterias fotosintéticas que aún existen en la actualidad.

La ciencia que estudia los fósiles es la Paleontología.

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Estromatolito de 2.800 millones de años de antigüedad, Australian Museum. Foto: Mireia Querol Rovira

¿CÓMO SE FORMA UN FÓSIL?

La fosilización se puede dar de cinco maneras distintas:

  • Petrificación: es la sustitución de la materia orgánica por sustancias minerales de los restos de un ser vivo enterrado. Se obtiene una copia exacta del organismo en piedra. El primer paso de la petrificación es la permineralización (los poros del organismo están rellenos de mineral pero el tejido orgánico está inalterado. Es la fosilización más común que sufren los huesos).
  • Gelificación: el organismo queda incrustado en el hielo y no sufre apenas transformaciones.
  • Compresión: el organismo muerto queda sobre una capa blanda del suelo, como el lodo, y queda cubierto por capas de sedimentos.
  • Inclusión: los organismos quedan atrapados en ámbar o petróleo.
  • Impresión: los organismos dejan impresiones en el barro y se conserva la marca hasta que el barro se endurece.

    Procesos de fosilización y fósiles resultantes. Autor desconocido
    Procesos de fosilización y fósiles resultantes. Autor desconocido

UTILIDAD DE LOS FÓSILES

  • Los fósiles nos dan información de cómo eran los seres vivos en el pasado, resultando una evidencia de la evolución biológica y una ayuda para establecer los linajes de los seres vivos actuales.
  • Permiten analizar fenómenos cíclicos como cambios climáticos, dinámicas atmósfera-océano e incluso las perturbaciones orbitales de los planetas.
  • Los que son exclusivos de una determinada época permiten datar con bastante exactitud las rocas en las que se encuentran (fósiles guía).
  • Dan información de procesos geológicos como el movimiento de los continentes, presencia de antiguos océanos, cadenas montañosas…
  • Los fósiles químicos son nuestra principal fuente de energía actual.
  • Dan información sobre el clima del pasado, por ejemplo, estudiando los anillos de crecimiento de los troncos fósiles o las deposiciones de materia orgánica en las varvas glaciales.

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    Troncos fósiles donde se observan anillos de crecimiento. American Museum of Natural History. Foto: Mireia Querol Rovira

DATACIÓN DE LOS FÓSILES

Para conocer la edad de los fósiles existen métodos indirectos (datación relativa) y directos (datación absoluta). Como no hay ningún método perfecto y la precisión disminuye con la antigüedad, los yacimientos se suelen datar con más de una técnica.

DATACIÓN RELATIVA

Los fósiles se datan según el contexto en el que han sido encontrados, si están asociados a otros fósiles (fósiles guía) u objetos de los que se conoce la edad y según el estrato en el que se encuentran.

En geología, los estratos son los distintos niveles de rocas que se ordenan según su profundidad: según la estratigrafía, los más antiguos son los que se encuentran a mayor profundidad, mientras que los más modernos son los más superficiales, ya que los sedimentos no han tenido tanto tiempo para depositarse en el sustrato. Lógicamente si hay movimientos de tierras y alteraciones geológicas la datación sería incorrecta si sólo existiera este método.

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Esquema de las eras geológicas y estratos con sus correspondientes fósiles. Fuente

DATACIÓN ABSOLUTA

Son más precisas y se basan en las características físicas de la materia.

DATACIÓN RADIOMÉTRICA

Se basan en la velocidad de desintegración de isótopos radioactivos presentes en rocas y fósiles. Los isótopos son átomos del mismo elemento pero con distinta cantidad de neutrones en su  núcleo. Los isótopos radioactivos son inestables, por lo que se transforman en otros más estables a una velocidad conocida por los científicos emitiendo radiación. Comparando la cantidad de isótopos inestables con los estables en una muestra, la ciencia puede estimar el tiempo que ha transcurrido desde que se formó el fósil o roca.

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Esquema del ciclo del Carbono 14. Fuente
  • Radiocarbono (Carbono-14): en organismos vivos, la relación entre el C12 y el C14 es constante, pero cuando mueren, esta relación cambia ya que el C14 deja de incorporarse en el cuerpo y el que queda se descompone radioactivamente en un periodo de semidesintegración de 5730 años. Conociendo la diferencia entre el C12 y C14 de la muestra, podremos datar cuando murió el organismo. El límite máximo de datación por este método son 60.000 años, por lo tanto sólo se aplica a fósiles recientes.
  • Berilio 10-Aluminio 26: tiene la misma aplicación que el C14, pero tiene un período de semidesintegración muchísimo mayor, por lo que permite dataciones de 10 millones de años, e incluso de hasta 15 millones de años.
  • Potasio-Argón (40K/40Ar):  se utiliza para datar rocas y cenizas de origen volcánico de más de 10.000 años . Es el método que se utilizó para datar las huellas de Laetoli, el primer rastro de bipedismo de nuestro linaje dejado por Australopitecus afarensis.
  • Series del Uranio (Uranio-Torio): se utilizan diversas técnicas mediante los isótopos del uranio. Se utilizan en materiales de carbonato de calcio, (como corales) y depósitos minerales en cuevas (espeleotemas).
  • Calcio 41: permite datar restos óseos en un intervalo de tiempo entre 50.000 y 1.000.000 de años.

DATACIÓN POR PALEOMAGNETISMO

El polo norte magnético ha ido cambiando a lo largo de la historia de la Tierra, y se conocen sus coordenadas geográficas en distintas épocas geológicas.

Algunos minerales tienen propiedades magnéticas y se dirigen hacia el polo norte magnético cuando están en suspensión acuosa, por ejemplo en las arcillas. Pero si se depositan en el suelo, quedan fijados hacia la posición que tenía el polo norte magnético en ese momento. Si observamos hacia qué coordenadas están orientados esos minerales en el yacimiento lo podemos asociar con una época determinada.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

Esta datación se utiliza en restos dipositados sobre fondos arcillosos y como el polo norte magnético ha estado varias veces en las mismas coordenadas geográficas, se obtiene más de una fecha de datación. Según el contexto del yacimiento, se podrán descartar algunas de estas fechas hasta llegar a una definitiva.

DATACIÓN POR TERMOLUMINISCENCIA Y LUMINISCENCIA ÓPTICA SIMULADA

Ciertos minerales (cuarzo, feldespato, calcita…) acumulan modificaciones en su estructura cristalina debidas a la desintegración radiactiva del entorno. Estas modificaciones son acumulativas, continuas y dependientes del tiempo de exposición a la radiación. Cuando se somete al mineral a estímulos externos, emite luz debido a estas modificaciones. Esta luminiscencia es muy débil y distinta según se le aplique calor (TL), luz visible (OSL) o infrarrojos (IRSL).

Termoluminiscencia de la fluorita. Foto: Mauswiesel
Termoluminiscencia de la fluorita. Foto: Mauswiesel

Sólo se pueden datar muestras que hayan estado protegidas de la luz solar o calor a más de 500ºC, ya que entonces se reinicia “el reloj” al liberarse la energía de manera natural.

RESONANCIA PARAMAGNÉTICA ELECTRÓNICA (ESR)

La ESR (electro spin resonance) consiste en someter la muestra a radiación y medir la energía absorbida por la muestra en función de la cantidad de radiación a la que ha estado sometida durante su historia. Es un método complejo del que puedes obtener más información aquí.

 REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira