Dinàmica de la Terra: Geosfera, Atmosfera, Evolució i Impacte Humà

La Terra en Moviment: Les Tres Esferes

La Terra, igual que l’univers, està sempre en moviment, no en repòs. Els elements del planeta que tenen una dinàmica canviant són tres:

• A) L’atmosfera: capa gasosa
• B) L’hidrosfera: capa líquida
• C) La geosfera: capa sòlida

L'Atmosfera: Composició i Efecte Hivernacle

L'atmosfera és la capa de gasos que envolta la Terra. Sovint diem que l'atmosfera "està formada per l'aire". Els principals components de l’atmosfera (l’aire) terrestre són:

• Nitrogen (78,2%)
• Oxigen (20,9%)
• Argó, Diòxid de carboni i aigua (0,03 %)

Per tant, l'aire és una mescla de diferents substàncies en estat gasós.

Les capes de l’atmosfera

L'aire, és a dir, la mescla de nitrogen, oxigen, argó, diòxid de carboni i aigua (principalment) que ens envolta, només el trobem en els primers 90 km de l'atmosfera. Destaquem la Troposfera, on:

• La temperatura va descendint, ja que ens estem allunyant del focus de calor que escalfa l'aire: la Terra (recorda que als cims de les muntanyes fa més fred que a nivell del mar).
• Els gasos minoritaris de la composició de l’aire com el vapor d’aigua, el diòxid de carboni i el metà s’anomenen Gasos Hivernacle.

Aquests gasos són opacs davant la radiació infraroja que emet la Terra (calor), de manera que la retenen elevant la temperatura global de la superfície terrestre. Per tant, si variem la composició d'aquests gasos, variem l'efecte hivernacle.

Esquema sobre l’Efecte Hivernacle

La llum solar en part és reflectida per la mateixa atmosfera, però una part molt important és absorbida per la Terra i convertida en radiació infraroja. Aquesta radiació és retinguda i reflectida pels gasos hivernacle, creant un increment de la temperatura, com quan deixem el cotxe aparcat al sol i els vidres retenen i reflecteixen la llum del sol, incrementant la temperatura de l'interior del cotxe.

L’Hidrosfera i el Cicle de l’Aigua

L’hidrosfera la forma el conjunt de les parts líquides de la Terra, inclou els oceans, els mars interiors, els llacs, els rius i les aigües subterrànies del planeta.

Entre l'hidrosfera i l'atmosfera s'estableix un sistema dinàmic d’intercanvi de material i energia que produeix un dels cicles vitals de la Terra: El Cicle de l’Aigua.

1. Evaporació de l'aigua del mar i dels continents.
2. Condensació del vapor d'aigua amb la conseqüent formació de núvols.
3. Unió de les petites gotes d'aigua o dels petits cristalls de gel fins a arribar a la mida per caure, originant així precipitacions de líquids (pluges) i de sòlids (nevades).
4. L'aigua caiguda que s'infiltra nodreix els aqüífers que van a parar al mar. Una part d'ella s'acumula en llacs subterranis.
5. L'aigua caiguda que queda a la superfície nodreix rius, torrents, llacs, etc. Una part és captada per les arrels de les plantes.
6. A l'estiu es fon la neu i el gel acumulat a les altes muntanyes, que aporten noves aigües superficials.
7. Els rius i els aqüífers aporten aigua al mar tancant així el cicle.

Erosió i Sedimentació

L’aigua produeix Erosió, ja que amb la seva força desgasta la superfície de la litosfera, arrencant i desplaçant material sòlid des de les zones altes dels cursos d’aigua cap a les zones més planes on els diposita, produint el fenomen de la Sedimentació. Els sediments apareixen habitualment en els llacs o en el fons marí.

La Geosfera: Estructura i Dinàmica Interna

La Geosfera representa el conjunt del cos sòlid del planeta, per tant, està format per la litosfera o escorça terrestre i l'endosfera o massa existent sota la litosfera.

L’interior de la Terra és un gran desconegut, ja que no hi tenim accés directe per conèixer la seva composició i estructura. Però de forma indirecta podem conèixer com és aquest interior terrestre.

Així doncs, podem conèixer de què està feta la Terra gràcies a:

• La densitat de la Terra: si comparem la densitat de les roques superficials com el granit (2,2 g/cm³) amb la densitat total de la Terra (5,5 g/cm³), ens adonem que l’interior de la Terra està format per materials més densos.

L'Energia Calorífica de la Terra

L’energia calorífica de la Terra prové de l’interior i arriba a la superfície de dues maneres:

• Per conducció: la transmissió de la calor de roca a roca, des de l’interior del planeta a la superfície. Aquest viatge s’anomena Flux Tèrmic.
• Per corrents de convecció: són moviments que descriuen els materials fluids quan s'escalfen: aquests es dilaten i pugen. Quan aquests materials arriben a l’escorça terrestre es refreden degut a la baixa temperatura d’aquesta capa. Al refredar-se, els materials es contreuen i baixen fins al nucli de la Terra, on el procés tornaria a començar.

Aquesta dinàmica genera l'Energia Geotèrmica, i és la causant del moviment dels continents, els volcans, els terratrèmols, la formació de les cadenes muntanyoses, i la formació d’alguns tipus de roques.

La Teoria de la Deriva Continental de Wegener

Als inicis del segle XX, Alfred Wegener va desenvolupar la teoria de la deriva dels continents. Segons aquesta teoria, els continents van estar units en un únic supercontinent anomenat Pangea, fa 200 milions d’anys. Així doncs, durant tot aquest temps, els continents s’han desplaçat (han derivat) fins al lloc que ocupen actualment.

Descobriment clau: “La deriva dels continents, segons Wegener” PÀG. 48-49.

Wegener basà la seva teoria en una sèrie de proves que la confirmen:

1. Proves geogràfiques: Va observar les coincidències entre les formes de les costes dels continents actuals. Encaixen entre si com si fossin un trencaclosques.
2. Proves paleontològiques: Relatives als fòssils. S’han trobat fòssils similars en llocs avui molt llunyans que indiquen que aquells espais van estar units fa molt temps.
3. Proves geològiques i tectòniques: Relatives a les roques i els relleus. Actualment es pot observar que moltes cadenes muntanyoses, i el tipus de materials rocosos dels quals estan fets, tenen continuïtat física si uníssim els continents en un de sol.

Wegener no podia explicar el mecanisme d’aquest moviment dels continents, el perquè es movien.

Mecanismes de Creació del Relleu

L’escorça terrestre es troba fragmentada en grans plaques anomenades Plaques Litosfèriques. L’estudi dels fons marins va permetre als científics adonar-se que l’edat de les roques al centre de l’Atlàntic eren molt més joves.

1. El nucli escalfa prou el mantell perquè es produeixin corrents de convecció que permetin que els fluids calents (materials en estat semisòlid o líquid) es posin en moviment, pugin fins a l’escorça on es refreden i tornen a baixar per a començar de nou el cicle.
2. Aquests materials que pugen, aprofiten les esquerdes de les dorsals oceàniques per sortir a l’exterior, situades majoritàriament a les vores de les plaques litosfèriques on hi ha més activitat sísmica i volcànica. Aquesta pujada de materials que es refreden a la litosfera generen l’expansió del fons oceànic.
3. Aquesta expansió provoca que la resta de plaques en moure’s col·lisionin, s’empenyin o llisquin. Això dona lloc a diferents Fenòmens:

• Si les dues plaques que es troben llisquen lateralment una sobre l’altra, en els seus límits, es produeixen les Falles. Sovint en aquests punts es produeixen terratrèmols per la vibració de les plaques quan llisquen.

Riscos Naturals i Catàstrofes

Entenem per Risc Natural qualsevol situació o esdeveniment físic extrem on es produeix un alliberament d’energia o matèria que ocasiona danys a la població i a tot allò que aquesta població valora.

Tipus de Riscos Naturals

• Riscos deguts al cicle hidrològic.
• Riscos deguts a l’activitat sísmica.
• Riscos deguts a l’activitat volcànica.

Risc i Catàstrofe

Un Risc són els factors naturals que en una determinada zona poden produir efectes negatius. No es poden evitar, però sí minimitzar.

Una Catàstrofe són les condicions que l’home aporta a aquesta determinada zona sense tenir en compte els riscos, i per tant, en cas que es produeixin, no s'evitaran els danys. La catàstrofe es podria evitar si es tenen en compte els riscos.

Els Volcans

Els volcans són muntanyes amb una obertura a l'escorça terrestre per on surten els gasos i les roques que hi ha a l'interior de la Terra. Quan el volcà entra en erupció, treu cendra i lava (riu de materials que surten del cràter del volcà a gran temperatura).

Repetició de Contingut (Geosfera i Tectònica)

La densitat de la Terra: si comparem la densitat de les roques superficials com el granit (2,2 g/cm³) amb la densitat total de la Terra (5,5 g/cm³), ens adonem que l’interior de la Terra està format per materials més densos. L’energia calorífica de la Terra prové de l’interior i arriba a la superfície de la Terra de dues maneres:

• Per conducció: la transmissió de la calor de roca a roca, des de l’interior del planeta a la superfície. Aquest viatge s’anomena Flux Tèrmic.
• Per corrents de convecció: que són moviments que descriuen els materials fluids quan s'escalfen: aquests es dilaten i pugen. Quan aquests materials arriben a l’escorça terrestre es refreden degut a la baixa temperatura d’aquesta capa. Al refredar-se els materials es contreuen i baixen fins al nucli de la Terra, on el procés tornaria a començar.

Aquesta dinàmica genera l'Energia Geotèrmica, i és la causant del moviment dels continents, els volcans, els terratrèmols, la formació de les cadenes muntanyoses, i la formació d’alguns tipus de roques.

C.3 Els continents es mouen: la teoria de WEGENER. Als inicis del s.XX, WEGENER va desenvolupar la teoria de la deriva dels continents: Segons aquesta teoria els continents van estar units en un únic supercontinent anomenat PANGEA, fa 200 milions d’anys. Així doncs durant tot aquest temps, els continents s’han desplaçat (HAN DERIVAT) fins al lloc que ocupen actualment. DESCOBRIMENT CLAU: “La deriva dels continents, segons Wegener” PÀG.48-49. Wegener basà la seva teoria en una sèrie de PROVES que la confirmen:

1. Proves geogràfiques: Va observar les coincidències entre les formes de les costes dels continents actuals. Encaixen entre si com si fossin un trencaclosques.
2. Proves paleontològiques: Relatives als fòssils, s’han trobat fòssils similars en llocs avui molt llunyans que indiquen que aquells espais van estar units fa molt temps.
3. Proves geològiques i tectòniques: relatives a les roques i els relleus. Actualment es pot observar que moltes cadenes muntanyoses, i el tipus de materials rocosos dels que estan fets, tenen continuïtat física si uníssim els continents en un de sol. Wegener no podia explicar el mecanisme d’aquest moviment dels continents, el perquè es movien.

A) L’escorça terrestre es troba fragmentada en grans plaques anomenades Plaques Litosfèriques. B) L’estudi dels fons marins. Els científics van adonar-se que l’edat de les roques al centre de l’Atlàntic eren molt més joves. C.5 La creació del relleu.

1. El nucli escalfa prou el mantell perquè es produeixin corrents de convecció que permetin que els fluids calents (materials en estat semisòlid o líquid) es posin en moviment, pugin fins a l’escorça on es refreden i tornen a baixar per a començar de nou el cicle.
2. Aquests materials que pugen, aprofiten les esquerdes de les dorsals oceàniques per sortir a l’exterior, situades majoritàriament a les vores de les plaques litosfèriques on hi ha més activitat sísmica i volcànica. Aquesta pujada de materials que es refreden a la litosfera generen l’expansió del fons oceànic.
3. Aquesta expansió provoca que la resta de plaques en moure’s col·lisionin, s’empenyin o llisquin. Això dona lloc a diferents FENÒMENS: C) Si les dues plaques que es troben LLISQUEN lateralment una sobre l’altra, en els seus límits, es produeixen les FALLES. Sovint en aquests punts es produeixen terratrèmols per la vibració de les plaques quan llisquen.

2- Entenem per RISC NATURAL qualsevol situació o esdeveniment físic extrem on es produeix un alliberament d’energia o matèria que ocasiona danys a la població i a tot allò que aquesta població valora. A) Tipus de riscs naturals: A.1) Riscos deguts al cicle hidrològic. A.2) Riscos deguts a l’activitat sísmica. A.3) Riscos deguts a l’activitat volcànica. RISC I CATASTROFE? Un RISC, són els factors naturals que en una determinada zona poden produir efectes negatius. No es poden evitar però si minimitzar. Una CATASTROFE, són les condicions que l’home aporta a aquesta determinada zona sense tenir en compte els riscos, i per tant en cas de que es produeixin no evitaran els danys. La catastrofe es podria evitar si es tenen en compte els riscos. Els VOLCANS són muntanyes amb una obertura a l'escorça terrestre per on surten els gasos i les roques que hi ha a l'interior de la Terra. Quan el volcà entra en erupció, treu cendra i lava (riu de materials que surten del cràter del volcà a gran temperatura).

La Matèria Viva i l'Evolució

La vida està formada per tots els éssers vius (matèria viva) que viuen a la Terra. Aquests són diferents, però tenen alguns aspectes en comú:

• Capacitat de reproducció.
• Necessitat d’energia per a les seves funcions vitals.

Fotosíntesi i Tipes d'Organismes

La Fotosíntesi és el procés pel qual s’obté matèria orgànica a partir de matèria inorgànica mitjançant reaccions químiques. Aquesta matèria orgànica esdevé energia mitjançant la respiració cel·lular.

• Autòtrofs: Són els organismes que fabriquen matèria orgànica a partir de matèria inorgànica i llum solar (LES PLANTES mitjançant la fotosíntesi).
• Heteròtrofs: Són els organismes que s’alimenten de matèria orgànica prèviament elaborada.

Podem definir la vida com: VIDA = MATÈRIA + ENERGIA + EVOLUCIÓ (capacitat per adaptar-se a variacions de l’ambient i canviar).

Elements Químics Bàsics per a la Vida

Els elements químics bàsics per a la vida són el carboni i l’aigua.

Origen del Carboni

Prové de l'interior de la Terra, on es va acumular durant la formació del planeta. Surt a l’atmosfera a través dels volcans (activitat sísmica). Els volcans emeten diòxid de carboni, que els éssers vius assimilen.

L’Aparició de les Primeres Molècules Vives

Com s’explica que d’una primera matèria inert (elements) apareguessin o es formessin molècules vives primitives autoreplicables? Els científics no es posen d’acord en com van aparèixer i com van ser capaces de reproduir-se.

El Concepte d'Evolució

Proposta de definició col·lectiva de l’evolució a partir dels coneixements previs: en primer lloc apunteu idees prèvies i conceptes bàsics a la pissarra, i en segon lloc, realitzeu propostes i la redacció final de la definició.

Aquí tens una definició d’Evolució:

L’evolució és el procés de canvi que pateix una espècie durant molt de temps, degut a la competència per l’aliment i la reproducció. Els individus de cada espècie presenten una sèrie de diferències que els poden donar avantatges o desavantatges en la supervivència. Els individus amb més avantatges respecte al medi són els que sobreviuen. Aquest procés es diu Selecció Natural.

Proves que donen suport a l'evolució

Bàsicament es suporta en tres tipus de proves:

1. Proves biològiques: Si comparem la disposició dels ossos de les diferents espècies, podem observar que són molt semblants, i podem deduir que provenen de processos d’adaptació (canvis) a partir d’una anatomia comuna.
2. Òrgans vestigials: Si observem els anomenats òrgans vestigials, és a dir, aquells que actualment encara romanen però ja no tenen cap funció, també podem deduir que tenim avantpassats que pertanyen a formes de vida diferents a les actuals.
3. Estudis d'ADN: Finalment, si estudiem l’ADN, també descobrim que tots els éssers vius comparteixen el mateix sistema de transmissió de la informació genètica, tenen les mateixes proteïnes i es produeixen les mateixes reaccions químiques.

Com s’explica l’Evolució

Primer de tot cal que definim el concepte d’espècie:

Una Espècie és el conjunt d’organismes capaços de reproduir-se entre ells, que tenen descendència fèrtil. Però l’evolució ens diu que les espècies poden evolucionar en altres espècies diferents. Com és possible?

Lamarck: La necessitat crea l'òrgan

Abans de Darwin, Jean Baptiste Lamarck va proposar que les espècies canviaven (evolucionaven) davant les noves necessitats que apareixien. Segons aquest naturalista, les espècies adquirien en vida nous òrgans davant noves necessitats, que heretaven les generacions següents. Avui sabem que això és fals.

Per què les girafes tenen el coll llarg segons Lamarck?

Perquè la necessitat crea l’òrgan. Segons Lamarck, els individus tenen una tendència progressiva per millorar i adaptar-se a les condicions ambientals. Així, si les girafes es beneficien d'un coll llarg per arribar a les fulles dels arbres, se'ls hi estirarà fins a aconseguir-ho.

1. En la generació inicial, tots els individus de la població es beneficien d'allargar el coll per arribar al menjar.
2. Els fills, que ja tenen el coll més llarg, segueixen adaptant-se per a arribar a l'aliment. Això fa que el coll es segueixi estirant.
3. Els descendents de la segona generació de girafes tindran el coll més llarg que els seus progenitors. L'espècie ha canviat des que va sorgir la necessitat d'arribar a les fulles dels arbres. Si la necessitat d'arribar a les fulles altes s'atura, el procés evolutiu també s'atura.

Darwin i la Selecció Natural

Darwin explica l’evolució d’una altra manera, a partir del mecanisme de la selecció natural:

Selecció Natural: Procés que dirigeix l'evolució de les espècies, d'acord amb el darwinisme, que és la teoria evolucionista acceptada actualment.

Segons aquesta teoria, els éssers que tenen els caràcters genètics més resistents al medi, es mantenen amb vida, i per tant, aquests caràcters es transmeten de generació en generació. Els individus més resistents es reprodueixen més i transmeten aquestes característiques als seus fills.

Per què les girafes tenen el coll llarg segons Darwin?

En el passat hi devia haver girafes amb el coll curt i unes poques girafes amb el coll llarg. Les que tenen el coll llarg arribaven més amunt per alimentar-se de les fulles de les capçades dels arbres més que les que tenen el coll curt. Aleshores, les girafes de coll llarg, més ben alimentades, es podien reproduir més i passar els seus caràcters a la descendència, de manera que cada cop hi hagué més girafes de coll llarg fins que totes les girafes tingueren el coll llarg.

Neodarwinisme

Darwin no tenia encara els coneixements sobre la genètica que tenim avui dia, que sabem que és el mecanisme pel qual els caràcters o gens paterns i materns es barregen en la reproducció sexual. La unió de les teories de Darwin i de la genètica s’ha anomenat Neodarwinisme.

Explora el recurs web que tens penjat a la plataforma Moodle per assimilar bé aquests continguts i les diferències entre Lamarck i Darwin.

Evolució i Origen dels Humans

Tenint en compte les teories evolucionistes, l’origen de l’home se situa en un canvi climàtic que es produeix a l’Àfrica fa 8 milions d’anys, a causa de la modificació del relleu (aparició gran escletxa, la Vall del Rift).

Aquest canvi climàtic va transformar la selva (zona altament poblada per espècies vegetals i animals, en la qual per la frondositat hi ha poca llum) en sabana (planura en la qual la vegetació forma un estrat herbaci continu, on només trobem de forma aïllada algun arbre de poca alçada o grup d’arbustos).

Els primats que vivien a la selva van modificar els seus hàbits per sobreviure. Ara l’aliment en un espai obert necessitarà una posició bípeda, ja que la posició a quatre grapes era beneficiosa per pujar als arbres en un espai més tancat i ombrívol.

Per tant, els homínids que siguin capaços d’adoptar una postura bípeda sobreviuran sobre els que continuïn sobre la quadrúpeda.

Extincions Massives

Ara ja entenem la varietat d’espècies que poblen la Terra. Però què explica les Grans Extincions que s’han produït al llarg de la història? Són les anomenades extincions massives.

L’extinció massiva més important que coneixem va tenir lloc fa 252 milions d’anys, i provocà la desaparició del 50% de les espècies de la Terra.

La hipòtesi explicativa més recent apunta que la causa més probable fou l’anòxia o manca d’oxigen en l’aigua marina, provocada per l’escalfament de l’atmosfera degut a un augment del vulcanisme. Estem parlant d’un efecte dominó:

VULCANISME → ESCALFAMENT → ANÒXIA → EXTINCIÓ MASSIVA

Per tant, podem concloure que un canvi en la temperatura de l’atmosfera va portar a aquesta gran extinció.

Pregunta de Debat: Creus que seria possible que en l’actual context del canvi climàtic es produís una nova extinció massiva?

Elaboració Fitxa 1 sobre l’extinció dels dinosaures i visualització a l’aula o el Moodle del vídeo “La extinción de los dinosaurios”. Treball plataforma Moodle.

Impactes Ambientals de l'Activitat Humana

Els Impactes Ambientals de l’home sobre el planeta són desequilibris generats per les accions humanes sobre el medi, degut a l’obtenció de matèries primeres, d’aliments, d’energia... La font d’aquests desequilibris és un model de consum insostenible.

Preocupació pel Canvi Climàtic

Es parla molt sobre el canvi climàtic, però realment ens preocupa? Omple les planes del diari o és una qüestió que encara veiem llunyana? Per investigar aquesta qüestió et proposem un treball d'investigació sobre aquest tema:

Treball de Recerca: Ens preocupa el canvi climàtic? Trobareu les instruccions de com fer el treball penjades a la plataforma Moodle.

Altres Impactes Ambientals

A més del canvi climàtic, trobem altres impactes com:

• La pluja àcida.
• La biocontaminació.
• L’acumulació de residus sòlids.
• Els cada cop més habituals accidents ambientals fruit del transport de substàncies nocives, la producció industrial i altres activitats com els incendis.