Jak poznano dzieje Ziemi?
Gdyby dzieje Ziemi porównać do doby, a teraz byłaby północ, to licząc w tej skali, pierwsze istoty człowiekowate pojawiły się ok. godziny 23.58, a Homo sapiens ok. 23.59 i 58 sekund. Bezpośrednio mogliśmy obserwować tylko ułamek ostatniej sekundy dziejów Ziemi. O tym, co było wcześniej, dowiadujemy się dzięki nauce zwanej geologią.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Animacja przedstawiająca Dimetrodona. Na czarnym tle trójwymiarowy obracający się obraz gada. Wyglądem przypomina jaszczurkę. Jest brązowy. Ma długą, wąską czaszkę o silnych szczękach. Na grzbiecie ma wielki "żagiel", powstały z niezwykle długich wyrostków kręgowych. Żagiel w kolorze różowym, wyrostki zielone.
jakie jest miejsce Ziemi w kosmosie;
z jakich warstw zbudowana jest kula ziemska;
jak zbudowana jest litosfera i jakie procesy ją kształtują.
odczytywać i interpretować tabelę stratygraficzną dziejów Ziemi;
odróżniać wiek względny od bezwzględnego skał;
objaśniać znaczenie skamieniałości w badaniu dziejów życia na Ziemi;
wyjaśniać znaczenie najważniejszych wydarzeń w dziejach Ziemi.
1. Podział dziejów Ziemi
Obecne obliczenia wykazują, że wiek Ziemi wynosi ok. 4,6 mld lat. Analiza ułożenia warstw skalnych oraz ich późniejszych deformacji pozwala wskazać, które skały lub procesy są najstarsze. Podczas badań trudno ustalić, ile lat ma dana skała, ale można stwierdzić, od których jest starsza, a od których młodsza. Rodzaj skały daje informację na temat warunków, w jakich powstawała. Jeżeli znajdują się w niej szczątki dawnych roślin lub zwierząt, czyli skamieniałościskamieniałości, to jej wiek ograniczymy do okresu, kiedy te organizmy żyły na Ziemi. W ten sposób określa się tzw. wiek względnywiek względny skał. Badając zawartość pierwiastków promieniotwórczych (metody radiometrycznemetody radiometryczne), można obliczyć, ile lat upłynęło od powstania skały, czyli wyznaczyć jej wiek bezwzględnywiek bezwzględny.
Dzięki równoczesnemu zastosowaniu wszystkich metod określania wieku skał udało się stworzyć tabelę stratygraficznątabelę stratygraficzną obejmującą całe dzieje Ziemi. Najważniejsze wydarzenia pozwoliły wyróżnić tzw. jednostki geochronologiczne. Do ustalania czasu geologicznego najczęściej używanymi jednostkami są eryery trwające dziesiątki i setki milionów lat. Wchodzą one w skład eonóweonów – najdłuższych jednostek trwających od pół miliarda do kilku miliardów lat. Mniej znaczące, ale nadal bardzo istotne wydarzenia geologiczne widoczne w skałach umożliwiły podział ery na okresy geologiczneokresy geologiczne.
Geologia zna i stosuje znacznie bardziej szczegółowe podziały dziejów Ziemi. Po wynalezieniu metod radiometrycznych możliwe stało się uzupełnienie tabeli stratygraficznej o czas trwania poszczególnych er, okresów i ich fragmentów.
Jak sterta starych gazet może być modelem warstw skalnych?
Zrozumienie, co to jest wiek względny i bezwzględny skał.
kilka lub kilkanaście starych gazet,
ołówek i kredka.
Ułóż stertę gazet. Na samym spodzie połóż najstarszą, a na górze tę najnowszą.
Po ułożeniu czterech gazet umieść na nich kredkę, a na następnych pięciu zostaw ołówek.
Pozostałe gazety ułóż według zaleconej kolejności. Niech tak powstały model posłuży ci jako pomoc w odpowiedzi na poniższe pytania.
RCZfDSI0IpBBD1 
Źródło: Roman Nowacki, licencja: CC BY 3.0.
Jak myślisz?
Jeśli gazety odkładane byłyby na stercie każda w dniu publikacji, to ołówek tkwiłby w tym stosie dłużej niż kredka, czy odwrotnie?
Sprawdź teraz daty na gazetach. Kiedy dokładnie (podaj datę) została umieszczona kredka, a kiedy ołówek na stercie?
Wyobraź sobie, że gazety to warstwy skał osadowych, a kredka i ołówek to skamieniałości. Co możesz powiedzieć o „wieku” kredki i ołówka, zanim sprawdzisz daty publikacji poszczególnych gazet?
Podsumowanie: Analizując ułożenie warstw skalnych, możemy dojść do wniosku, które skały są starsze, a które młodsze, czyli możemy określić ich wiek względny. Jeśli poznamy konkretny wiek skały, w której pozostały skamieniałe organizmy, możemy określić wiek bezwzględny tych skamieniałości.
Narysuj wykres kołowy przedstawiający całe dzieje Ziemi i podziel go na prekambr oraz ery w sposób proporcjonalny do czasu ich trwania.
Oblicz, ile procent całych dziejów Ziemi trwała każda z er. Zrób to w następujący sposób: czas trwania ery w mln lat podziel przez 4600 mln i wynik pomnóż przez 100%. Każdy 1% zamień na 3,6° na wykresie kołowym.
Najstarsze skały zostały znalezione w Kanadzie i liczą sobie 4,28 mld lat. Tymczasem w Australii i RPA udało się wydobyć najstarsze znane minerały, które pojawiły się na naszej planecie 4,4 mld lat temu. Wiek Ziemi obliczono na 4,6 mld lat, co czyni obydwa znaleziska bliskimi momentu powstania Ziemi.
Nazwy jednostek geochronologicznych zostały utworzone z greckich słów, dlatego brzmią dość obco. Po przetłumaczeniu na język polski stają się jednak jasne i zrozumiałe. Archaik znaczy najstarszy, przestarzały, proterozoik to początki życia, a paleozoik – stare życie. Mezozoik to średnie, środkowe życie, natomiast kenozoik oznacza nowe życie.
2. Co to jest skamieniałość?
Jedną z metod badania dziejów Ziemi jest poznanie ewolucji organizmów. Danych dostarcza tutaj paleontologiapaleontologia, która zajmuje się poszukiwaniami, analizami i porównywaniem szczątków oraz śladów działalności życiowej różnych organizmów zachowanych w osadach skorupy ziemskiej. W sprzyjających okolicznościach obumarłe szczątki organizmów oraz ślady ich działalności życiowej mogły zostać pokryte warstwami różnych osadów, które spowalniały ich rozkład. W dalszych procesach następowały: stopniowa mineralizacja, czyli rozkład substancji (szczątków) organicznych do prostych stałych związków nieorganicznych, i fosylizacja (skamienienie) twardych części ciała, np. skorup i muszli. Mówimy wtedy, że szczątki organizmów uległy skamienieniu, a osad zmienił się w litą skałę. Utrwalone w skałach pnie, liście lub nasiona roślin oraz skorupy, muszle, kości, a czasem odlewy miękkich tkanek zwierząt nazywamy skamieniałościamiskamieniałościami. Zachowują one zazwyczaj wiele szczegółów budowy anatomicznej danego organizmu.
Dla paleontologów najcenniejsze są skamieniałości powstałe z organizmów, które żyły w dość krótkim czasie i występowały na znacznych obszarach, czyli tzw. skamieniałości przewodnieskamieniałości przewodnie. Znalezienie ich pozwala precyzyjnie określić względny wiek skał, w których występują. Mamy wówczas pewność, że badane skały nie mogły powstać wcześniej niż zawarte w nich skamieniałości. Skoro wszystkie trylobity (niewielkie kopalne zwierzęta morskie) wymarły wraz z końcem permu i zarazem ery paleozoicznej, to w młodszych skałach na pewno ich już nie znajdziemy. Tak samo jest z amonitami lub plezjozaurami, które wymarły wraz z końcem okresu kredowego i zarazem ery mezozoicznej.
Oglądając okazy skamieniałości, ich fotografie w albumach albo w Internecie, spróbuj nauczyć się rozpoznawać niektóre skamieniałości przewodnie: trylobity, amonity oraz skamieniałości paproci, lepidodendronów, koralowców, gąbek, muszli ślimaków, skamieniałych małży, ryb lub innych organizmów.
Naukowcy bardzo chętnie wykorzystują skamieniałości do tego, by ustalić szczegóły pierwotnego środowiska życia organizmów kopalnych. Przykładowo, jeżeli w osadach reprezentujących rafy znajdziemy liczne koralowce, muszle tropikalnych ślimaków i małży, to wiemy, że mamy do czynienia z morskim, tropikalnym środowiskiem płytkowodnym o głębokości do 50 m, wysokiej przejrzystości wód, dobrym natlenieniu i pełnym zasoleniu. Dlaczego? Ponieważ organizmy budujące rafy koralowe mogą istnieć tylko w takich warunkach. Podobnie, jeżeli znajdziemy pokłady węgli, to wiemy, że musiały one powstać w środowisku lądowym, gęsto porośniętym roślinnością.
Najtwardszą część szkieletów kręgowców stanowią zęby, zbudowane z fosforanu wapnia. Często są jedyną pozostałością po zerodowanych starszych osadach. W ten sposób starsze skamieniałości czasem mogą występować w młodszych osadach. Ustalając wiek takich osadów, bierze się pod uwagę tylko najmłodsze skamieniałości.
3. Wydarzenia, które ukształtowały geologiczną historię Ziemi
Im dalej w przeszłość geologiczną, tym mniej wiemy o środowisku, procesach i zjawiskach, jakie wówczas występowały. Dzięki długoletnim badaniom i coraz lepszym metodom naukowcom udało się poznać główne wydarzenia geologicznej historii Ziemi.
W najwcześniejszej jednostce czasu geologicznego – archaiku trwającym do 2,5 mld lat temu – kształtowała się skorupa ziemska, atmosfera oraz hydrosfera. Powstały także fundamenty wszystkich kontynentów.
W proterozoiku, trwającym od 2,5 mld do ok. 540 mln lat temu, pojawiły się pierwsze prymitywne formy życia w oceanach.
W obu tych erach miało miejsce wiele orogenez, czyli ruchów górotwórczych. Łańcuchy górskie wypiętrzone w ich efekcie uległy jednak zniszczeniu wskutek procesów erozji.
W erze paleozoicznej, trwającej od ok. 540 mln lat temu do ok. 250 mln lat temu, wystąpiły dwie orogenezy, które pozostawiły ślady widoczne do dziś w postaci łańcuchów starych, silnie zerodowanych gór. Pod koniec syluru i na początku dewonu zaznaczyła swoje działanie orogeneza kaledońska, dzięki której doszło między innymi do wypiętrzenia niektórych rejonów Gór Świętokrzyskich. W karbonie i permie zachodziła orogeneza hercyńska, która w Polsce jest odpowiedzialna za geologiczne ukształtowanie się Sudetów, ale także sfałdowanie wcześniej utworzonych Gór Świętokrzyskich. W paleozoiku ewoluowały organizmy. Pojawiły się ryby oraz pierwsze płazy, które z oceanów wyszły na ląd. Szybko wykształciły się z nich gady. Na granicy er paleozoicznej i mezozoicznej wskutek gigantycznej erupcji wulkanicznej i licznych zmian klimatycznych wymarło ponad 90% wszystkich organizmów.
W erze mezozoicznej, trwającej od ok. 250 mln lat temu do 66 mln lat temu, intensywnie zachodził proces ruchu płyt litosfery i rozpadły się pierwotne masywy lądowe. Gady opanowały wszystkie środowiska, a w końcu pojawiły się pierwsze ptaki i ssaki. Prawdopodobnie uderzenie ogromnej asteroidy 66 mln lat temu spowodowało zagładę 75% wszystkich organizmów, w tym wielkich dinozaurów, gadów morskich, amonitów i wielu innych grup.
Era kenozoiczna, trwająca od 66 mln lat temu do dziś, zdominowana jest przez ruchy górotwórcze orogenezy alpejskiej (w Polsce powstają Karpaty). W erze tej przeważają ssaki i ptaki. Poważne i wielokrotne zmiany klimatyczne bardzo zmodyfikowały obraz naszej planety. W najmłodszym okresie kenozoiku, czwartorzędzie, występują naprzemiennie okresy zlodowaceń i interglacjałów, pojawił się też człowiek Homo sapiens.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Animacja ukazująca Tiktaalik – skamieniałość ryby o cechach upodabniających ją do współczesnych czworonożnych płazów. Na brązowej podstawie skamieniały szkielet. Pysk wydłużony płaski, oczy blisko osadzone, zachowane łuki skrzelowe. Masywne żebra, przednie płetwy mocne i rozrośnięte. Na górze podziałka. Wielkość szkieletu około siedemdziesiąt centymetrów.
Na mapie geologicznej świata i na mapie geologicznej Polski wskaż góry pochodzące z orogenezy kaledońskiej, góry orogenezy hercyńskiej i góry powstające w orogenezie alpejskiej.
Katastrofa naturalna na granicy er paleozoicznej i mezozoicznej jest bardzo zagadkowa. Na Syberii doszło do całej serii gigantycznych erupcji wulkanicznych, w wyniku których obszar o powierzchni co najmniej 2 mln kmIndeks górny 22 został pokryty zwartą powłoką lawy o grubości przekraczającej miejscami 4 km. Dlatego katastrofa ta, największa w dziejach życia na Ziemi, została nazwana „matką wszystkich katastrof”. Niewiele grup kręgowców ją przetrwało. Jedną z nich były gady ssakokształtne, z których później (w triasie) powstały właściwe ssaki.
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl
Animacja przedstawiająca Dimetrodona. Na czarnym tle trójwymiarowy obracający się obraz gada. Wyglądem przypomina jaszczurkę. Jest brązowy. Ma długą, wąską czaszkę o silnych szczękach. Na grzbiecie ma wielki "żagiel", powstały z niezwykle długich wyrostków kręgowych. Żagiel w kolorze różowym, wyrostki zielone.
Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DzTZFjFgV
Podsumowanie
Istnieje wiele metod określania wieku względnego skał; jedną z nich jest analiza ułożenia warstw skalnych względem siebie.
Metody radiometryczne pozwalają ustalić wiek bezwzględny skał i skamieniałości.
Tabela stratygraficzna w zwięzły sposób pokazuje dzieje Ziemi.
Paleontologia bazuje na badaniach skamieniałości, a zwłaszcza skamieniałości przewodnich.
Historia Ziemi to powtarzające się orogenezy, ruchy litosfery, zmiany klimatu i ciągły rozwój życia przerywany krótkimi okresami masowego wymierania.
*Korzystając z dowolnych źródeł (książek, atlasów, Internetu), wyszukaj informacje na temat tego, jakie warstwy geologiczne znajdują się w podłożu miejsca, w którym mieszkasz. Dowiedz się o budowie geologicznej do głębokości przynajmniej 1 tys. m i ustal, jakie rodzaje skał zalegają pod twoimi stopami i w jakim czasie powstawały.
Zapoznaj się z następującymi hasłami ze słowniczka:
eoneon
eraera
metody radiometrycznemetody radiometryczne
okres geologicznyokres geologiczny
paleontologiapaleontologia
skamieniałościskamieniałości
skamieniałości przewodnieskamieniałości przewodnie
tabela stratygraficznatabela stratygraficzna
wiek bezwzględnywiek bezwzględny
wiek względnywiek względny
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Budowa wnętrza ZiemiBudowa wnętrza Ziemi
Płytowa budowa litosfery. Ruchy górotwórczePłytowa budowa litosfery. Ruchy górotwórcze
Słowniczek
najwyższa jednostka podziału czasu geologicznego; dzieli się na ery
jednostka czasu geologicznego; jest częścią eonu i dzieli się na okresy
stosowane są do wyznaczania bezwzględnego wieku skał, skamieniałości i minerałów; do analiz wykorzystują zjawisko rozpadu promieniotwórczego niektórych pierwiastków
jednostka czasu geologicznego niższa rangą od ery
nauka zajmująca się badaniem szczątków organicznych zachowanych w postaci skamieniałości oraz śladów działalności życiowej organizmów zawartych w osadach skorupy ziemskiej
szczątki kopalnych organizmów zachowane w osadach skorupy ziemskiej; pierwotne tkanki organiczne oraz części twarde ciał (muszle, skorupy, szkielety) często ulegają skamienieniu wskutek procesów fosylizacji
skamieniałości charakteryzujące się krótkim czasem występowania (a więc małym zasięgiem stratygraficznym) i szerokim rozprzestrzenieniem geograficznym; na ich podstawie wyznacza się wiek względny
tabela prezentująca dzieje Ziemi na podstawie następstwa procesów i warstw skalnych w podziale na eony, ery, okresy, a często także krótsze jednostki czasu geologicznego; skonstruowana jest tak, że na górze są najmłodsze jednostki czasu, a na dole najstarsze; takie ułożenie naśladuje ułożenie warstw skalnych oraz liniową kolejność dziejów Ziemi, czyli od najstarszych do najmłodszych
wiek obiektu geologicznego lub wydarzenia liczony w latach (tysiącach, milionach i miliardach) od momentu powstania obiektu lub zjawiska do dzisiaj
ustala wiek obiektów lub wydarzeń geologicznych w odniesieniu do innych; pozwala na określenie, które elementy są starsze, a które młodsze, lecz nie pozwala na precyzyjne określenie ich wieku w latach
Zadania
Uzupełnij tekst.
Ułożenie osadów i ich późniejsze deformacje pozwalają określić, które .............. lub procesy są starsze. Typ skały niesie informacje o .................. , w jakich powstawała. Znajdujące się w skałach ................................ dawnych roślin lub zwierząt pozwalają ograniczyć wiek skały do okresu, kiedy te organizmy żyły na .............
Wybierz metodę badań, która pozwala na określenie wieku bezwzględnego skał.
- metoda radiometryczna
- metoda kartograficzna
- metoda z wykorzystaniem skamieniałości przewodnich
- metoda kalendarzowa
- metoda topograficzna
Spośród podanych terminów wybierz te, które są nazwami er w dziejach Ziemi.
- paleozoik
- kambr
- litosfera
- mezozoik
- kenozoik
- neogen
- czwartorzęd
- paleogen
- jura
- kreda
- trias
- ordowik
- sylur
- dewon
- perm
- paleogen
- karbon
Spośród podanych terminów wybierz te, które są nazwami okresów ery paleozoicznej w aktualnym podziale czasu geologicznego.
- paleogen
- kambr
- tlen
- mezozoik
- proterozoik
- neogen
- czwartorzęd
- prekambr
- jura
- kreda
- trias
- ordowik
- sylur
- dewon
- perm
- archaik
- karbon
- teren
Przyporządkuj nazwę okresu do nazwy odpowiedniej ery.
jura, neogen, trias, paleogen, czwartorzęd, kreda
| era mezozoiczna | |
|---|---|
| era kenozoiczna |
Uzupełnij tekst sformułowaniami z listy.
mineralizacji, archaicznej, kredowe, wieku, permskie, triasowe, kenozoicznej, orogenezami, paleozoicznej, odbitkami, roślinnymi, skamieniałościami, pozostałościami, przewodniczącymi, metamorfozy, składu chemicznego, jurajskie, magmowymi, mezozoicznej, przewodnimi
Zmineralizowane resztki lub ślady działalności życiowej organizmów nazywamy ....................................... Skamieniałości przewodnie służą do określania ...................................... skał. Trylobity są skamieniałościami ...................................... ery paleozoicznej. Amonity nie występują w skałach młodszych niż ....................................... Skamieniałości praludzi i ludzi możemy szukać tylko w osadach ery .......................................
Oceń prawdziwość zamieszczonych poniżej poglądów dotyczących wydarzeń geologicznych w dziejach Ziemi.
| Prawda | Fałsz | |
| Pierwsze organizmy pojawiły się w proterozoiku. | □ | □ |
| W erze kenozoicznej świat opanowały ssaki. | □ | □ |
| W erze paleozoicznej dinozaury opanowały wszystkie lądy. | □ | □ |
| W okresie karbońskim trwała orogeneza alpejska. | □ | □ |
| Pod koniec jury wyginęły wszystkie wielkie dinozaury. | □ | □ |