Ejercicios: La escala del tiempo geológico

Ordena de mayor a menor duración estas unidades de la escala del tiempo geológico: época, eón, periodo y era. Pon un ejemplo real de cada una.

Nombra las tres eras del eón Fanerozoico, ordénalas de más antigua a más reciente y cita un grupo de seres vivos característico de cada una.

Sitúa en la era y, si puedes, en el periodo correspondiente cada uno de estos acontecimientos: la extinción de los dinosaurios no avianos, la aparición del género Homo y la «explosión cámbrica» de los animales.

La escala del tiempo geológico tiene intervalos de duración muy desigual, a diferencia de las horas de un reloj. Explica por qué sus límites se colocan en acontecimientos (extinciones, cambios en las faunas) y no en intervalos iguales de tiempo.

Nombra los cuatro eones de la historia de la Tierra, ordénalos del más antiguo al más reciente e indica en cuál vivimos y desde cuándo, aproximadamente.

¿Qué acontecimiento marca el inicio del eón Fanerozoico y del periodo Cámbrico? Explica qué fue la «explosión cámbrica» y qué cambio representa en el registro fósil.

Sitúa el periodo Cretácico respondiendo a las siguientes cuestiones:

1. a) ¿A qué era geológica pertenece?
2. b) ¿Entre qué edades aproximadas (en millones de años) se extiende?
3. c) ¿Qué acontecimiento lo cerró?

Ordena de más antiguo a más reciente estos hitos y expresa su edad en millones de años: formación de la Tierra, aparición del Homo sapiens, explosión cámbrica, extinción de los dinosaurios y origen de la vida.

El eón Fanerozoico comenzó hace $541$ millones de años y la Tierra se formó hace unos $4\,600$ millones de años. Calcula qué porcentaje de la historia de la Tierra ocupa el Fanerozoico y explica por qué los eones anteriores (el «Precámbrico») se conocen mucho peor.

Explica por qué los límites entre las eras de la escala del tiempo geológico coinciden con extinciones masivas, y pon como ejemplo el límite entre el Mesozoico y el Cenozoico, indicando qué lo provocó.

El esquema resume los grandes intervalos del tiempo geológico (eones y eras) con sus edades límite. Nombra el intervalo señalado con «?», indica entre qué edades se extiende y cita un acontecimiento biológico importante que ocurrió durante él.

La extinción del final del Pérmico fue la mayor de la historia: desaparecieron los trilobites y la inmensa mayoría de las especies marinas. Explica qué era cerró, qué grupos se beneficiaron del vacío ecológico posterior y qué relación tiene esa crisis con el inicio de la era de los dinosaurios.

El Mesozoico se extiende desde hace $252$ millones de años hasta hace $66$ millones de años. Calcula su duración y qué porcentaje del Fanerozoico ($541$ millones de años) representa, redondeando el resultado.

Los límites oficiales de la escala se fijan en perfiles concretos llamados estratotipos o «clavos de oro» (GSSP). Explica qué es un clavo de oro, por qué hace falta acordar un lugar físico para cada límite y qué características debe reunir ese perfil.

Algunos científicos proponen reconocer una nueva época: el Antropoceno. Explica qué señales geológicas la marcarían (radionúclidos de las bombas, plásticos, cenizas de carbón, cambio en las faunas) y por qué otros geólogos se resisten a formalizarla.

Si asignamos $1$ año a cada $100$ millones de años, la Tierra tendría $46$ años. Calcula a qué «edad» de ese planeta-persona aparecen los dinosaurios (hace $230$ millones de años) y el Homo sapiens (hace $0.3$ millones de años), y comenta lo que la analogía revela.

Imagina que se comprime la historia de la Tierra ($4\,600$ Ma) en un calendario de un año natural que finaliza en la medianoche del 31 de diciembre.

1. a) Calcula en qué fecha y hora aproximadas situarías tres hitos fundamentales: el Gran Evento de Oxidación (~$2\,400$ Ma), la aparición de los primeros fósiles macroscópicos con concha o esqueleto en la explosión cámbrica (~$541$ Ma) y el origen del género Homo (~$2.5$ Ma). Muestra los cálculos proporcionales realizados.
2. b) Un documental divulgativo afirma: «La historia de la Tierra es fundamentalmente la historia de los animales y las plantas terrestres, que han poblado el planeta desde sus orígenes, culminando con la llegada del ser humano». A partir de los resultados temporales obtenidos en el apartado anterior, rebate punto por punto esta afirmación y argumenta por qué la escala geológica descalifica cualquier lectura antropocéntrica o zoolocéntrica del tiempo terrestre.

Un equipo de geología analiza dos columnas estratigráficas continuas de 150 metros de potencia: la Columna A corresponde al periodo Jurásico ($201$-$145$ Ma) y la Columna B pertenece a una cuenca sedimentaria del Arqueano ($3\,200$-$3\,000$ Ma).

1. a) Justifica por qué en la Columna A es viable establecer una cronología de alta resolución subdividiendo los estratos en biozonas de apenas cientos de miles de años, mientras que en la Columna B este método resulta completamente inaplicable. ¿Qué condiciones biológicas y tafonómicas exclusivas del Fanerozoico lo explican?
2. b) Diseña una estrategia geocronológica para datar y correlacionar los estratos de la Columna B. Especifica qué métodos isotópicos o geoquímicos emplearías y qué obstáculos derivados del ciclo litológico (metamorfismo, diagénesis, tectónica) deberás prever debido a la antigüedad de los materiales.
3. c) Rebate la siguiente conclusión de un alumno: «Como el Arqueano duró más del triple de tiempo que todo el Fanerozoico, su registro estratigráfico debería ser mucho más amplio y fácil de descifrar que el del Jurásico».

Se estima que la tasa de extinción de fondo a lo largo del Fanerozoico fue de 0.1 a 1 extinciones por millón de especies al año (E/MSY). Durante la gran crisis del final del Pérmico (~$252$ Ma), se extinguió cerca del $95\ \%$ de las especies marinas en un intervalo de unos $60\,000$ años. En la actualidad, las estimaciones sitúan la tasa de extinción provocada por la acción antrópica entre 100 y $1\,000$ E/MSY.

1. a) A partir de estos datos, compara la tasa media de extinción en el Pérmico frente a la tasa actual. Explica por qué la crisis contemporánea se califica como potencial «sexta extinción» a pesar de que el número absoluto de especies desaparecidas documentadas por la UICN en los últimos siglos sea muy inferior al de las cinco grandes extinciones geológicas.
2. b) Analiza los sesgos tafonómicos del registro fósil marino que complican la comparación directa entre las curvas históricas de diversidad (como la de Sepkoski) y los censos modernos de biodiversidad terrestre.
3. c) Predice qué biofacies y litofacies características encontraría un paleontólogo dentro de 50 millones de años en los sedimentos correspondientes a nuestra época si continúa el ritmo actual de transformación antrópica.

En un sondeo estratigráfico continuo a través del límite entre dos periodos geológicos donde tuvo lugar una gran extinción masiva, se han registrado las siguientes anomalías geoquímicas y sedimentarias:

1. Una excursión negativa abrupta y global del $\delta^{13}\text{C}$ de más de $-5\ ‰$.

2. Un descenso brusco del $\delta^{18}\text{O}$ en carbonatos que delata un calentamiento térmico de la columna de agua oceánica de entre $8\ \text{°C}$ y $10\ \text{°C}$.

3. Un horizonte euxínico generalizado (esquistos negros con framboides de pirita y enriquecimiento en vanadio y uranio).

4. Ausencia total de anomalías de iridio, esférulas de impacto o cuarzo de choque en la arcilla del tránsito.

1. a) Deduce a cuál de las dos extinciones más estudiadas (final del Pérmico o final del Cretácico) corresponden estos datos, justificando tu elección y refutando la otra mediante dos argumentos apoyados en las evidencias descritas.
2. b) Reconstruye la cadena causa-efecto biogeoquímica que vincula el vulcanismo de los traps continentales con la caída del $\delta^{13}\text{C}$, el efecto invernadero global, la desestabilización de hidratos de metano y la anoxia marina profunda.
3. c) A partir del mecanismo causal reconstruido, evalúa críticamente por qué este evento del pasado geológico representa un modelo de advertencia mucho más estrecho y análogo a la actual crisis climática antropogénica que el evento del límite Cretácico-Paleógeno.

La Comisión Internacional de Estratigrafía (ICS) define los límites entre unidades de la Escala del Tiempo Geológico mediante Estratotipos de Límite Global (GSSP o «clavos de oro»).

Imagina que formas parte del comité que debe decidir entre dos propuestas para marcar el límite basal de una nueva edad geológica:

• Propuesta A: Un registro en una estalagmita de una cueva kárstica que muestra una señal de $\delta^{18}\text{O}$ sincrónica a escala planetaria (abrupta mega-sequía global) datada con altísima precisión radiométrica mediante series de uranio ($^{230}\text{Th}/^{234}\text{U}$) en $4\,200$ años antes del presente.

• Propuesta B: Una sección sedimentaria marina que contiene la desaparición local de un foraminífero bentónico, con una datación por correlación bioestratigráfica aproximada de $\pm 1.5$ Ma.

1. a) Justifica cuál de las dos propuestas reúne los requisitos geológicos formales para ser aprobada como GSSP (resolución, correlación global, isocronía y conservación), explicando las deficiencias de la propuesta descartada.
2. b) En las últimas décadas, la base del periodo Cámbrico ha sido reajustada desde unos $570$ Ma hasta fijarse en $538.8 \pm 0.2$ Ma. Explica qué avances en las técnicas de datación radiométrica (p. ej., ID-TIMS en circones volcánicos intercalados) y en la icnoestratigrafía (Treptichnus pedum) han permitido afinar esta fecha sin modificar la ordenación relativa previa de las capas.
3. c) Rebate la afirmación de un detractor de la geología: «Que la edad del Cámbrico haya cambiado varias veces demuestra que los métodos de datación carecen de rigor y que la Escala del Tiempo Geológico no es más que una convención arbitraria».

En marzo de 2024, la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) rechazó por amplia mayoría la propuesta de formalizar el «Antropoceno» como una nueva época del periodo Cuaternario con un GSSP situado en 1952 (marcado por el pico de radioisótopos artificiales de las pruebas termonucleares en los sedimentos del lago Crawford, Canadá).

1. a) Analiza las objeciones estratigráficas de peso que justificaron esta decisión: ¿por qué restringir el Antropoceno a los últimos 70 años ignora la profunda diacronía de la huella humana global (inicios de la agricultura neolítica, deforestación masiva, revolución industrial) y choca con el principio estratigráfico de isocronía aplicable a unidades de rango de época?
2. b) Compara la preservación potencial en el registro litológico futuro (a escala de decenas de millones de años) del pulso radiactivo de $^{239}\text{Pu}$ y de los llamados «tecnofósiles» (plásticos, hormigón) frente a marcadores de límites geológicos clásicos como las capas de iridio o las extinciones biológicas globales.
3. c) Defiende por qué catalogar el impacto humano como un «evento geológico complejo» (análogo a la Gran Oxidación o a las crisis de anoxia oceánica) es una solución metodológicamente más sólida que forzar su definición como época formal con un clavo de oro puntual.

En debates de divulgación suele compararse la longevidad de los dinosaurios no avianos (~$160$ Ma) con la de nuestra especie (Homo sapiens, ~$0.3$ Ma) para evaluar el «éxito evolutivo».

1. a) Identifica y desarticula el error conceptual y taxonómico de comparar la duración de un clado completo de rango superior (Dinosauria, con cientos de géneros y linajes sucesivos) con la longevidad de una sola especie biológica. Compara la edad actual de Homo sapiens con la longevidad media de una especie de mamífero en el registro fósil cenozoico (~$1$ a $2$ Ma) y valora si nuestra especie ha alcanzado o no su esperanza evolutiva esperable.
2. b) Explica dos mecanismos macroevolutivos (plasticidad adaptativa, diversificación trófica y redundancia ecológica) que permitieron a los dinosaurios recuperarse y radiar tras la extinción masiva del Triásico-Jurásico, y compáralos con la vulnerabilidad intrínseca de una biosfera actual ultra-homogeneizada que depende de una única especie dominante.
3. c) Diseña dos hipótesis evolutivas razonadas sobre el destino estratigráfico de la humanidad en los próximos 5 millones de años: una que contemple la cladogénesis/especiación y otra que contemple la extinción biológica terminal sin descendencia, detallando en cada caso las presiones de selección y condiciones de aislamiento que la harían posible.

El registro estratigráfico post-extinción masiva muestra que, tras el colapso del final del Pérmico, la biosfera tardó entre 5 y 10 millones de años en recuperar los niveles basales de riqueza taxonómica y complejidad estructural. Durante el Triásico inferior se observa el «efecto Lilliput» generalizado, la proliferación masiva de «taxones de desastre» como el sinápsido Lystrosaurus y un prolongado «vacío arrecifal» de varios millones de años sin bioconstrucciones de coral.

1. a) Razona ecológicamente por qué la recuperación de la diversidad no ocurre de forma explosiva inmediata a pesar de quedar vacíos miles de nichos ecológicos, detallando el papel de la degradación de los ciclos biogeoquímicos y la ruptura de redes tróficas multinivel.
2. b) Explica las adaptaciones fisiológicas y de estrategia ecológica (estrategas de la r vs K, generalistas vs especialistas) que convierten a organismos como Lystrosaurus en los dominantes de un planeta en crisis y provocan la reducción temporal del tamaño de los individuos (efecto Lilliput).
3. c) Si la actual extinción antropogénica colapsara los arrecifes coralinos y las selvas tropicales, estima cuántas generaciones humanas ($1\ \text{generación} \approx 25\ \text{años}$) se requerirían para que la biosfera regenere estructuras ecológicas de complejidad equivalente a partir de una escala de recuperación de 5 millones de años. Extrae una conclusión sobre por qué considerar las decisiones de conservación bajo la perspectiva del tiempo geológico anula la viabilidad de la gestión a corto plazo.