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Cuaternario

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Visión general

En 1821, un ingeniero suizo, Ignaz Venetz, presentó un artículo en el que sugería la presencia de rastros del paso de un glaciar a una distancia considerable de los Alpes. Esta idea fue cuestionada inicialmente por otro científico suizo, Louis Agassiz, pero cuando se comprometió a refutarla, terminó afirmando la teoría de su colega. Un año después, Agassiz planteó la hipótesis de un gran período glacial que habría tenido efectos generales de largo alcance. Esta idea le ganó fama internacional.

El término Cuaternario ("cuarto") fue propuesto por Jules Desnoyers en 1829 para abordar los sedimentos en la Cuenca del Sena de Francia que parecían claramente más jóvenes que las rocas del Período Terciario. El Cuaternario, que sigue al Terciario y se extiende hasta el presente, cubre aproximadamente el lapso de tiempo de las glaciaciones recientes, incluido el último retiro glacial. Un uso alternativo ocasional coloca el inicio del Cuaternario al comienzo de la glaciación del Polo Norte hace aproximadamente 3 millones de años e incluye partes del Plioceno superior.

El Pleistoceno ha sido fechado en 2005 por la Comisión Internacional de Estratigrafía (un organismo de la Unión Internacional de Ciencias Geológicas) de 1.81 millones a 11,550 años antes del Presente (BP), con la fecha de finalización expresada en años de radiocarbono y marcando el comienzo del Holoceno El nombre Pleistoceno estaba destinado a cubrir el período reciente de glaciaciones repetidas; sin embargo, el inicio se fijó demasiado tarde y se calcula que algunos de los primeros enfriamientos y glaciaciones se encuentran al final del Plioceno. Por lo tanto, algunos climatólogos preferirían una fecha de inicio de alrededor de 2.5 millones de años BP. El nombre Plio-Pleistocene se usa para significar la última edad de hielo.

La continua historia climática desde el Plioceno hasta el Pleistoceno y el Holoceno fue una razón para que la Comisión Internacional de Estratigrafía desaliente el uso del término "Cuaternario".

Los 1.8-1.6 millones de años del Cuaternario representan el tiempo en que existían humanos reconocibles. Durante este corto período de tiempo, la cantidad total de deriva continental fue inferior a 100 km, lo que es en gran medida irrelevante para la paleontología. No obstante, el registro geológico se conserva con mayor detalle que el de períodos anteriores, y es más relacionado con los mapas de hoy. Los principales cambios geográficos durante este período de tiempo incluyeron la aparición del Estrecho del Bósforo y Skaggerak durante las épocas glaciales, que convirtieron respectivamente el Mar Negro y el Mar Báltico en agua dulce, seguido de su inundación por el aumento del nivel del mar; el llenado periódico del Canal de la Mancha, formando un puente terrestre entre Gran Bretaña y Europa; el cierre periódico del estrecho de Bering, formando el puente terrestre entre Asia y América del Norte; y las inundaciones repentinas periódicas de Scablands del noroeste americano por el agua glacial. Los Grandes Lagos y la Bahía de Hudson también son el resultado del último ciclo. Después de cada otra edad de hielo dentro del Cuaternario, hubo un patrón diferente de lagos y bahías.

El período glacial cuaternario

El análisis geológico y geoquímico de los núcleos de hielo y los núcleos oceánicos verificó que hubo varios períodos de movimiento hacia adelante y hacia atrás de los glaciares y que las temperaturas pasadas en la Tierra fueron muy diferentes a las actuales. Gruesos avances y retrocesos glaciales ocurrieron en varias etapas en gran parte de América del Norte y Europa, partes de América del Sur y Asia, y toda la Antártida.

Se cree que la aparición de las glaciaciones del Pleistoceno ha resultado, al menos en parte, en la variación cíclica de la absorción de interceptación de la radiación solar. Estos ciclos se denominan ciclos de Milankovitch, en honor al serbio Milutin Milankovitch que los describió. Los ciclos de Milankovitch influyen en el clima al aumentar o disminuir la cantidad de luz solar recibida por ciertas partes del globo a través del tiempo. Estos cambios incluyen un cambio en la precesión de los equinoccios, la inclinación del eje de la Tierra y qué tan redonda o elíptica es la órbita de la Tierra (excentricidad). Estos varían en escalas de tiempo de 21,000, 41,000 y 100,000 años, respectivamente. El dominio de la escala de tiempo de 100,000 años de las glaciaciones del Pleistoceno en los últimos 700,000 años lleva a muchos científicos a creer que el ciclo de excentricidad jugó un papel importante en el clima de este tiempo. Antes de este tiempo, el ciclo de oblicuidad de ~ 41,000 años parecía dominar. Algunos científicos se muestran escépticos sobre estas conexiones, pero un artículo reciente de Huybers y Wunsch (2005) encontró que la oblicuidad y la excentricidad desempeñaban un papel estadísticamente significativo en los ciclos glaciales.

Evidencia de ciclos climáticos a partir de isótopos de oxígeno.

Ciclos de relación de isótopos de oxígeno son variaciones cíclicas en la relación de la masa de oxígeno con un peso atómico de 18 a la masa de oxígeno con un peso atómico de 16 presente en la calcita del suelo oceánico según lo determinado por las muestras del núcleo. La relación está vinculada a la temperatura del agua de los océanos antiguos, que a su vez refleja climas antiguos. Se considera que los ciclos en la relación reflejan los cambios climáticos en la historia geológica.

Concentración de O-18 versus tiempo

Isótopos de oxígeno

Una molécula de oxígeno (símbolo químico O) tiene tres isótopos naturales: O-16, O-17 y O-18, donde 16, 17 y 18 se refieren a los pesos atómicos. El más abundante es O-16, con un pequeño porcentaje de O-18 y un porcentaje aún menor de O-17. El análisis de isótopos de oxígeno considera solo la proporción de O-18 a O-16 presente en una muestra de núcleo tomada de depósitos de piedra caliza en el fondo del océano.

La relación calculada de las masas de cada muestra se compara con una relación estándar que representa una temperatura estándar. El agua de mar antigua en la que se depositó la piedra caliza es entonces más caliente o más fría en una cantidad cuantitativa. El método se vuelve estadístico cuando se consideran muchas muestras.

Conexión entre calcita y agua.

La piedra caliza se deposita desde las capas de calcita de los microorganismos. Calcita o carbonato de calcio (fórmula química CaCO3), está formado por agua, H2O y dióxido de carbono (CO2) disuelto en el agua. El dióxido de carbono proporciona dos de los átomos de oxígeno en la calcita. El calcio debe robar al tercero del agua. Por lo tanto, la proporción de isótopos en la calcita es la misma, después de la compensación, que la proporción en el agua de la cual los microorganismos de una capa dada extraen el material de la cubierta.

Conexión entre isótopos y temperatura.

O-18 es dos neutrones más pesados ​​que O-16 y hace que la molécula de agua en la que se produce sea más pesada en esa cantidad. Por lo tanto, se requiere la adición de más energía para vaporizar que para O-16, y la molécula debe perder menos energía para condensarse.

La energía se agrega o toma del movimiento vibratorio de la molécula, expresado como temperatura. En el punto de ebullición, la vibración es lo suficientemente alta como para superar la adhesión entre las moléculas de agua y estas vuelan al espacio del contenedor o la atmósfera. En el punto de rocío, las moléculas se adhieren a las gotas y caen de la atmósfera como lluvia o nieve. Por debajo del punto de ebullición, el equilibrio entre el número de moléculas que salen y el número que regresa es una función de la temperatura del agua.

Una temperatura del agua más cálida significa que las moléculas requieren menos energía para vaporizarse, ya que ya tienen más energía. Una temperatura del agua más fresca significa que el agua requiere más energía para vaporizarse. Como una molécula de agua O-18 más pesada requiere más energía que una molécula de agua O-16 para salir del estado líquido, el agua más fría libera vapor que tiene un contenido más alto de O-16. El aire más frío precipita más O-18 que el aire más cálido. Por lo tanto, el agua más fría recoge más O-18 en relación con el O-16 que el agua más caliente.

Conexión entre temperatura y clima.

La relación O-18 / O-16 proporciona un registro preciso de la temperatura del agua antigua. El agua de 10 a 15 grados Celsius (18 a 27 grados Fahrenheit) más fría que la actual representa la glaciación. La precipitación y, por lo tanto, el hielo glacial contienen agua con un bajo contenido de O-18. Dado que grandes cantidades de agua O-16 se almacenan como hielo glacial, el contenido de O-18 en el agua oceánica es alto. El agua hasta 5 grados Celsius (9 ° F) más cálida que hoy representa un período interglacial, cuando el contenido de O-18 es menor. Una gráfica de la temperatura del agua antigua a lo largo del tiempo indica que el clima ha variado cíclicamente, con grandes ciclos y armónicos, o ciclos más pequeños, superpuestos a los grandes. Esta técnica ha sido especialmente valiosa para identificar máximos y mínimos glaciales en el Pleistoceno.

La temperatura y el cambio climático son cíclicos cuando se grafican en un gráfico de temperatura versus tiempo. Las coordenadas de temperatura se dan en forma de una desviación de la temperatura media anual actual, tomada como cero. Este tipo de gráfico se basa en otro de relación isotópica versus tiempo. Las proporciones se convierten en una diferencia porcentual (δ) de la proporción encontrada en el agua oceánica media estándar (SMOW).

El gráfico en cualquier forma aparece como una forma de onda con sobretonos. La mitad de un período es una etapa isotópica marina (MIS). Indica un glacial (por debajo de cero) o un interglacial (por encima de cero). Los armónicos son estadísticos o interestatales.

Según esta evidencia, la Tierra experimentó 44 etapas MIS a partir de aproximadamente 2.4 MYA en el Plioceno. Las etapas del plioceno fueron poco profundas y frecuentes. Los últimos fueron los más intensos y más espaciados.

Por convención, las etapas están numeradas del Holoceno, que es MIS1. Los glaciales reciben un número par; interglaciales, impares. El primer glacial importante fue MIS22 a aproximadamente 850,000 YA. Los glaciares más grandes fueron 2, 6 y 12; los interglaciales más cálidos, 1, 5, 9 y 11.

Se formaron los Grandes Lagos y florecieron mamíferos gigantes en partes de América del Norte y Eurasia no cubiertas de hielo. Estos mamíferos se extinguieron cuando la Edad de Hielo terminó hace unos 10.000 años. Los humanos modernos evolucionaron hace unos 100,000 años.

Pleistoceno

El nombre Pleistoceno se deriva del griego pleistos (la mayoría) y ceno (nuevo). El Pleistoceno sigue a la época del Plioceno y es seguido por la época del Holoceno. El Pleistoceno es la tercera época del período Neógeno, la primera época del Cuaternario y la sexta época de la era Cenozoica. Duró de 1.8 millones a 12,000 años antes del presente.

El final del Pleistoceno corresponde con el final de la era paleolítica utilizada en arqueología.

Características y posiciones glaciales del pleistoceno

Los continentes modernos estaban esencialmente en sus posiciones actuales durante el Pleistoceno, probablemente no se habían movido más de 100 km desde entonces. Durante los ciclos glaciales del Pleistoceno, los glaciares empujaron a la latitud paralela 40 en algunos lugares. Se estima que, en la máxima extensión glacial, el 30 por ciento de la superficie de la Tierra estaba cubierta por hielo. Además, una zona de permafrost se extendía hacia el sur desde el borde de la capa glacial, unos pocos cientos de kilómetros en América del Norte y varios cientos en Eurasia. La temperatura media anual en el borde del hielo fue de −6 ° C; en el borde del permafrost, 0 ° C.

Cada avance glacial ató enormes volúmenes de agua en las capas de hielo continentales de 1500-3000 m de espesor, lo que resultó en caídas temporales del nivel del mar de 100 mo más en toda la superficie de la Tierra. Durante los tiempos interglaciales, como lo estamos experimentando ahora, las costas ahogadas eran comunes, mitigadas por el movimiento isostático u otro movimiento emergente de algunas regiones.

Los efectos de la glaciación fueron globales. La Antártida estaba unida por el hielo en todo el Pleistoceno, así como en el Plioceno precedente. Los Andes estaban cubiertos en el sur por la capa de hielo patagónica. Había glaciares en Nueva Zelanda y Tasmania. Los actuales glaciares en descomposición del Monte Kenia, el Monte Kilimanjaro y la Cordillera Ruwenzori en África oriental y central eran más grandes. Los glaciares existían en las montañas de Etiopía y al oeste en las montañas del Atlas.

En el hemisferio norte, muchos glaciares se fusionaron en uno. La capa de hielo de Cordilleran cubría el noroeste de América del Norte; el este estaba cubierto por la capa de hielo Laurentide. La capa de hielo fenno-escandinava descansaba en el norte de Europa, incluida Gran Bretaña, y la capa de hielo alpino se encontraba en los Alpes. Cúpulas dispersas se extendían por Siberia y la plataforma del Ártico. Los mares del norte estaban congelados.

Al sur de las capas de hielo, se acumulaban grandes lagos debido al bloqueo de las salidas y la disminución de la evaporación en el aire más frío. El centro-norte de América del Norte estaba totalmente cubierto por el lago Agassiz. Más de 100 cuencas, ahora secas o casi secas, se desbordaban en el oeste americano. El lago Bonneville, por ejemplo, se encontraba donde ahora está Great Salt Lake. En Eurasia, se desarrollaron grandes lagos como resultado de la escorrentía de los glaciares. Los ríos eran más grandes y tenían un flujo más abundante. Los lagos africanos estaban más llenos, aparentemente por la disminución de la evaporación.

El aumento de la acumulación de polvo en los núcleos de hielo de Groenlandia y la Antártida sugiere que las condiciones eran más secas y ventosas, ya que gran parte del agua estaba atrapada en capas de hielo. Una disminución en la evaporación oceánica y de otro tipo debido a las temperaturas más frías del aire, resultó en desiertos más secos que eran mucho más extensos.

Grandes eventos

Se han identificado cuatro eventos glaciales importantes, así como muchos eventos intermedios menores. Un evento importante es una excursión glacial general, denominada simplemente "glacial". Los glaciares están separados por "interglaciales". Durante un glaciar, el glaciar experimenta avances y retrocesos menores. La excursión menor es un "estadio"; los tiempos entre estadios son "interstadiales".

Estos eventos se definen de manera diferente en diferentes regiones del rango glacial, que tienen su propia historia glacial dependiendo de la latitud, el terreno y el clima. Existe una correspondencia general entre los glaciares en diferentes regiones. Los investigadores a menudo intercambian los nombres si la geología glacial de una región está en proceso de definición. Sin embargo, generalmente es incorrecto aplicar el nombre de un glacial en una región a otra. No te referirías al Mindel como el elsteriano o viceversa.

Cuatro de las regiones más conocidas con los nombres de los glaciares se enumeran en la tabla a continuación. Cabe destacar que estos glaciares son una simplificación de un ciclo más complejo de variación en el clima y el terreno. Muchos de los avances y estadios permanecen sin nombre. Además, la evidencia terrestre de algunos de ellos ha sido borrada u ocultada por otros más grandes, pero sabemos que existieron a partir del estudio de los cambios climáticos cíclicos.

Cuatro de las regiones más conocidas con los nombres de los glaciares: RegionGlacial 1Glacial 2Glacial 3Glacial 4AlpesGünzMindelRissWürmnorte de EuropaEburonianoElsterianoSaalianWeichselianIslas BritánicasBeestonianoAngloWolstonianDevensianoMedio oeste de los EE. UU.NebraskanKansanIllinoianWisconsinLos interglaciales correspondientes a glaciares anteriores: Región Interglacial 1 Interglacial 2 Interglacial 3AlpesGünz-MindelMindel-RissRiss-Würmnorte de EuropaWaalianHolsteinianEemianIslas BritánicasCromerianHoxnianIpswichianMedio oeste de los EE. UU.AftonianoYarmouthianSangamonian

En correspondencia con los términos glacial e interglacial, se usan los términos pluvial e interpluvial (latín: pluvia lluvia). Un pluvial es un período más cálido de mayor precipitación; un interpluvial, de disminución de la lluvia. Anteriormente se pensaba que un pluvial correspondía a un glacial en regiones no heladas, y en algunos casos lo hace. La lluvia es cíclica también. Los pluviales e interpluviales están muy extendidos.

Sin embargo, no existe una correspondencia sistemática de los pluviales con los glaciares. Además, los pluviales regionales no se corresponden entre sí a nivel mundial. Por ejemplo, algunos han usado el término "Riss pluvial" en contextos egipcios. Cualquier coincidencia es un accidente de factores regionales. Se han definido los nombres de algunos pluviales en algunas regiones.

Fauna del pleistoceno

No hay etapas faunísticas definidas para el Pleistoceno o el Holoceno. Las faunas marinas y continentales eran esencialmente modernas. La mayoría de los científicos cree que los humanos evolucionaron hasta convertirse en hombres modernos durante el Pleistoceno. Pocos nuevos animales importantes evolucionaron, nuevamente presumiblemente debido a la corta duración en términos geológicos del período. Hubo una gran extinción de grandes mamíferos en las áreas del norte al final de la época del Pleistoceno. Muchas formas, como los gatos con dientes de sable, los mamuts, los mastodontes, los gluptodontes, etc., se extinguieron en todo el mundo. Otros, como caballos, camellos y guepardos se extinguieron en América del Norte.

Clima holoceno

El final del Pleistoceno está marcado como el comienzo de un calentamiento climático significativo en alrededor de 10,000 años BP. El período de tiempo desde ese punto en adelante se conoce como el Holoceno.

Durante el Holoceno, ocurrieron tres cambios distintos.

El primero de ellos es un aumento significativo en el dióxido de carbono (de 210 ppm a 280 ppm), que se informó de las burbujas de gas atrapadas en los núcleos de hielo (Neftel et al. 1982).

El segundo cambio que se observó en todo el mundo en este momento fue un cambio en el ensamblaje de especies de foraminíferos, microorganismos oceánicos microscópicos, que se encuentran en los sedimentos oceánicos. Este cambio alrededor de 11k BP indica un aumento en las temperaturas del océano (Broecker et al. 1960).

El tercer cambio importante durante este tiempo (12k BP a 10k BP) fue la extinción de varios mamíferos grandes en América del Norte (Kurten y Andersen 1980). Las extinciones fueron especialmente graves en América del Norte, donde se eliminaron los caballos y camellos nativos. Los palinólogos notaron cambios abruptos en la vegetación en todo el mundo durante este tiempo, con bosques reemplazando a la tundra.

El final del Pleistoceno también marca el final de una abrupta inversión climática conocida como Younger Dryas (12.7 a 11.5 ky BP), donde después de la deglaciación y el calentamiento climático, las temperaturas bajaron rápidamente, convirtiendo el paisaje forestal nuevamente en tundra. Casi tan rápido como el clima se enfrió, las temperaturas cálidas fueron restauradas.

Notas

  1. ↑ Neógeno y Cuaternario. Consultado el 8 de marzo de 2008.

Referencias

  • Broecker, W. S., M. Ewing y B. K. Heezen. 1960. Evidencia de un cambio abrupto en el clima hace aproximadamente 11,000 años. American Journal of Science 258:429-448.
  • Clague, J. y el Comité Ejecutivo de INQUA. 2006. Carta abierta del Comité Ejecutivo de INQUA. Perspectivas cuaternarias 16 (1): 1-2. (INQUA significa Unión Internacional para la Investigación Cuaternaria). Consultado el 26 de marzo de 2008.
  • Hinton, A. C. 2006. Ahorro de tiempo. BlueSci en línea. Consultado el 3 de diciembre de 2006.
  • Huybers, P. y C. Wunsch. 2005. Estimulación obligatoria de las terminaciones glaciales tardías. Naturaleza 434:491-494.
  • Kurten, B. y E. Anderson. 1980 Mamíferos del Pleistoceno de América del Norte. Nueva York: Columbia University Press.
  • Neftel, A., J. Schwander, B. Stauffer y R. Zumbrunn. 1982. La muestra de núcleo de hielo mide cinco CO atmosféricos2 contenido durante los últimos 40,000 años. Naturaleza 295:220-3.
  • Ogg, J. 2004. Descripción general de las secciones y puntos del estratotipo de límite global (GSSP). Consultado el 30 de abril de 2006.
  • Pielou, E. C. 1991. Después de la Edad de Hielo: El regreso de la vida a los glaciares de América del Norte. Chicago: University of Chicago Press.

Ver también

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