1

Paleogeografia Cuaternarului Profesor:Ciprian Margarint

2013

2

Programa analitică a cursului Săptămâna I: Introducere. Terminologie. Caracteristici generale ale Cuaternarului. Probleme de geocronologie. Probleme metodologice generale. Săptămâna II: Metode moderne de investigare şi datare. Metoda izotopilor oxigenului, a radiocarbonului, tefrocronologică, varvelor, dendrocronologică etc. Săptămâna III: Limitele Cuaternarului. Subdiviziunile Cuaternarului. Săptămâna IV: Variaţii climatice cuaternare. Cauzele instalării glaciaţiunilor. Modelul clasic alpin. Manifestare pe teritoriul Europei (Alpi, Carpaţi). Săptămâna V: Manifestarea glaciaţiunilor în Asia, America de Nord, America de Sud, Africa şi Australia. Glaciaţiunea din Antarctida. Săptămâna VI: Modificări cuaternare ale Hidrosferei. Fluctuaţiile nivelul Oceanului Planetar. Evoluţia reţelei hidrografice. Săptămâna VII: Mişcări tectonice în Cuaternar. Vulcanismul. Caractere litologice ale depozitelor cuaternare (depozite marine, depozite continentale). Săptămâna VIII: Depozitele de loess şi loessoide. Geneză, repartiţie geografică, însuşiri, diferenţieri regionale. Paleosolurile. Săptămâna IX: Evoluţia vegetaţiei în cuaternar. Componenţă, dinamică latitudianală şi altitudinală, repartiţie geografică. Săptămâna X: Evoluţia faunei în cuaternar. Proboscidienii pe teritoriul Europei, Americii şi Asiei. Fauna de mamifere mari pe teritoriul României Săptămâna XI: Originea şi evoluţia omului. Primatele precursoare. Australopitecii. Genul uman. Săptămâna XII: Arhantropii. Paleoantropii. Neoantropii. Dinamica spaţială a acestora. Reconstituirea comportamentului uman in relaţie cu mediul. Săptămâna XIII: Cultura materială în Cuaternar. Arheoliticul. Paleoliticul. Neoliticul. Săptămâna XIV: Privire generală asupra evoluţiei societăţii omeneşti. Arta, religia, limbajul.

3

Curs nr. 1.

Introducere. Terminologie. Caracteristici generale ale Cuaternarului

Ultima parte a evoluţiei geosistemului este cunoscută sub denumirea de Cuaternar. Actuala înfăţişare a planetei noastre se datorează în foarte mare măsură evoluţiei şi definitivării cuaternare a componentelor geosistemice. Ca desfăşurare temporală, Cuaternarul reprezintă aproximativ a 1800-a parte din întreaga

evoluţie a Terrei însă modificările produse în acest scurt timp au avut rol decisiv în individualizarea continentelor şi a bazinelor oceanice actuale, reliefului marilor câmpii de acumulare şi a celor mai importante lanţuri muntoase, în individualizarea covorului vegetal şi de sol. Acum cca. 2,4-2,3 milioane de ani apare primul reprezentant al genului uman, Homo habilis (omul îndemânatic, abil), care foloseşte în mod sistematic unelte în principal pentru procurarea hranei. Resturile acestei specii au fost descrise de Mary şi Louis Leakey dupa cercetările efectuate în anii 1962-1964 pe teritoriul Tanzaniei.

4

În cadrul acestor evenimente petrecute în istoria geologică recentă a Pământului, două se detaşează evident. În primul rând este vorba de o evoluţie diferită a climei globului terestru, care au dus la instalarea pentru diferite perioade de timp a glaciaţiunilor, Un al doilea element care a modificat substanţial geosistemul a fost apariţia speciilor genului uman respectiv apariţia societăţii omeneşti. Acestea au constituit criterii definitorii ale perioadei Cuaternare. Unii autori includ, de asemenea, ca trăsătură caracteristică şi chiar definitorie a Cuaternarului şi extincţia

unor reprezentanţi importanţi ai megafaunei de mamifere. Alternanţa perioadelor calde, interglaciare, cu cele reci, glaciare au influenţat fundamental evoluţia geosferelor terestre: litosfera, hidrosfera, biosfera. Modificările tuturor acestor componente au direcţionat evoluţia omului şi a societăţii umane. Astfel acestea au influenţat: dinamica populării spaţiilor continentale şi insulare, marile migraţii respectiv asigurarea principalelor surse de supravieţuire, diferenţierile rasiale care încep să se manifeste de la apariţia subspeciei umane actuale, acum cca. 200.000 BP, Homo sapiens sapiens. Acest termen, de om înţelept, a fost introdus de Carl Linnaeus, savantul suedez considerat părintele clasificării taxonomice a lumii vii.

Întrepătrunderea acestor evenimente a dus la apariţia unui sistem complex care nu a mai caracterizat planeta noastră în trecutul geologic. Pentru prima dată acţiunea voită şi planificată a unui grup de vieţuitoare are puterea de a întoarce simţitor influenţa asupra corpului ceresc pe care îl populează.

Terminologia utilizată în prezent în Paleogeografia Cuaternarului este deosebit de variată, consecinţă directă a caracterului interdisciplinar al cercetării acestei perioade. Fiind în mare măsură asociat cu fenomenul glaciar datorat fluctuaţiilor climatice din ultimele 2,6 milioane de ani, o serie întreagă de termeni îi datorăm şi celor care au identificat şi studiat diferitele componente ale Teoriei Glaciare.

Termenul de Cuaternar a fost folosit începând din sec. al XVIII-lea, fiind utilizat însă, cel puţin până la jumătatea sec. al XIX-lea sub înţelesuri relativ diferite, în principal din cauza criteriilor variate de definire (litologice, faunistice, antropologice).

5

Termenul Cuaternar apare pentru prima dată asociat depozitelor geologice în secolul al XVIII-lea, fiind introdus de inginerul de mine Giovanni Arduino (1714-1795), unul din fondatorul stratigrafiei şi al cronologiei stratigrafice.

În lucrarea Due lettere sopra varie osservazioni naturali dirette al prof. A. Vallisnieri (1759), el propunea, pe baza cercetărilor de pe teritoriul Peninsulei Italice, împărţirea trecutului în patru ordine (ere), după caracterele geologice ale rocilor: Primar ă (rocile cristaline ce constituie partea profundă a regiunilor montane, fără resturi fosile), Secundară (roci de natură calcaroasă, marnoasă, cu intercalaţii de roci eruptive, caracteristice domeniului alpin), Terţiară (roci consolidate, calcare, gresii, marne, cu resturi bogate de faună marină şi intercalaţii de cărbuni fosili, extinsă în regiunile prealpine şi appenninice) şi Cuaternară (depozitele cele mai recente, neconsolidate, mâluri, nisipuri şi pietrişuri, situate cu precădere în lungul văilor şi în câmpiile aluviale). – EHEP, p.1247.

6

În anul 1823, W. Buckland, reprezentant de seamă al teoriei catastrofiste, introduce termenul diluvium pe care îl sinonimizează cu „potopul biblic”1. Diluvium-ului îi sunt atribuite depozitele eterogene care acoperă în special platourile interfluviale, separându-le de cele ale alluvium-ului (depozitele care se formează în prezent la partea inferioară a reliefului, prin procese predominant fluviale şi lacustre).

În 1829, J. Desnoyers argumentează stratigrafic şi paleontologic depozitele cuaternare din bazinul Parizian, demonstrând individualitatea unor strate mai noi decât cele Pliocene2 (o parte a depozitelor cuaternare descrise de acest autor vor fi ulterior incluse Pliocenului). Una din primele lucrări de ansamblu asupra acestei perioade a fost publicată de Henri Reboul (1763-1839) în anul 1833: „Géologie de la période Quaternaire”, în care, termenului de cuaternar i se dă o accepţiune faunistică. Autorul distinge depozitele cuaternare, cu un conţinut de resturi de plante şi animale care se găsesc şi în prezent, faţă de cele terţiare, cu conţinut fosilifer ale unor specii extinse în cea mai mare parte (M. Klemun, 2008, HofGQ).

1 William Buckland (1784-1856) este numit profesor în 1812 si reuşeşte, 7 ani mai târziu, să introducă

Geologia drept disciplină de studiu la Universitatea Oxford, bastion al bisericii din Anglia acelor vremuri. Studiind comparativ depozitele din peşterile de pe actualele teritorii ale Germaniei şi Marii Britanii, publică în 1823 lucrarea Reliquae Diluvianae – Observations on the organic remains

contained in caves, fissures, and diluvial gravel, and on other geological phenomena, attesting the

action of an universal deluge. El arată că geologia, ca şi alte ştiinţe, era compatibilă cu convingerile religioase conform cărora, într-o perioadă nu prea îndepărtată de cea menţionată în Biblie, s-ar fi produs fenomene diluviene de foarte mare amploare, la scară globală, într-un interval relativ scurt de timp. Argumentele lui erau centrate pe mai multe realităţi, şi anume: distribuţia depozitelor eterogene la nivelul tuturor nivelelor reliefului; numeroasele văi adâncite şi canioane, forme care nu ar putea să se formeze în actualele condiţii morfogenetice; dovezile geologice ale extincţiilor de la sfârşitul pliocenului.

2 În lucrarea Observations sur un ensemble de dépôts marins plus récents que les terrains tertiaires du bassin

de la Seine, et constitutant une formation géologique distincte; précédées d’un aperçu de la

nonsimultanéité des bassins tertiaires, Jules Pierre François Stanislaus Desnoyers (1801-1887), unul din întemeietorii Societăţii Geologice din Franţa, distinge, pentru teritoriul dintre Sena şi Loara, trei succesiuni litologice distincte: a) depozite nisipo-marnoase (Faluns miocènes de la Touraine); b) depozite de apă dulce, pe care le atribuie Diluvium-ului; c) depozitele recente

7

În 1839, geologul scoţian Charles Lyell introduce termenul de pleistocen, desemnând astfel o epocă recentă caracterizată prin depozite cu o faună de moluşte marine care sunt identice într-o proproţie de peste 90% cu cele actuale.

În 1847, Paul Gervais utilizează termenul de Holocen, pentru a desemna perioada postglaciară sau subactuală. Termenul de Cuaternar a fost popularizat de către Adolphe Morlot în 1854 (acest autor recunoaşte în 1856 două glaciaţii pe teritoriul Elveţiei) dar a fost oficializat abia în 1888 în cadrul Congresului Geologic Internaţional de la Bologna.

8

Curs nr. 2. Pentru Cuaternar sau pentru diferite intervale ale sale, ale au fost utilizaţi diverşi termeni care însă nu s-au impus în timp. Astfel, în literatura de specialitate se mai pot întâlni diferiţi alţi termini, cum ar fi perioada glaciară, perioada homozoică, perioada antropogenă, perioada antropiană ş.a.m.d. Noi vom utiliza terminologia adoptată de INQUA (International Union for Quaternary Research) şi IGU (International Union of Geological Sciences), respectiv ale Subcomission on Quaternary Stratigraphy (SQS). INQUA este o organizaţie fondată în 1928 de oamenii de ştiinţă care doreau să cunoască şi să înţeleagă schimbările mediului din timpul perioadelor glaciare prin intermediul cercetărilor interdisciplinare.

Publicaţii: Quaternary International şi Quaternary Perspectives. Legături: http://www.inqua.org/links.html În perioada 2001-2004, în cadrul INQUA, au activat următoarele comisii: radiocarbon, glaciaţii, paleohidrologie, holocen, evoluţie umană şi paleoecologie, loess, neotectonică, paleoclimat, scimbări ale nivelului marin şi evoluţie costieră, stratigrafie şi tefrocronologie şi vulcanism. În prezent activează un număr mai redus de comisii şi anume: Procese costiere şi marine, Paleoclimat, Om şi biosferă, Stratigrafie şi Cronologie şi procese terestre. Aceste comisii au drept scop efectuarea de cercetări pe baza unor proiecte, cum ar fi: bugetul carbonului în perioade glaciare şi interglaciare în cadrul boisferei continentale, Vulcanismul din pleistocenul târziu şi climatul din Dryas, dinamica gheţarilor în Marea Baltică în timpul ultimei glaciaţii ş.a.m.d. Dăm aceste exemple în scopul definirii cât mai precise a obiectului de studiu al Paleogeografiei Cuaternarului. Faţă de alte ramuri ştiinţifice, obiectul nostru de studiu este extrem de complex, având un caracter atât teoretic, fundamental, cât şi unul aplicativ, extrem de important. Ne referim la importanţa cercetărilor care privesc cunoaşterea unor probleme de mare actualitate, cu sunt: înţelegerea relaţiilor ce se stabilesc între producerea fenomenelor naturale şi schimbările climatice globale, ultramediatizata “Global Change”, deşertificarea, fenomene de tip El Nino (un current marin cald din vestul Oceanului Pacific care apare imediat după perioada Crăciunului) şi consecinţele sale în planul apariţiei fenomenelor meteorologice extreme la scară planetară, concentraţia bioxidului de carbon din atmosferă, retragerea gheţarilor, variaţiile nivelului Oceanului Planetar, ploile acide şi efectul de seră, diminuarea stratului de ozon ş.a.

9

Probleme de geocronologie În Geologie şi Paleogeografie se face apel la aşa-numitele unităţi litologice, care se disting doar după tipul de roci la care se face referinţă. Unitatea de bază este formaţiunea, care este un complex de roci cu unele trăsături comune, de exemplu, formaţiunile de fliş, formaţiunile recifale ş.a. În cadrul formaţiunilor se individualizează orizonturile, acestea fiind alcătuite din roci distincte. După conţinutul în resturi fosile, se pot separa unităţile biostratigrafice. Astfel de unităţi sunt biozonele, care sunt caracterizate prin prezenţa sau dominanţa unor anumite specii fosile sau cronozonele, care sunt biozone definite pe criterii cronologice. Cele mai utilizate sunt însă unităţile cronostratigrafice. Unitatea fundamentală stratigrafică este etajul, căruia îi corespunde, ca unitate de timp, vârsta. Fiecare etaj are un stratotip, adică stratul care a stat la baza definirii lui pentru prima dată şi care, în general, poartă denumirea localităţii pe raza căreia se găseşte (ex.: stratele de Hangu, stratele de Lepşa, stratele de Sinaia, Tarcău etc.).

Pentru trasarea limitei Pliocen/Pleistocen a fost utilizat stratotipul de la Vrica (4 km sud de Crotone, Calabria), confirmat la al 18-lea Congres Geologic Internaţional (Londra, 1948). În cadrul acestui stratotip este evidenţiată în cadrul unei secţiuni o deteriorare climatică asociată debutului Cuaternarului. De asemenea, s-a constituit o ierarhie a subdiviziunilor cronostratigrafice şi a celor geocronologice, care se află în relaţie directă. Astfel, dacă la nivelul diviziunilor geocronologice avem ierarhia: eră, perioadă, epocă, vârstă, la nivelul diviziunilor cronostratigrafice avem: grupa, sistemul, seria şi respective etajul. În paleogeografie, cele mai utilizate sunt diviziunile geocronologice, care permit aprecierea vârstelor. Pe baza succesiunilor cu un conţinut de fosile diferenţiat, ţinându-se cont şi de marile cicluri tectono-magmatice şi de evoluţia speciilor de plante şi animale, trecutul geologic postproterozoic a fost împărţit în ere: primară (Paleozoic), secundară (Mezozoic), terţiară (Neozoic) şi, în opinia unui număr destul de mare de cercetători, cea cuaternară. O altă parte a cercetătorilor nu consideră cuaternarul ca o eră, ci doar ca o perioadă a erei terţiare. De asemenea, în ultima vreme, terţiarul şi cuaternarul sunt privite ca două perioade ce alcătuiesc împreună cea de-a treia era, numită Cenozoic. La rândul lor, perioadele au fost subdivizate în epoci.

10

O serie întreagă de evenimente petrecute în ultima parte a evoluţiei Pământului au lăsat urme evidente care pot fi, în momentul de faţă, cercetate, interpretate şi corelate la scară regională şi globală. Acestea privesc:

1. Înregistrări biostratigrafice: referitoare la schimbări ale faunei şi florei cuaternare, cum sunt: evoluţia speciilor de la cele microscopice la mamiferele de talie mare, extincţia unor specii sau grupuri de specii, migraţia şi dispersia acestora.

2. Înregistrări climatostratigrafice, care au ca puncte centrale depozitele glaciare din Europa centrală şi cele de la latitudini mijlocii ale Americii de Nord

3. înregistrări ale secvenţelor sedimentelor oceanice şi raportul dintre izotopii

oxigenului

4. Înregistrări morfostratigrafice referitoare la sedimente glaciare, sedimente fluviale, fluctuaţii ale nivelurilor lacurilor şi sedimentelor corespondente, schimbări ale nivelului marin

5. Înregistrări pedostratigrafice referitoare la succesiuni de niveluri de soluri fosile în alternanţă cu depozite de loess

11

6. Înregistrarea secvenţelor tefrocronologice: Toba (75 mii ani), Yellowstone (640 mii ani)

7. Înregistrarea schimbărilor de polaritate ale câmpului magnetic terestru pe baza căreia este definită în momentul de faţă perioada Cuaternară. În relaţie cu aceste schimbări de polaritate a fost întocmită scara geomagnetică.

12

Curs nr. 3. Scara paleomagnetică

Câmpul magnetic terestru este produs de curenţii de convecţie termică dezvoltaţi în

partea externă a nucleului Terrei (între 3000 şi 5000 km în interior) unde materia se află în stare topită, la temperaturi de 2500-3000oC.

Acesta suferă modificări continue, a căror periodicitate este cuprinsă între câteva milisecunde (variaţii diurne şi furtuni magnetice) şi câteva zeci de mii sau chiar milioane de ani, acestea din urmă fiind cunoscute şi sub denumirea de inversiuni de polaritate.

Acestea fluctuaţii ale câmpului magnetic includ schimbări ale principalelor componente ale acestuia, care se pot măsura, anume ale declinaţiei, înclinării şi intensităţii câmpului magnetic.

13

Din punctul de vedere al polarităţii câmpului magnetic, timpul geologic a fost împărţit într-o succesiune de epoci magnetice, care, pentru ultimele 4 milioane de ani, au fost: epoca Gilbert (între 4-3,4 milioane ani) cu polaritate inversă, epoca Gauss (între 3,4-2,58 milioane ani) cu polaritate normală, adică cea actuală, epoca Matuyama (între 2,58-0,73 milioane ani) şi epoca Brunhes care se continuă şi în prezent.

În cadrul acestor epoci, pentru intervale scurte de timp, s-au înregistrat numeroase alte abateri ale polarităţii proprii unei anumite epoci, cunoscute şi sub numele excursii geomagnetice.. Astfel, în cadrul epocii Brunhes, s-au înregistrat două inversiuni de scurtă durată, în care polaritatea a fost inversă, şi anume inversiunea Laschamp, acum cca. 40.000 ani şi inversiunea Blake, acum 110.000-120.000 ani în urmă. În timpul epocii Matuyama s-au înregistrat inversiunile Jaramillo (între 900.000 şi 970.000 ani), Gilsa (acum 1.550.000 ani), Olduvai (acum 1,67-1,87 milioane de ani) şi Réunion 1 şi 2, acum cca. 2,1 milioane de ani. Aceste inversiuni de polaritate (cunoscute şi sub numele de eventuri geomagnetice) constituie elemente de un real folos în stabilirea unor orizonturi reper în cadrul depozitelor detritice sau de precipitare chimică. Acest lucru este posibil datorită conservării orientării mineralelor feromagnetice (goethit, magnetit, hematit etc.) din momentul în care au fost depuse, în funcţie de caracteristicile câmpului magnetic din acel moment, putându-se aplica astfel în studiul rocilor vulcanice şi sedimentare.

O altă formă a scării geocronologice este cea care precizează vârsta absolută în ani a formaţiunilor stratigrafice, fiind astfel mult mai utilă. În acest caz, este necesară stabilirea unui reper, faţă de care să se raporteze începerea numărării anilor. Uneori se recurge la reperul foarte larg uilizat şi în alte domenii, respectiv începutul erei noastre (e.n.) care coincide cu naşterea lui Hristos. De aici, numărarea începe în două sensuri, respectiv era noastră (e.n., “AD” sau Anno Domini) sau înaintea acestui reper î.e.n., î. Hr, BC (before Christ). Pentru a avea un singur sens de numărare, se mai utilizează ca reper prezentul, exprimându-se astfel numărul de ani înainte de prezent, notându-se B.P. (Before Present). Însă,

14

din cauza faptului că acest prezent evoluează continuu, în mod convenţional, s-a stabilit că acest prezent ar fi anul 1950. A fost ales acest an deoarece atunci se ajunsese ca proporţia radiocarbonului din atmosferă să scadă cu 7%, datorită eliberării unei mari cantităţi de carbon stabil, sub formă de bioxid de carbon, datorită intenselor arderi de combustibili fosili. După 1960, datorită numeroaselor experienţe nucleare, proporţia radiocarbonului creşte cu 100%. Având în vedere aceste modificări bruşte, s-a admis ca reper anul 1950.

Metode de datare folosite în Paleogeografia Cuaternarului

Cuaternarul reprezintă cea mai recentă perioadă pentru care se pot realiza datări ale stratelor geologice precum si ale diferitelor obiecte sincrone pe care acestea le conţin. Specific şi în acelaşi timp de mare utilitate în acest demers este că pe parcursul Cuaternarului, suprafaţa terestră a fost acoperită succesiv de întinse calote glaciare, în timpul răcirilor climatice care au caracterizat perioadele glaciare. Aceste răciri s-au intercalat cu perioade interglaciare, mai scurte ca durată, în care temperaturile, la latitudini medii şi mari, erau cel puţin la nivelul celor din prezent.

Una din principalele probleme ale cercetării perioadei Cuaternare este reprezentată de stabilirea momentelor caracteristice ale acestui ciclu ale schimbărilor climatice şi ale efectelor pe care le-au avut asupra mediului geografic. Pentru evidenţierea episoadelor climatice, pentru estimarea ratei multitudinii proceselor geologice şi geomorfologice şi până la determinarea vârstei diferitelor unelte sau produse culturale realizate de om, este necesară stabilirea unei cronologii a tuturor acestor evenimente.

Etape în dezvoltarea metodelor de datare

Abordările timpurii în datarea trecutului sunt strâns legate cu încercările de stabilire a vârstei Pământului. Între cele mai vechi scrieri legate de acest aspect sunt cele din lumea antică grecească, în care ideea timpului infinit reprezenta un adevărat laitmotiv. Acesta este în mare măsură interpretat în prezent ca apropiindu-se mult de teoria expansiunii universului din zilele noastre.

Aceste prime abordări contrastează însă puternic cu cele care au marcat perioada post-renascentistă din Europa când gândirea biblică plasează creaţia lumii acum cca. 6000 de ani înainte de prezent, sfârşitul acesteia urmând să se petreacă în următoarele câteva puţine secole. Această cronologie excesiv de restrânsă a istoriei Pământului se datorează studiului Bibliei a lui James Ussher, care, în 1654 îşi publică concluziile: Pământul a fost creat în ziua de duminică, 23

15

Octombrie, anul 4004 BC, ora 9,00, omul şi alte vieţuitoare apărând în vinerea care a urmat. Un alt eveniment consemnat în Vechiul Testament, potopul, s-ar fi produs 1656 ani mai târziu, între 2349 şi 2348 BC. Departe de a fi un fanatic fundamentalist, cum a fost considerat în numeroase cazuri, Ussher a fost mai degrabă un personaj sclipitor al zilelor pe care le-a trăit.

Această perspectivă a vârstei Pământului este, un secol mai târziu, zdruncinată de teoria uniformitaristă a lui James Hutton. Interpretarea trecutului prin prisma celebrei fraze „present is the key to the past”, rebalansează concepţiile către o mult mai îndelungată scară a timpului formării Pământului şi a longevităţii proceselor geologice, Hutton negăsind vestigii ale începutului şi nici perspective ale sfârşitului.

Până în secolul al XX-lea nu au fost argumente pentru a se putea determina viteza trecerii timpului geologic şi implicit determinarea vârstei planetei noastre. Între abordările ştiinţifice, putem prezenta pe cele elaborate de o serie de naturalişti, în secolele XVIII şi XIX:

- William McClay, care, în 1790 publică un studiu asupra ratei de retragere a abruptului Cascadei Niagara, în urma căruia el atribuia Pământului o vârstă de 55.440 ani.

- Lordului Kelvin, care, în 1897 considera că iniţial Pământul era în stare topită, şi, calculând rata de răcire prin procese de conducţie şi radiaţie pe baza legilor termodinamicii estimează vârsta Pământului la 24-40 milioane de ani; nu era cunoscut la acea dată că planeta noastră are o sursă proprie de energie şi anume dezintegrarea radioactivă.

- În 1899, John Joly, calculează cantitatea de sodiu din întreaga masă a Oceanului Planetar împărţind-o la cantitatea adăugată anual în urma eroziunii rocilor, ajungând la o vârstă de 90-100 milioane de ani

În această atmosferă a incertitudinii geocronologice, Louis Agassiz introduce ideea revoluţionară a Teoriei Marii Glaciaţiuni, în anul 1837, marcând astfel naşterea ştiinţei moderne a Cuaternarului. Receptată iniţial cu scepticism în lumea geologilor, către începutul sec. al XX-lea câştigă teren teoria glaciaţiunilor repetate, în număr de 4 atât pentru continentul european cât şi cel nord-american. Încadrarea temporală a acestor evenimente rămâne încă necunoscută.

O primă încercare de stabilire a cronologiei glaciar-interglaciar a

fost realizată de geologii germani Albrecht Penck şi Eduard Bruckner, pe baza grosimii stratelor dezagregate de agenţii externi şi calcularea intensităţii eroziunii în partea nordică a Munţilor Alpi, pentru a calcula durata interglaciarelor. Pe această bază ultimului interglaciar îi este atribuită vârsta de 60.000 ani iar penultimei, de 240.000 ani, durata Cuaternarului fiind estimată la cca. 600.000 ani.

16

Ulterior, pe baza Teoriei Astronomice a Oscilaţiilor Climatice, enunţată la sfârşitul sec. al XIX-ea de James Croll şi aprofundată matematic de Milutin Milankovic, în anii 30, Cuaternarului i se atribuie o durată de 1 milion de ani, această vârstă fiind considerată ca fiind cea mai potrivită la nivelul primei jumătăţi a secolului XX.

În timp ce cronologia glaciaţiunilor Alpilor era în plină dezvoltare, în prima parte a sec. al XX-lea, apar şi primele încercări de elaborare a unei scări dedicate ultimei deglaciaţii, utilizându-se sedimentele laminate interpretate ca reflectând ciclurile anuale de sedimentare. Cunoscute sub numele de varve, acestea reprezintă încă o metodă de bază utilizată şi în prezent în cronologia Cuaternară.

Unele din cele mai timpurii studii, realizate în sedimentele lacustre din lacurile din

Elveţia, estimau ultimul maxim glaciar între 16.000 şi 20.000 ani în urmă, rezultate care nu sunt cu mult diferite faţă de datările obţinute prin metodele avansate din prezent. Cea mai importantă lucrare a fost realizată în Scandinavia de Gerard de Geer (1912) reprezentată printr-o scară de mare precizie, în ceea ce priveşte retragerea calotei fenoscandinave, întinsă la peste 12.000 ani.

Tot la începutul sec al XX-lea apare altă metodă de datare şi aceasta foarte larg răspândită şi în prezent: dendrocronologia (tree-ring dating). Cercetarea inelelor de creştere a arborilor şi relaţiile cu condiţiile climatice (disciplină cunoscută astăzi sub numele de dendrocronologie) a debutat în Evul Mediu, unele dintre acestea fiind consemnate în scrierile lui Leonardo da Vinci (1452-1519). Bazele dendrocronologiei moderne au fost realizate de astronomul american Andrew Douglas, care leagă creşterea inelelor arborilor de cercetările istorice şi climatologice. În prezent sunt cunoscute numeroase scări dendrocronologice, elaborate pentru specii arboricole şi regiuni diferite: pentru stejarul european cronologia a fost extinsă până la 10.400 ani BP iar pentru Pinus longaeva din America de Nord până la peste 8400 ani BP.

Edificarea cronologiei de mare precizie a Cuaternarului se suprapune celui de-al doilea

război mondial, sau mai bine zis, imediat după acesta. Este descoperită dezintegrarea unor elemente radioactive şi apoi, posibilitatea ca în baza cunoaşterii perioadei de înjumătăţire a unor atomi, să se realizeze datări de vârste absolute. Această etapă debutează cu cercetările lui Willard

17

Libby care înfiinţează primul laborator de datare cu radiocarbon, în 1948, la Universitatea din Chicago.

După anii 50 şi 60 sunt elaborate şi alte metode radiometrice, pe baza avansului tehnologic şi a desluşirii proceselor de dezintegrare radioactivă. Acestea includ: seria izotopilor de uraniu şi datarea prin metoda potasiu-argon. O altă serie de metode au fost dezvoltate pe baza efectelor expunerii la radiaţii a unor minerale sau a altor materiale cum sunt termoluminiscenţa, urmele de fisiune şi rezonanţa electronică de spin.

În anii 60 şi 70 biologia moleculară a permis cunoaşterea schimbărilor post-mortem din structura proteinelor (geocronologia aminoacizilor). În aceeaşi perioadă dezvoltarea tehnologiilor forării în sedimente oceanice şi în gheaţa calotelor au permis reconstituiri remarcabile pe secvenţe lungi de timp ale condiţiilor de sedimentare.

Ultimele două decenii ale sec al XX-lea se caracterizează printr-o serie întreagă de inovaţii tehnologice care au condus atât la extinderea perioadelor de aplicabilitate a metodelor existente şi, de asemenea, la o creştere semnificativă a preciziei vârstelor obţinute.

Un pas major l-a constituit dezvoltarea acceleratoarelor de particule, care, pe de o parte a revoluţionat datarea pe baza metodei radiocarbonului, iar pe de alta, a făcut posibilă tehnica datării pe baza nuclidelor cosmogenice. Tot în această perioadă sunt realizate cronologii de mare precizie ale calotelor Groenlandeză (GRIP, GISP2) şi Antarctică (Vostok şi EPICA).

Aceste variate inovaţii şi dezvoltări tehnologice demonstrează că ştiinţa Cuaternarului dispune în prezent de un spectru deosebit de larg al tehnicilor de datare, de neconceput cu o generaţie două în urmă, capabile să determine evenimente extinse pe scara timpului de la un an la milioane de ani. Este dificil de estimat, însă previzibil în mare măsură, gradul în care Ussher şi-ar fi reconsiderat ideile referitoare la aprecierea sa de doar 6000 de ani a vârstei Pământului. Dacă ar fi avut rezultatele tuturor acestor metode la îndemână, pe care atunci nici nu avea cum să şi le imagineze, cu siguranţă că şi-ar fi schimbat convingerile referitoare la vârsta planetei noastre.

18

Curs 4 Precizie şi exactitate în datare Calitatea determinării unei anumite vârste se apreciază prin intermediul a două criterii ce

caracterizează orice măsurătoare. Acestea sunt precizia şi exactitatea. În practică, la interpretarea diferitelor datări aceste două caracteristici sunt esenţiale.

Exactitatea unei măsurători se referă la gradul de corespondenţă dintre valoarea

adevărată şi valoarea obţinută în urma datării prin diferite metode. Această noţiune se află în strânsă relaţie cu propagarea erorilor sistematice în timpul măsurătorii.

Precizia se referă la posibilitatea de a măsura o anumită valoare la nivelul unor subunităţi de măsură din ce în ce mai reduse ca valoare. Reprezintă incertitudinea statistică asociată oricărei analize fizice sau chimice utilizate la determinarea vârstelor.

Toate metodele prezintă propriile seturi de probleme asociate acestor două noţiuni. Incertitudinea datărilor poate fi exprimată statistic, fiind un indicator esenţial în interpretarea oricărei datări.

Metodele de datare, în funcţie de categoria de vârste determinate, se împart în metode de datare de vârste absolute (când se deteremină vârsta efectivă în ani) şi metode de datare de vârste relative (când se încearcă echivalări ale unor comportamente similare faţă de condiţiile depoziţionale) În prezent sunt cunoscute şi aplicate numeroase metode:

1. Metode radiometrice, bazate pe dezintegrarea radioactivă a diferiţilor izotopi cu astfel de proprietăţi: metoda radiocarbonului, metoda potasiu/argon, metoda seriei izotopilor de Uraniu, a nuclidelor cosmogenice, plumb 210, cesiu 137, termoluminiscenţa, rezonanţa electronică de spin, metoda urmelor de fisiune;

19

2. Metode bazate pe creşteri anuale: dendrocronologia, metoda varvelor, metoda lichenometrică, metoda depozitelor stratificate de gheaţă, metoda speleotermelor, creşterea coralilor/moluştelor

3. Metode de datare relativă: dezagregarea rocilor, hidratarea obsidianei, metode pedogenetice, datarea chimică a resturilor osoase, diageneza aminoacizilor;

4. Metode de echivalare a vârstelor: metoda analizei izotopilor oxigenului, metoda tefrocronologică, paleomagnetismul globului terestru şi metoda paleosolurilor

Metodele radiometrice permit determinarea vârstei anumitor evenimente indiferent de

condiţiile paleogeografice în care ele s-au produs. Aceasta se datorează comportamentului atomilor radioactivi de a se dezintegra şi de a se înjumătăţi într-o aceeaşi perioadă de timp, indiferent de condiţiile de mediu. Cum prin dezintegrare rezultă elemente stabile în proporţie strict definită, determinând raportul dintre elementul radioactiv şi cel stabil rezultat. Cunoscându-se perioada de înjumătăţire a diferitelor elemente radioactive şi raportul dintre elementul radioactiv şi cel stabil rezultat, se poate determina vârsta formării unor roci, a unor resturi fosile. 1. Metoda radiocarbonului, a fost elaborată de fizicianul american W.F. Libby în anul 1952, pe baza fenomenelor de dezintegrare radioactivă. Ea permite stabilirea vârstei unor obiecte pe baza dezintegrării carbonului radioactiv – 14C.

În atmosferă, proporţia acestui izotop este foarte redusă, de cca. 1:1012% din cantitatea totală a carbonului. Acest izotop se formează în atmosfera superioară, prin bombardarea cu

20

neutroni din cadrul radiaţiilor cosmice a atomilor de azot. Atomii de 14C trec prin oxidare în bioxid de carbon radioactiv, care se amestecă apoi cu bioxidul de carbon obişnuit.

Ulterior, aceştia sunt dizolvaţi în apă şi înglobaţi în organismele vii. Raportul izotopilor

14C:12C din celulele organismelor va fi în echilibru cu bioxidul de carbon atmosferic, atâta timp cât acestea sunt în viaţă. După moartea lor, organismele nu mai asimilează bioxid de carbon iar carbonul radioactiv existent în ele începe să se descompună, fără a mai fi înlocuit. Cunoscând rata de dezintegrare a carbonului radioactiv, se poate determina vârsta morţii organismului prin măsurarea cantităţii de 14C rămasă în proba analizată.

Metoda poate fi aplicată cu succes doar dacă se consideră că: • Producţia de 14C este constantă în timp; • Raportul 14C:12C din biosferă şi hidrosferă este în echilibru cu cel din atmosferă; • Rata de dezintegrare a 14C poate fi calculată; • Sistemul a rămas închis după moartea organismului.

21

Perioada de înjumătăţire a acestui izotop este de 5730±40 ani, astfel încât aplicabilitatea acestei metode de datare, se limitează la intervalul 0-50.000 ani, din cauza cantităţii sale reduse. În prezent, prin folosirea acceleratoarelor de particule, se pot determina cantităţi din ce în ce mai reduse de 14C, astfel încât se pot face datări chiar până acum 100.000 ani. 2. Metoda potasiu – argon

Această metodă serveşte la datarea unor descoperiri arheologice şi paleoantropologice (fosile) care au venit în contact cu anumite evenimente geologice. Aşa este cazul datării unor situri sau a unor resturi fosile descoperite în Africa Răsăriteană, intercalate în depuneri de roci vulcanice.

Din cauza dezintegrării radioactive a potasiului (K) 40, în rocile vulcanice acesta se transformă în fază gazoasă în argon 40 (Ar), care se acumulează în rocile respective. Cantitatea de argon 40, actualmente existentă în mostră, este caracteristică pentru intervalul de timp scurs de la răcirea materiei vulcanice şi până astăzi. Pe scurt, metoda se bazează pe determinarea

procentului de 40K faţă de 40Ar din cadrul mostrei respective. Întrucât viteza de formare a 40Ar este foarte mică, metoda poate fi aplicată eficient doar pentru datarea unor mostre care au o vechime de cel puţin 1.000.000 ani. Dintre rezultatele cele mai spectaculoase obţinute prin această metodă, se remarcă datarea australopitecilor şi a reprezentanţilor timpurii ai genului Homo din Africa Răsăriteană care au pus într-o nouă lumină procesul antropogenezei, dovedind marea vechime, de ordinul milioanelor de ani , a omului şi a strămoşilor săi direcţi. 4. Metoda analizei izotopilor oxigenului Punerea la punct a cronostratigrafiei (adică echivalarea cronologică a unor secvenţe litostratigrafice) bazate pe studiul izotopilor oxigenului din sedimentele marine, a deschis posibilitatea corelării la scară regională a unor evenimente climatice care pot fi surprinse sub forma unor inflexiuni pe aşa- numitele curbe izotopice. Oxigenul poate exista sub forma a trei forme izotopice: 16O, 17O şi 18O, dintre care primul şi ultimul au importanţă în studiile paleoclimatologice. Izotopul greu 18O este mai puşin răspândit în apă decât 16O. Raportul 18O:16O în natură este de 1:500. S-a constatat că fracţionarea izotopilor oxigenului este dependentă de temperatură şi apare în timpul procesului de evaporare, ca urmare a diferenţei de greutate dintre cele două nuclee.

22

Ca urmare, izotopul mai uşor este absorbit preferenţial în atmosferă, iar izotopul mai greu

rămâne în apă. Acest proces este mai accentuat în regiunile polare şi subpolare, acolo unde masele de aer mai reci nu pot absorbi izotopul greu, îmbogăţindu-se treptat în izotopul uşor al oxigenului. Mai mult decât atât, precipitaţiile din aceste regiuni sunt din ce în ce mai sărace în 18O, fapt care se reflectă în compoziţia izotopică a calotelor glaciare încărcate predominant în izotopul uşor. Pe baza acestor observaţii s-a dedus că în perioadele glaciare 16O era înglobat în calotele de gheaţă aflate în expansiune, fapt care a dus la îmbogăţirea apelor Oceanului Planetar în 18O, în timp ce în perioadele interglaciare, 16O era eliberat din calotele glaciare, normalizând astfel raportul dintre cei doi izotopi.

Această variaţie a cvasi-ciclică are semnificaţii deosebite în reflectarea schimbărilor repetate ale perioadelor reci, glaciare sau stadiale, cu cele calde, interglaciare sau interstadiale.

23

Curs săpt. 5

Limita inferioar ă a Cuaternarului Definirea cronologică a Cuaternarului se caracterizează printr-o evoluţie deosebită, rezultat al criteriilor diferite utilizate de cercetători. De asemenea, metodele din ce în ce mai perfecţionate de investigare a Cuaternatului au dus la efectuarea unor datări precise, de rectificare a încadrărilor unor taxoni animali etc., astfel încât în literatura de specialitate se întâlnesc numeroase limite inferioare ale Cuaternarului, evident în funcţie de curentul dominant din perioadele de apariţie a acestora.

La Congresul Internaţional de Geologie de la Bologna (1888) apariţia omului a fost aleasă pentru a marca limita inferioară a Cuaternarului. Ulterior, odată cu descoperirea primatelor şi a urmaşilor acestora, în paralel cu dezvoltarea metodelor de datare, au făcut ca momentul apariţiei omului să fie considerat din ce în ce mai vechi. Mai mult, alegerea criteriilor de definire a speciei umane nu a putut favoriza alegerea unei limite precise a Cuaternarului. La începutul secoului al XX-lea, Albrecht Penck şi Eduard Brückner trasează limita inferioară a Cuaternarului înainte de cea mai veche perioadă glaciară stabilită de ei la nivelul Munţilor Alpi, respectiv înainte de Günz. În 1911, Emil Haug fundamentează biostratigrafic această limită, considerând-o legată de răcirea climatică ce a avut ca efect invazia moluştelor de apă rece din Atlantic spre Marea Mediterană, manifestarea glaciaţiei alpine şi înlocuirea animalelor terestre de climă caldă (pliocene) cu altele adaptate la o climă rece. Astfel, la baza delimitării cuatenarului au stat multă vreme depozitele cu faună de apă rece din sudul Italiei, respectiv Calabrianul şi corespondentele continentale ale acestora, cele Villafranchiene. În domeniul mediteranean au fost separate în depozitele marine, următoarele subdiviziuni: Piacenzian, după numele localităţii Piacenza, Astian, după localitatea Asti şi Calabrianul (cunoscut mai recent şi sub denumirea de Santernian). Stratotipul acestui etaj se găseşte în apropierea localităţii Vrica, unde succesiunea depozitelor marine se poate urmări pe o grosime de peste 300 m. Aici se găsesc numeroase resturi fosile de apă rece, cum este Neogloboquadrina pachyderma ş.a. În alte secţiuni marine din Italia acestea se asociază cu prima apariţie a lamellibranhiatului Arctica islandica, un oaspete nordic ce nu mai populează în prezent apele acestei mări, dar care este un element reper în realizarea corelaţiilor cronostratigrafice. Deasupra Calabrianului s-au separat: Emilianul, caracterizat prin asociaţia Arctica islandica şi Hyalinea baltica, urmat de Sicilian, în care, alături de cei doi taxoni menţionaţi se mai adaugă şi foraminiferul planctonic Globorotalia truncatulinoides. Această suită de sedimente ar marca o perioadă extinsă între acum 1,795 milioane de ani şi acum cca. 1,05 milioane de ani. Aceste depozite au fost apoi corelate cu depozitele de natură continentală din apropierea localităţii Villafranca, dar care ulterior s-au dovedit a fi extinse pe un interval mult mai mare de timp, începând de acum 3,3 mil. ani. În nordul Franţei, la Saint-Prest, s-a găsit o faună asemănătoare cu cea a Villafranchianului târziu (datată între acum 1,9 şi 1,3 mil ani) ceea ce a dus la individualizarea unui alt subetaj, Saint Prestian. În sudul Franţei, în preajma Perpignanului, depozitele villafranchiene conţin resturi de faună fosilă, denumită fauna de Roussillon ce conţine un amestec de elemente de climă caldă, pliocene (Anancus arvernensis, Mastodon borsoni, Hipparion ş.a.) cu elemnte cuaternare (Hesperoloxodon (Elephas) antiquus, Archidiskodon (El.) planifrons, Equus robustus, E.

24

Stenonis, Leptobos ş.a.). Măsurătorile de vârstă absolută plasează aceste depozite villafranchiene între acum 3,8 şi 1 milon de ani în urmă. Trasarea limitei inferioare a Cuaternarului la baza Calabrianului a fost hotărâtă în 1932, la cea de-a doua Conferinţă internaţională a INQUA (Sankt Petersburg), acest moment fiind aşadar considerat ca reprezentând primele apariţii ale unei răciri climatice substanţiale. În 1948 a fost reconfirmată această limită şi în plus acesteia i se adaugă şi depozitele villafranchiene care îi corespund pe uscat. Această limită a fost datată la 1,8 milioane ani B.P. În anii ’70 ai secolului XX caotele de roci prelevate din cadrul fundurilor oceanice au permis identificarea mai multor perioade de alternanţă climatică ce s-ar fi întins pe o perioadă ce ar fi început acum 2,4 milioane B.P. La cel de-al XV-lea Congres INQUA ţinut la Durban – Africa de Sud în 1999 a fost hotărâtă o altă limită inferioară, pe baza datării precise a limitei dintre epocile magnetice Gauss şi Matuyama şi a luării în considerare a acestui aspect care are desigur o relevanţă mult mai mare, putând fi identificat în orice punct al Globului terestru. Astfel a fost aleasă drept limită inferioară schimbarea de polaritate amintită care a fost datată le 2,58 mil. B.P. Fluctuaţii climatice cuaternare Cuaternarul se evidenţiază aşadar prin importante fluctuaţii climatice, care au marcat desfăşurarea agenţilor de eroziune, transport şi sedimentare, având un rol esenţial în evoluţia organismenlor (plante şi animale), inclusiv în cea a omului. Încă din prima parte a secolului al XIX-lea, cuaternarul a fost divizat în mai multe perioade glaciare (în care temperatura a fost mai coborâtă decât azi) şi interglaciare (cu temperaturi egale sau chiar mai ridicate decât în prezent). La începutul secoului XX, Albrecht Penck şi Eduard Brückner au pus în evidenţă 4 glaciaţiuni în Alpi. Mai târziu, în aceeaşi regiune, au mai fost identificate alte 2. Astfel încep să se creioneze conceptele fundamentale în cunoaşterea Cuaternarului, ajunse la un moment dat la un statul aproape dogmatic, din acest motiv având un rol ineficien în orientarea direcţiilor de cercetare. Cercetările efectuate în ultimile 3 decenii, pe criterii palinologice, prin studiul mamiferelor mici, pe criterii sedimentologice şi mai ales cele care privesc stabilirea paleotemperaturilor din forajele oceanice adânci, evidenţiază că acest concept, cu un număr redus de glaciaţiuni este depăşit. Astăzi se recunoaşte existenţa unor fluctuaţii climatice mai numeroase, care s-au dezvoltat cu o frecvenţă de ordinul a 100.000 ani. În desfăşurarea fenomenelor climatice cuaternare, un rol primordial l-au avut extinderea inlandsis-urilor. În prezent, când ne aflăm într-un interglaciar, inlandsis-urile Antarctidei şi ale Groenlandei au suprafeţe impresionante, de 13 mil km3 (14 cu gheaţa care pluteşte în mările Ross şi Wendell) şi respectiv 1,65 mil km3. Gheaţa de pe teritoriul Islandei ocupă doar 8400 km2, de 200 de ori mai puţin decât în Groenlanda. Alte suprafeţe ocupate cu gheaţă, izolate în ţinuturile arctice, însumează 93.000 km2, la care se adaugă suprafeţele ocupate de gheţarii montani, adică alţi 68.000 km2. Ca volum, imporanţa celor două inlandsis-urilor este şi mai reprezentativă, deoarece ele au grosimi ce ating 2000-4000 m. Pe Terra, lor le revin 99% din volumul total al gheţii. În timpul fazelor glaciare din Cuaternar, inlandsis-urile ocupau peste 40 milioane de km2, adică peste un sfert din suprafaţa continentelor actuale.

25

Curs 6 În decursul Cuaternarului, trecerile de la perioadele glaciare la cele interglaciare aveu ca efect modificări profunde ale regiunilor litorale, prin stocarea apei în cadrul calotelor glaciare, o trecere de la un glaciar la un interglaciar putând însemna ridicări ale nivelului Oceanului Planetar de peste 120 m. Pe plan termic, înlocuirea suprafeţei solului sau covorului vegetal cu zăpadă sau gheaţă are ca efect o pierdere de căldură care poate ajunge la chiar 90%. Această creştere sporită a albedoului determină accentuări în lanţ ale răcirii. Şi echilibrul de presiune din cadrul litosferei a fost profund afectat de supraîncărcarea din zonele afectate de glaciaţiuni. Reajustările izostatice au avut valori deosebite, ajungându-se la valori de 500-700 m. Se apreciază faptul că inclusiv forma de geoid a Pământului a fost influenţată de marea aglomerare de gheaţă din emisfera nordică de acum 18.000 B.P. Inlandsis-urile din Antarcida şi Groenlanda se caracterizează printr-o mare stabilitate, ceea ce le-a asigurat perpetuarea şi în interglaciare. Stabilitatea lor a fost în mare parte determinată de poziţia în cadrul unor mari cuvete în raport cu lanţurile de munţi care le înconjoară. Este cazul Groenlandei care reuşeşte să-şi menţină cupola de gheaţă deşi nu departe se insinuează apele calde ale Gulf-Stream-ului. În cazul Antarctidei, pe lângă condiţiile topografice favorabile, se adaugă cvasi-coincidenţa polului calotei glaciare cu polul geografic, ceea ce a determinat menţinerea calotei de gheaţă în ultimele 30 milioane de ani. Dimpotrivă, în emisfera nordică, inlandsis-urile nord-american şi cel nord european au apărut şi s-au dezvoltat începând de la ţinuturi înalte (Munţii Scandinavi, Peninsula Labrador) spre regiunile depresionare (Golful Hudson, Marea Nordului şi Marea Baltică), fără limite determinate de suprafaţa topografică spre sud. Frontul de gheaţă, în continuă deplasare, nu a permis niciodată individualizarea unei forme de cupolă unică şi regulată, cum este cazul celor din Antarctida şi Groenlanda. Odată cu încălzirea temperaturii şi cu topirea gheţii, aceste calote au putut dispare mult mai uşor. Dispariţia calotelor a fost favorizată şi de extinderea lor în regiunile joase, care au fost invadate de apele Oceanului Planetar. Se estimează că în decursul maximelor glaciare din Cuaternar, temperaturile medii anuale la periferia marilor inlandsis-uri era cu 10-15 grade mai redusă decât în prezent şi evident cu mult mai mici în interiorul suprafeţelor acoperite de gheţari. În cadrul suprafeţelor oceanice, aceste diferenţe de temperatură sunt estimate la 5-10 grade. În regiunile intertropicale însă, aceste variaţii au fost neînsemnate, de 1-3o. O trăsătură a fazelor glaciare din Cuaternar este inversiunea termică dintre emisfera nordică şi cea sudică. În timp ce în emisfera sudică gheaţa ocupa doar platoul continental al Antarctidei, în emisfera nordică s-au format două mari calote (America de Nord şi în Eurasia). În Atlanticul de Nord în timpul maximelor glaciare, apele polare au fost invadate de banchize până la latitudinea Franţei. Întrucât gheţarii continentali şi marini înregistrează albedo-uri foarte ridicate, rezultă că în emisfera nordică pierderile de energie erau mult mai mari decât în cea sudică. Această ipoteză a fost confirmată prin paleotemperaturile determinate pe baza izotopilor oxigenului din gheaţa prelevată prin carotaj din gheaţa din Arctica şi Antarctida. În schimb, în interglaciarul actual, emisfera sudică este uşor mai rece decât cea nordică. Se constată că toate zonele climatice sunt sistematic decalate spre ecuator, în raport cu zonele corespondente din emisfera nordică. Astfel, Ecuatorul termic se află la nord de Ecuatorul

26

propriu-zis, către 4o latitudine nordică. Însă în perioadele glaciare presiunea asupra zonelor climatice au fost mult mai puternice în emisfera boreală. La latitudini mijlocii, fazele glaciare au fost mult mai lungi (de 80.000-90.000 ani), în raport cu cele interglaciare (care se extindeau pe 10.000-15.000 de ani). Intergalciarele au fost marcate de o oarecare instabilitate, cu răciri scurte şi puţin accentuate, puse pe seama avansărilor bruşte lae banchizelor. Astfel, în cadrul optimului termic ce aparţine de interglaciarul actual s-au înregistrat mai multe crize de răcire spre 3300-2400 BP în Alaska, între 2800-2200 BP în Laponia şi chiar în timpuri mai recente, între anii 1590-1850 e.n., interval cunoscut şi sub numele de Mica perioadă glaciară.

Curs săpt. 8.

Subdiviziunile Cuaternarului. Glaciaţia alpină

Încă din anul 1895 (la Congresul Geologic Internaţional de la Berlin), Cuaternarul a fost împărţit în Pleistocen şi Holocen.

Au fost admise ulterior şi alte subdivizări (CGI – Lausanne – 1899), în Preglaciar, Glaciar şi Postglaciar.

În 1932 (al doilea Congres INQUA – Sankt Petersburg), Pleistocenul era divizat în Pleistocen inferior, al cărui început era plasat la sfârşitul perioadei glaciare Gunz, Pleistocen mediu, care a debutat odată cu perioada interglaciară Mindel-Riss şi Pleistocen superior, care a început odată cu perioada interglaciară Riss-Wurm. A doua parte a Cuaternarului era considerat Holocenul.

Menţionăm că în prezent unii cercetători americani şi britanici consideră Holocenul drept o perioadă interglaciară a Pleistocenului, în Marea Britanie fiind întâlnită denumirea de Flandrian.

Pe măsură ce anumite aspecte ale evoluţiei mediului au fost din ce în ce mai clar cunoscute, au fost create numeroase periodizări, care ţin seama în primul rând de oscilaţiile cu caracter ciclic al climei cuaternare. Aceste cronologii au fost elaborate pentru numeroase regiuni ale globului, cele mai cunoscute fiind cele ale: Munţilor Alpi, Insulelor Britanice, teritoriului Ţărilor de Jos, Câmpia Germano-Polonă etc.

27

Deoarece în literatura de specialitate circulă diferite seturi de denumiri date fazelor glaciare şi interglaciare, proliferate de lucrările regionale efectuate separat, s-a impus o paralelizare a acestora, ca un stadiu premergător standardizării de nivel internaţional. Pentru diferitele regiuni ale emisferei nordice, pe baza separării conţinuturilor diferite ale coloanelor stratigrafice au fost alcătuite tabele corelative:

Atestarea paralelizării fazelor glaciare şi interglaciare de la o regiune la alta se face pe

baza datării acestora, în special cu tehnicile izotopilor oxigenului şi a scării polarităţii paleomagnetice. La baza acestor paralelizări a stat şi sistemul fazelor numerotate, elaborat de Cesare Emiliani (1955), pe baza taxonului Globigerinoides sacculifera:

28

Glaciaţia alpină

Primele studii asupra glaciaţiei cuaternare au fost realizate în Alpi, unde şi în prezent există peste 3190 de

gheţari, la care se adaugă întinse suprafeţe cu zăpezi perene, a căror limită coboară până la aprox. 2400m, în

Alpii Occidentali.

La începutul sec.XX a fost elaborată o primă schemă a evoluţiei glaciaţiei alpine, de către A.Penck şi E.Brückner, în lucrarea "Die Alpen im Eiszeitalter"("Alpii în timpul erei glaciare",germ.). Aceştia au cercetat flancul nordic al Alpilor şi Podişul Bavariei, cu accent deosebit asupra morenelor terminale şi a depozitelor fluvio-glaciare şi au ajuns la concluzia că în regiunea respectivă s-au manifestat patru perioade glaciare, pe care le-au denumit după o serie de afluenţi ai Dunării (= Donau, germ.), situaţi între München şi Ulm: Günz, Mindel, Riss şi Würm.

■ Glaciaţia Günz a fost considerată cea mai veche glaciaţie, corelată cu pietrişurile vechi de cuvertură, intens erodate, care se găsesc astăzi sub forma unor petece izolate în părţile cele mai înalte ale platourilor interfluviale. În aceste pietrişuri, galeţii proveniţi din roci sedimentare calcaroase au fost, în timp, dizolvaţi, păstrându-se doar galeţii proveniţi din roci cristaline dure. Pe flancul sudic al Alpilor, temperaturile mai ridicate au favorizat alterarea chimică a silicaţilor, care s-au transformat în minerale argiloase, ai căror oxizi de fier conferă depozitelor o coloraţie roşie-brună (ferretto,it.). Morenele günziene au fost erodate aproape în întregime şi doar pe alocuri pot fi corelate cu pietrişurile vechi de cuvertură.

29

■ Glaciaţia Mindel, a doua glaciaţie alpină, a fost corelată cu pietrişurile noi de cuvertură, de asemeni alterate şi erodate, deşi într-o manieră mai redusă. Şi acestea se găsesc astăzi ca fragmente izolate pe platourile interfluviale, dar la un nivel ceva mai coborât, situat la aprox.200m faţă de fundul văilor. Morenele corespunzătoare au fost doar în mică măsură corelate cu aceste pietrişuri, fiind în majoritate îndepărtate de eroziune.

■ Glaciaţia Riss, considerată de către Penck şi Brückner a treia perioadă glaciară alpină, a fost corelată cu pietrişurile terasei superioare. Spre deosebire de cele anterioare, pietrişurile rissiene nu sunt situate pe platourile interfluviale, ci, în văile propriu-zise, unde formează o terasă de cca. 20-30m altitudine faţă de fundul văilor. Aceste văi sunt largi şi adânc incizate, sugerând acţiunea unei eroziuni intense, ce a precedat depunerea pietrişurilor. Evident, pietrişurile rissiene sunt mult mai slab alterate decât cele de cuvertură, iar terasele pe care le formează se leagă în amonte cu morenele corespunzătoare, mult mai bine conservate decât cele anterioare.

■ Glaciaţia Würm, considerată ultima perioadă glaciară, corespunde cu pietrişurile terasei inferioare. Acestea sunt aproape nealterate şi formează terasa cea mai joasă şi mai recentă, în care este săpată albia minoră. Pietrişurile würmiene se leagă cu morenele terminale würmiene, situate în amonte de cele rissiene, fapt ce indică extinderea mai mare a glaciaţiei Riss faţă de Würm.

Cercetări ulterioare au arătat că evoluţia glaciaţiei alpine a fost mult mai complexă decât reconstituirea realizată de Penck şi Brückner. Spre sfârşitul anilor ’20 s-au adus argumente privitoare la subîmpărţirea perioadelor glaciare clasice în mai multe stadii distincte cu climă rece, separate de interstadii cu climă mai blândă: Günz (I-II), Mindel (I-II), Riss (I-II), Würm (I-II-III). De asemenea, s-au atribuit unele depozite de pietriş pregünzian unei glaciaţii mai vechi, numite Donau, care se pare că a avut, la rândul său, trei stadii distincte. În 1956 s-a ridicat problema existenţei unei glaciaţii şi mai vechi, numită Biber (după un mic afluent al Rinului, Biberbach), care însă este insuficient documentată.

În perioada de tranziţie de la Pleistocen la Holocen s-a manifestat o alternanţă de perioade

reci cu perioade mai calde, cunoscute sub numele de Tardiglaciar. Caracteristic acestei faze de tranziţie este faptul că totuşi amplitudinile termice nu au avut amploarea celora înregistrate în cadrul ciclurilor glaciar-interglaciar. Reconstituirea acestor relativ mici variaţii are la bază apropierea faţă de momentele prezentului precum şi conservarea foarte bună a suitelor sedimentare.

Ultimul stadial wurmian WIII s-a petrecut între 25.000 şi 17.000 ani BP, cu um maxim al rigorii glaciare plasat în jurul anului 18.000 BP.

Această ultimă glaciaţie a făcut obiectul a numeroase studii cu tehnici şi metode diferite, în urma cărora au rezultat următoarele concluzii:

- Existenţa a două calote de gheaţă, cu extinderi până la altitudinile platourilor înalte limitrofe în aproape întreaga Americă de Nord şi Europa nord-vestică; aceastea aveau grosimi de peste 2000-3000 metri, constituind bariere în circulaţia atmosferică, fiind cauze ale numeroaselor efecte climatice regionale; acestea anu generat, de asemenea, numeroase depozite glaciare în cadrul limitelor mobile ale frunţilor de gheaţă;

- În acest timp s-au format lacuri şi mări interioare, dintre care unele au dispărut prin drenare, secare sau colmatare, în timp ce altele au rezistat până în prezent;

- Suprafeţele continentelor au înregistrat creşteri substanţiale în urma oscilaţiilor nivelului marin (între 130 şi 40 metri), ca efecte ale reducerii sau închiderii legăturilor

30

între bazinele marine şi oceanice, însoţite de profunde modificări ale circulaţiei oceanice;

- Blocarea de către gheţarul scandinav, în intervalul de maximă coborâre a nivelului marin, a deschiderii nordice a Mării Nordului, ceea ce a prmis Tamisei şi Rhinului să dreneze materialele transportate într-un mare lac proglaciar, situat în jumătatea sudică a Mării Nordului, cu o deschidere spre Oceanul Atlantic pe aliniamentul Canalului Mânecii

- Modificări seminificative impuse în interstadiul cald Allerod în ce priveşte circulaţia atmosferică şi oceanică, dar şi cu semnale privind variaţii ale activităţii solare ce au precedat încălzirea climei.

După ultimul paroxism glaciar şi stadiul Lascaux s-au succedat trei perioade reci Dryas separate între ele de două perioade relativ mai calde: Bolling şi Allerod.

Între 17 şi 15.000 BP a fost faza de încălzire Lascaux, contemporană cu ultima parte a culturii Gravetiene şi debutului celei Magdaleniene (ambele aparţinând paleoliticului superior).

Cu ajutorul noilor metode de datare, succesiunea tardiglaciară urmăreşte: W III (25.000 –

17.000 BP), stadiul Lascaux (17.000-15.000 BP), relativ cald, urmat de cele trei Dryas-uri: Dryas I (15.000-13.000BP), Dryas II (12.000-11.800 BP) şi Dryas III sau Dryasul Recent (11.000-10.200 BP). Acestea au fost separate de epoci cu climă mai caldă, respectiv Bolling (13.000-12.000 BP) şi Allerod (11.800-11.000 BP). Perioada cuprinsă între Dryas I (15.000 BP) şi Dryas III (10.200 BP) este cunoscută sub denumirea de Tardiglaciar sau Glaciar Târziu.

După ultima răcire climatică din Dryasul Recent, au urmat o succesiune de perioade diferenţiate după aspecte climatice caracteristice care poartă denumirea de Postglaciar. Acestea sunt:

- Preboreal (10.200-8.800 BP) cu o climă caldă şi uscată - Boreal (8.800-7.500 BP) cu o climă uscată - Atlanticul (7.500-4.500 BP) cu o creştere a umidităţii - Subborealul (4.500-2.700 BP) în care umiditatea scade - Subatlantic (2.700-prezent), cu o climă moderată şi umedă Au fost numeroase opinii cu privire la trasarea limitei Pleistocen-Holocen. În principiu,

această limită ar trabui trasată după ultima perioadă glaciară. Însă, variaţiile climatice au fostt mult mai complicate, cu încălziri şi răciri de intensităţi diferite.

În urma studiului sedimentelor marine rezultă că nivelul Oceanului Planetar ar fi început să crească acum cca. 16.000 BP, terminându-se acum cca. 7.000 BP. O schimbare evidentă în acumularea sedimentelor marine s-a produs acum cca. 11.000 BP. Astăzi, cea mai mare parte a cercetătorilor admit că limita inferioară a Holocenului ar trebui trasată la baza încălzirii Allerod.

În urma analizelor sporopolinice de pe teritoriul ţării noastre, a fost întocmit un tabel sintetic de evoluţie a fazelor silvestre, paralelizate cu fazele Tardiglaciarului şi Postglaciarului de pe teritoriul întregii Europe. Astfel, au putut fi individualizate ma multe faze:

- Faza Pinului, între Dryasul Vechi şi Preboreal - Faza de trecere Pin-Molid – Preboreal-Boreal - Faza de Molid cu stejeriş şi aluniş, în atlantic - Faza de Molid cu carpen, în Subboreal - Faza de Molid cu fag – Subatlantic.

Evoluţia climei în ultimii 2300 de ani

31

În jurul acestei date este cunoscută edificarea şi ascensiunea Imperiului Roman în Europa,

înflorirea dinastiilor clasice în China, culturile olmecă şi pre-inca în Mexic şi respectiv, Peru etc. Odată cu dezvoltarea civilizaţiilor antice, se cunosc şi numeroase indicii referitoare la climă, care s-au păstrat în diferite cronici şi documente: menţionarea activităţii solare şi a aurorelor boreale în vechile cronici ale curţii chineze; data Festivalului florii de cireş, din Japonia; jalonarea perioadelor fertile şi aride în agricultura vechiului Egipt; date asupra nivelului mărilor închise, ca Marea Moartă şi Marea Caspică etc. Tendinţele climatice din ultimii 2000 ani, care sunt şi cei mai bine cunoscuţi sub toate aspectele, sunt grupate după cum urmează: - Perioada clasică romană (2300-1800 B.P.), cunoscută şi ca Perioada Florida, a fost caracterizată de o climă caldă şi o creştere a nivelului eustatic. - Perioada romană târzie (200-400 A.D.) este cunoscută printr-o tendinţă de încălzire mai puternică, cu o creştere în continuare a nivelului eustatic. - Perioada post-romană (400-750 A.D.) a înregistrat, în general, valori termice moderate. Se pare că în Asia Centrală condiţiile climatice s-au deteriorat suficient pentru a determina marile migraţii ale hunilor, goţilor şi alanilor spre Europa. De asemenea, se consideră că o parte a cauzelor ce au dus la divizarea Imperiului Roman (395) şi apoi la detronarea ultimului Împărat, în 476 au fost şi de natură climatică, răspunzătoare de numeroase crize agricole. - Perioada vikingă şi normandă (750-1200 A.D.) – s-a instalat o încălzire progresivă, care a culminat în sec.X şi este cunoscută şi ca “Perioada medievală caldă – medieval warm period” sau “Micul optim climatic”. Profitând de topirea gheţurilor şi îndulcirea climei globale, vikingii au explorat ţărmurile arctice şi au stabilit colonii în Islanda (874), sudul Groenlandei (980-990 – Erik cel Roşu) şi estul Americii de Nord (Leif Eriksen, cca. 1000). Eschimoşii s-au stabilit în I.Ellesmere pe la 900 A.D. Populaţia înregistrează cresteri semnificative, în Europa (în Franţa şi Anglia populaţia s-a triplat). Se manifestă o „formidabilă energie socială”, au loc cruciadele, perioada fiind cunoscuta de asemenea sşi sub numele de „mica renaştere”. - Perioada medievală rece (1200-1500 A.D.) corespunde unei activităţi solare reduse între 1250 şi 1350, o creştere scurtă până la 1380 şi din nou o scădere spre 1500 A.D. În nordul Europei, analizele polinice indică un climat rece şi umed, iar în America de Nord, clima rece şi umedă la început, a devenit treptat mai uscată. În bazinul fluviului Mississippi, culturile amerindiene au intrat în declin, suferind un transfer de la agricultură spre vânătoare. Condiţiile erau asemănătoare şi pentru populaţiile Americii Centrale la sosirea primilor conchistadori spanioli.Coloniile groenlandeze au fost abandonate pe măsură ce permafrostul avansa spre sud. - Mica perioadă glaciară (1500-1850 A.D.) îşi trage numele de la răcirea drastică produsă în sec.XVI-XIX. Temperaturile joase înregistrate timp îndelungat (cu cca 1-2 grade mai mici decât azi şi cu precipitaţii cu peste 25 la suta mai mari) au fost favorabile înaintării gheţarilor, care au atins un maxim de dezvoltare în sec.XVIII şi XIX, pentru ca în a doua jumătate a sec. XIX să înceapă ultima regresiune importantă a fenomenului glaciar, care se prelungeşte şi în actual. Prof. LeRoy Ladurie a realizat studii de climă bazate pe înregistrările de la Annecy - staţie situată în Alpi, pe aceeaşi paralelă cu Mont Blanc şi de unde provine una dintre cele mai vechi serii meteorologice neîntrerupte, începând cu anul 1773. Cronicile şi scrierile medievale europene au consemnat patru şocuri climatice, care se referă la iernile deosebit de grele din anii 1408, 1608, 1709 şi 1830. Cu caracteristici similare s-au remarcat şi iernile din anii 1648, 1740 şi 1820 (când “…zăpezi şi geruri mari au îngheţat canalele din Veneţia, iar lupii au ajuns pe uliţele Petersburgului şi ale Bucureştilor…”)

32

- Epoca industrială (1850-1950-prezent) este caracterizată printr-o tendinţă generală de încălzire (fig.2). S-au înregistrat modificări majore în domeniile: glaciar - retragerea gheţarilor spre latitudini şi altitudini mari; eustatic - creşterea nivelului marin; sedimentologic - apariţia sedimentelor de tip antropic, legate de eroziunea accentuată stimulată de agricultura mecanizată, defrişările masive şi activitatea industrială. Aceste din urmă activităţi au dus la o aridizare a climatului, independentă de tendinţa naturală de încălzire.

33

Curs săpt. 9 Cauzele variaţiilor climatice cuaternare

S-au elaborat, în timp, mai multe modele referitoare la cauzele care au provocat variaţiile climatice

cuaternare, reprezentate prin alternanţa perioadelor glaciare şi interglaciare şi a fenomenelor asociate. Deşi nu s-

a elaborat încă o teorie unitară care să poată explica pe deplin fenomenul glaciar, majoritatea punctelor de

vedere converg spre ideea că acesta este policauzal. Cauzele cunoscute până în prezent au fost grupate, după

natura lor, în două mari categorii: astronomice şi terestre.

Cauze astronomice Între acestea se înscriu numeroasele variabile din poziţionarea orbitală a Pământului, precum şi cele legate de activitatea solară: ■ Excentricitatea orbitei terestre este în medie de 0,016, dar prezintă o variabilitate ciclică, între 0,0051 şi 0,0475, într-o perioadă medie de 100.000 ani. Aceste oscilaţii periodice ale excentricităţii orbitei produc modificări climatice, în sensul accentuării variaţiilor climatice ale diferitelor zone de pe glob odată cu creşterea excentricităţii şi respectiv, diminuarea acestora odată cu scăderea ei. ■ Înclinarea axei polilor (axei de rotaţie) faţă de axa polilor eclipticii este în medie de 23°27´, cu variaţii între 21°55´ şi 24°18´, într-o perioadă medie de 41.000 ani. Aceste variaţii determină modificări importante în durata zilelor şi a nopţilor, în diferenţele termice dintre anotimpuri şi în caracteristicile climatice ale unor zone de pe glob. Astfel: când axa polilor tinde să se suprapună peste axa polilor eclipticii (unghiul de înclinare scade spre 21°55´) - durata zilelor şi a nopţilor tinde să devină egală, diferenţele termice dintre anotimpuri tind să se şteargă, iar clima se răceşte puternic în regiunile polare; analog, când cele două axe se îndepărtează (unghiul de înclinare creşte spre 24°18´) – se accentuează diferenţele dintre zi şi noapte, precum şi cele dintre anotimpuri, dar în acelaşi timp, diferenţele climatice dintre regiunile polare şi cele situate la latitudini mici, tind să dispară.

34

■ Precesia echinocţiilor constituie deplasarea retrogradă a punctelor echinocţiale în planul orbitei, cu 50,2˝ în

fiecare an şi prezintă o ciclicitate înscrisă într-o perioadă 19 – 23.000 ani, provocând variaţii ale duratei

anotimpurilor. Astfel, când echinocţiul de primăvară se produce în preajma afeliului – iarna şi primăvara

împreună sunt mai lungi decât vara şi toamna, ceea ce produce o răcire a climei. Dimpotrivă, când echinocţiul

de toamnă se produce în preajma afeliului – vara şi toamna împreună sunt mai lungi decât iarna şi primăvara,

fapt ce determină o încălzire a climei. Rezultă în felul acesta alternanţa unei perioade cu climat rece cu o

perioadă cu climat cald, derulate în intervalul a aprox. 12 500 ani fiecare.

Variaţiile acestor caracteristici orbitale ale Pământului au fost considerate esenţiale în elaborarea primelor

teorii astronomice legate de geneza glaciaţiilor cuaternare, încă de la sfârşitul sec. XIX. Continuând această

linie, M.Milancovič (1938) a calculat variaţiile radiaţiei solare la diferite latitudini pentru ultimii 650 000 ani şi

ulterior, pentru ultimul milion de ani.

Analizele moderne de datare izotopică, în special cele bazate pe metoda izotopilor de oxigen marin, au

confirmat mare parte din conţinutul teoriei Milancovič, prin stabilirea existenţei în Pleistocen a unor variaţii

climatice care au înregistrat aceleaşi frecvenţe ca fenomenele orbitale menţionate, respectiv: 100 000 ani, 41

000 ani, 25 000 ani. Desigur, există şi aspecte pe care această teorie nu le poate explica, de aceea, s-au adus în

completare şi alte macanisme cauzale.

■ Modificările activităţii solare au variabilitate policiclică, manifestată prin cicluri cu perioade scurte (de

ordinul orelor, zilelor, lunilor şi până la 6 ani), perioade medii (7-25 ani), sau perioade lungi (seculare şi

multiseculare). Ciclul cel mai cunoscut este cel de 11ani, definit de H. Schwabe şi R. Wolf (1843). Perioade cu

activitate solară redusă, cum a fost Mica eră glaciară, au fost corelate de cicluri solare multiseculare. Deşi nu s-

a stabilit încă o legătură directă între ciclicitatea fenomenelor glaciare cuaternare şi amplitudinile ciclice ale

activităţii solare, aceasta din urmă a avut o contribuţie certă.

■ Variaţia constantei solare este considerată ca o consecinţă a fluctuaţiilor primare ale radiaţiei solare, la

care se asociază influenţele spaţiului cosmic şi oscilaţiile distanţei Pământ-Soare, datorate mişcării de revoluţie.

Variaţia constantei solare a influenţat clima Pământului prin modificările energetice produse atât în bilanţul

radiativ caloric, cât şi în circulaţia generală a atmosferei.Unii cercetători au avansat ideea trecerii periodice a

35

Soarelui printr-un “nor”dens de materie cosmică, într-un interval mediu de 280 mil. ani, fapt ce ar produce

scăderea forţei radiative şi ar provoca începutul glaciaţiei.

Cauze terestre

Între cauzele terestre ale modificărilor climatice cuaternare se remarcă cele legate de variaţiile compoziţiei şi

transparenţei atmosferei, cauzele legate de caracteristicile blocurilor continentale, ale Oceanului Planetar etc.

■ Modificarea cantităţii de CO2 din atmosferă influenţează esenţial regimul termic, deoarece CO2 se

comportă ca un ecran permeabil într-un singur sens, permiţând trecerea spre suprafaţa activă a radiaţiei solare,

împiedicând totodată disiparea în spaţiu a radiaţiei termice reflectate; se realizează astfel protejarea atmosferei

inferioare şi a suprafeţei terestre de răcirile excesive. Scăderea cantităţii de CO2 duce la o scădere a temperaturii

aerului, iar creşterea sa provoacă o creştere a temperaturii, contribuind la ceea ce se numeşte “efect de seră”.

Analizele spectrometrice realizate pe carotele de gheaţă de vârstă cuaternară prelevate din Groenlanda, au

permis determinarea exactă a conţinutului de CO2 din aerul prins în gheaţă sub formă de bule. În acest fel s-a

putut constata că la sfârşitul glaciaţiei Würm, conţinutul de CO2 era de 0,019-0,02%, apoi spre începutul

Holocenului a crescut la 0,035-0,040%, iar spre sfârşitul Holocenului a scăzut din nou la 0,027- 0,023%. Aceste

variaţii naturale ale conţinutului de CO2 din atmosferă se corelează cu variaţiile de temperatură cunoscute

pentru aceste perioade. Prin urmare, este posibil ca oscilaţiile de lungă durată ale climei cuaternare să fi fost

determinate de variaţii atmosferice de acest gen. La începutul sec.XX s-a încercat explicarea variabilităţii

conţinutului atmosferic de CO2 prin intensitatea variabilă a activităţii vulcanice, însă nu s-a putut stabili o

ritmicitate a acesteia care să explice succesiunea perioadelor glaciare şi interglaciare. În prezent se consideră că

Oceanul Planetar constituie principala sursă de CO2, care, în funcţie de productivitatea biologică şi de viteza

circulaţiei pe verticală, fixează CO2 din atmosferă, sau îl reintroduce în circuit.

■ Prezenţa cenuşelor vulcanice în atmosferă duce la modificarea transparenţei acesteia şi implicit, la

modificări ale bilanţului radiativ, prin creşterea radiaţiei difuze. Particulele foarte fine reflectă mare parte din

radiaţia solară, provocând răcirea accentuată a climei (de ex. erupţia vulcanului Krakatoa,1883). Acest fenomen

a produs oscilaţii climatice, însă nu a avut un rol determinant în declanşarea glaciaţiilor, deoarece nu se

cunoaşte o ritmicitate a activităţii vulcanice similară celei a glaciaţiilor.

36

■ Modificarea poziţiei continentelor şi consecutiv, a morfologiei Oceanului Planetar şi a configuraţiei curenţilor marini a fost considerată ca o posibilă cauză a glaciaţiilor încă de la prima enunţare a teoriei derivei continentelor de către A.Wegener (1912). Driftul continental, explicat prin existenţa mişcărilor interactive de divergenţă, convergenţă sau de alunecare paralelă dintre plăcile litosferice ce “plutesc” pe substratul astenosferic, a determinat translaţia perpetuă a blocurilor continentale, care s-au dispus în diferite configuraţii succesive. O astfel de configuraţie, iniţiată din Paleogen, a avut un rol important în declanşarea glaciaţiilor cuaternare. Separarea blocului antarctic de cel australian la sfârşitul Paleocenului şi deplasarea sa spre sud, precum şi scufundarea pragului Sud Tasmanian la sfârşitul Eocenului, au condus la formarea progresivă a Curentului Circumantarctic, care a izolat treptat Antarctica de efectul apelor şi climatelor mai calde dinspre nord. În felul acesta, la începutul Oligocenului erau deja create premisele formării calotei antarctice. În emisfera nordică, fragmentarea blocului nord-atlantic a avut un rol similar: separarea Groenlandei de Scandinavia la începutul Paleocenului şi apoi de I-le Svalbard la începutul Oligocenului, precum şi scufundarea pragurilor reminiscente (de ex. pragul Wyville-Thompson situat pe aliniamentul Groenlanda-Islanda-I-le Faeroe-Scoţia, submers la sfârşitul Eocenului) şi definitivarea deschiderii Mării Labrador, au creat căi de acces spre sud curenţilor marini şi atmosferici reci proveniţi din Oceanul Îngheţat. Se pare că joncţiunea în Atlanticul de Nord a acestor mase reci, polare, cu Curentul Atlanticului de Nord şi cu Gulfstreamul cald şi cu umiditate abundentă (alimentat de Curentul Nord Ecuatorial deviat spre nord şi nord-est de exondarea istmului Panama de la sfârşitul Pliocenului), a determinat un fenomen climatic complex, guvernat de condensări masive, ce a dus la formarea calotelor glaciare. Teoria tectonicii plăcilor şi a derivei continentelor explică şi prezenţa actuală a urmelor vechilor glaciaţii proterozoice şi paleozoice la latitudini mici, prin faptul că la momentele respective blocurile continentale afectate se aflau la latitudini polare şi s-au deplasat ulterior. ■ Înălţarea reliefului datorită mişcărilor verticale ale scoarţei a fost, de asemeni, considerată o cauză a glaciaţiilor cuaternare (Ramsay, 1910,1924).Cercetătorii care susţin teoria elevaţiei consideră că în Pleistocen, catenele muntoase care au suferit înălţări majore s-au caracterizat printr-un climat mai rece şi mai bogat în precipitaţii, favorizând formarea gheţarilor, care s-au extins apoi în regiunile depresionare. Conform acestei teorii, mişcările orogenetice şi cele cu componentă verticală ascendentă au determinat răcirea climei, iar mişcările descendente, încălzirea din perioadele interglaciare. Teoria este deficitară, nefiind acceptată de către unii cercetători. Desigur, s-au mai emis şi alte ipoteze privind cauzele glaciaţiei cuaternare, însă cele expuse mai sus sunt cele mai motivate şi mai plauzibile. În mod cert, ipotezele care astăzi explică parţial sau unilateral acest fenomen, constituie puncte de plecare pentru cercetarea şi explorarea unui viitor care, posibil, ne poate rezerva o nouă glaciaţie.

■ Schimbarea albedoului datorită glaciaţiei. Modificări ale bilanţului radiativ. În Cuaternar, ca şi în prezent, radiaţia solară primită de suprafaţa terestră a fost parţial

absorbită şi parţial reflectată. Toate radiaţiile spectrului solar, indiferent de lungimea de undă, au fost refelectate în mod egal, fiind abătute de la direcţia lor de propagare fără să suporte o transformare. Capacitatea de reflexie a suprafeţelor s-a caracterizat printr-o mărime numită albedo (A), care a reprezentat raportul dintre fluxul radiaţiei reflectate în toate direcţiile (R) şi fluxul radiaţiei globale incidente pe o suprafaţă (Q).

A = R/Q x 100 (%)

37

Albedoul suprafeţei terestre a depins de natura, de gradul de rugozitate şi de culoarea corpurilor care o alcătuiesc. Suprafeţele netede, lucioase şi de culoare deschisă, au reflectat mai puternic radiaţia solară, în comparaţie cu cele cu asperităţi, neregularităţi sau de culoare închisă. La zăpada proaspăt căzută şi uscată, albedoul a fost de 80 – 90 %, iar la zăpada curată, umedă, de 60–70%. Albedoul mediu al regiunilor polare a fost mai mare de 80 %. Diferenţa până la 100 % a reprezentat-o radiaţia absorbită de suprafaţa respectivă. Racirea climei din Pleistocen şi menţinerea zăpezilor pe terotorii întinse a schimbat albedoul şi a accentuat procesul de răcire, favorizând formarea şi extinderea în suprafaţă a gheţarilor. În perioadele interglaciare, procentul radiaţiei absorbite de suprafaţa terestră a crescut, deoarece zăpada impurificată a avut un albedo de 40 – 50 %, nisipurile de 30 – 40 %, pajiştile verzi şi humusul, de 26 %, stepa uscată, de 20 – 30 %, tundra de 15 – 20 %, iar pădurile de conifere de 10 – 18 %. Albedoul a produs, prin schimbarea caracteristicilor sale, modificări în bilanţul radiativ, condiţionând starea termică a suprafeţei terestre, prin valorile sale pozitive sau negative. Dacă energia radiantă primită a fost mai mare decât cea pierdută, bilanţul a fost pozitiv şi s-a produs încălzirea, iar în cazurile în care s-a pierdul mai multă energie radiantă decât s-a primit, bilanţul a fost negativ şi clima s-a răcit. Bilanţul radiativ al suprafeţei terestre a determinat regimul termic al uscatului, al apelor Oceanului Planetar şi al stratului de aer de la contactul cu aceste suprafeţe, a dirijat procesul îngheţului, al dezgheţului şi al evaporaţiei şi a determinat geneza şi transformarea maselor de aer. Totodată a condiţionat ritmurile biologice şi fazele fenologice ale florei şi faunei cuaternare.

■ Variaţiile termice ale apei Oceanului Planetar Răcirea apei Oceanului Planetar a fost considerată o cauză a producerii şi extinderii

glaciaţiei cuaternare. Sub învelişul de gheaţă, apa salmastră şi densă se lăsa în jos şi forma un sistem de curenţi care producea amestecul general şi răcirea apei (A. Saraiman, Paula Bulinshi, 1998). După M. Ewing, W. Donn, (1956) şi I. Donisă (1993), variaţiile termice ale Oceanului Îngheţat de Nord au devenit factori genetici ai climei, putând provoca oscilaţiile climatice din Pleistocen. În condiţiile în care oceanul nu era acoperit cu gheaţă, deasupra lui se forma un amplu ciclon polar, care determina producerea unor cantităţi mari de precipitaţii sub formă de ninsoare şi formarea gheţarilor. Apariţia calotelor glaciare provoca formarea unui anticiclon polar (cu vânturi de vest pe periferia lui) şi micşorarea precipitaţiilor, urmată de dispariţia calotelor, ca urmare a reducerii alimentării. Modificarea presiunii atmosferice, cu consecinţe asupra formării şi mişcării maselor de aer, a căpătat un caracter ciclic, pus în evidenţă prin perioade glaciare şi interglaciare.

38

Curs săpt. 10

Originea şi evoluţia omului

Descoperirile permanente ale resturilor predecesorilor speciei actuale umane la care se adaugă cercetările biochimice şi genetice contemporane (analize ale aminocacizilor şi ai cromozomilor umani) demonstrează faptul că toţi oamenii actuali fac parte atât din cadrul aceleiaşi specii cât şi subspecii. Acest nivel al subspeciei nu mai este subdivizat la nivelul raselor umane întrucât indivizi ai raselor diferite nu prezintă nici o incompatibilitate anatomică sau fiziologică ce ar putea să-i separe reproductiv între ei.

Există două mari categorii de concepţii referitoare la succesiunea reală a genurilor, speciilor şi subspeciilor de hominizi:

- Concepţia anagenetică (ana gr. – înapoi), conform căreia fiecare specie şi gen de hominid a evoluat dintr-un gen sau specie anterioară, prin procese continue şi succesive de perfecţionare;

- Concepţia cladogenetică (klados gr. – ramură, mlădiţă), conform căreia, în procesul de evoluţie au apărut numeroase linii filogenetice secundare, dintre care, marea majoritate s-au stins fără continuitate, din diferite cauze, o singură linie ascendentă ducând la apariţia omului actual. Această concepţie se apropie cel mai mult de realităţile confirmate de descoperirile şi cercetările actuale.

Încă nu este suficient de clară poziţia, în lanţul evolutiv, a unor forme fosile. De asemenea, lipsesc încă unele forme de legătură. Certă este însă originea africană a omului, curentul monocentrist admiţând difuzia din cadrul unui singur focar şi anume Africa australă, a omului actual, în opoziţie cu faţă de curentul policentrist, conform căruia omul actual ar fi evoluat din mai multe specii de paleoantropi din diferite zone ale Globului.

În cadrul complicatului proces evolutiv al hominizilor, la nivelul cunoştinţelor actuale, au fost separate şase mari etape şi anume: etapa primatelor precursoare, etapa australopitecilor, etapa apariţiei genului uman, etapa arhantropilor, etapa paleoantropilor şi etapa neoantropilor.

1. Etapa primatelor precursoare Punctul de plecare a istoriei omului se

confundă cu cel al primelor primate şi începe acum cca. 65 milioane de ani, la începutul Terţiarului. Atunci apar primele resturi ale Ordinului Primates (al maimuţelor) în Europa şi America de Nord (Purgatorius). Acestea se caracterizează, faţă de alţi reprezentanţi ai clasei mamiferelor şi subclasei mamiferelor placentare (embrionul se hrăneşte prin intermediul placentei) prin membre anterioare de tip prehensil, cu degetul mare opozabil, prin prezenţa unghiilor, faţă de gheare, dentiţie nespecializată, înlocuirea dinţilor de lapte, ochi dispuşi anterior, nu lateral ş.a.

În cadrul acestei etape care s-a desfăşurat până acum cca. 7 milioane de ani, au trăit o serie de maimuţe superioare, antropomorfe, a căror filiaţie este încă subiectul a numeroase controverse.

39

Ordinul Primates începe a se diferenţia încă acum peste 60 milioane de ani în două subordine:

- Prosimiae în care intră cele mai primitive maimuţe, cum sunt în prezent lemurienii din Madagascar sau tarsienii din Asia sud-estică şi

- Simiae unde intră maimuţele antropoide (hominidele, apărute acum 4 milioane de ani) şi reprezentanţii actuali: gibonii, orangutanii, gorilele şi cimpanzeii.

Acest subordin al simienilor grupează reprezentanţi ai familiilor: Cercophithecidae, Hylobatidae (gibonul), Pongidae (orangutanul, gorila, cimpanzeul) şi Hominidae. Evoluţia acestui grup a mers pe linia adaptării la viaţa arboricolă. La hylobatide s-a produs o specializare ireversibilă prin dezvoltarea brachiaţiei ca mijloc de locomoţie (mâinile lungi, până în pământ, permit balansări şi apoi salturi rapide de 10 metri). O altă linie evolutivă a constat în părăsirea treptată a vieţii arboricole şi adaptarea la viaţa terestră. Hominidele trec astfel la locomoţia bipedă.

Esenţial pentru linia umanizării este faptul că revenirea la viaţa terestră s-a produs după viaţa arboricolă, deci având moştenite adaptările (nu specializările) acesteia din urmă. Această moştenire a adaptărilor arboricole a deschis o serie de perspective evolutive cu totul noi: posibilitatea staţiunii bipede, cu eliberarea membrelor anterioare de funcţia locomotoare care tind să se transforme în mâini, opozabilitatea degetului mare, cu posibilitatea apucării, ţinerii şi manipulării diferitelor obiecte, a folosirii şi apoi a fabricării uneltelor; dezvoltarea unghiilor care înlesnesc prehensia şi-i sporesc puterea; dispariţia treptată a cozii; dentiţia nespecializată şi hrana generalizată (omnivoră), dezvoltarea vederii stereoscopice; facializarea şi encefalizarea; dezvoltarea vieţii de grup, a apărării în cadrul grupului, a mijloacelor de comunicare între indivizi ş.a.

Din cadrul acestui grup comun al primatelor superioare, acum cca. 28 mil. ani s-a desprins ramura gibonului, dar, din acelaşi strămoş comun, presupus dar încă nedescoperit, ar fi evoluat, pe linie ascendentă, genul Proconsul. Acesta a trăit în Africa între acum 28 şi 14

40

milioane de ani. Descoperit de Louis Leakey în 1948 în miocenul inferior din insula Rusinga din Lacul Victoria, a fost reprezentat prin mai multe specii (P. Africanus, P. Gordoni, P. Major).

Din cadrul Proconsulului s-au desprins trei linii evolutive, dintre care, primele două nu au

evoluat pe linia hominizării: a. Linia Dryopithecilor, care au trăit între 14 şi 7 milioane de ani în Africa de est, Asia

Mică, Asia de Est şi de sud, Europa central-sudică; b. Linia Ramapithecilor, care au trăit în Asia sudică, estică şi sud-vestică între 14 şi 10

mil. ani. Din Ramapithecus se pare că a evoluat Sivapithecus în aceleaşi areale precum şi în Europa central-sudică din care au evoluat ulterior, pe de o parte orangutanii actuali şi pe de alta, Gigantopithecus, un primat fosil de talie mare.

c. Linia urmaşului cel mai evoluat al Proconsulului, care s-a îndreptat către hominizare: Kenyapithecus Wickeri din care, ulterior au evoluat australopitecii, prin intermediul lui Ardipithecus ramidus.

Separarea de actualul grup al cimpanzeilor - pongide (cel mai apropiat văr al nostru) se pare că a avut loc între 5 şi 7 milioane de ani. Dovezile se sprijină pe progresele geneticii, care au demonstrat o mutaţie genetică importantă a hominidelor: reducerea numărului de cromozomi (purtători ai caracterelor ereditare) de la 48 la 46. Acum cca. 3 mil ani, începe diferenţierea, în cadrul pongidelor a gorilelor faţă de cimpanzei. Despre strămoşul comun al pongidelor şi hominidelor, deocamdată se ştiu puţine lucruri; acestuia i-ar fi aparţinut un fragment de mandibulă descoperit în 1984 la Tabarin, în Kenya, având o vârstă de 5 mil ani şi care prezintă amestecat, caractere de humanoide şi de maimuţă (Ardipithecus ramidus specie nou creată în 1994 – iniţial atribuită australopitecilor).

2. Etapa australopitecilor – primii reprezentanţi ai hominidelor Această etapă aparţine ultimei părţi a pliocenului, unele specii continuându-şi existenţa şi

în pleistocenul inferior. Primii reprezentanţi ai acestui gen apar acum 4 (3,7) milioane de ani (Australopithecus afarensis) iar ultimii se sting acum cca. 1 mil. ani (A. robustus).

În 1924 Raymond Dart descoperea un craniu al unui copil de australopitec (Australopithecus africanus) de 6 ani în travertinul de la Taung (Africa de Sud). Având mers biped dar şi cu evidente caractere de maimuţă, acest craniu a generat numeroase controverse la acea vreme, datorate în mare măsură şi originii sale africane: se putea oare închipui ca omul să se fi putut naşte în altă parte decât în Europa? După aceasta, descoperirile s-au succedat, multe dintre ele alimentând controversele taxonomice care continuă şi în prezent. Acestea sunt

41

multiplicate şi de starea fragmentară a resturilor fosile, variaţia individuală a dimensiunilor şi dimorfismul sexual, deseori foarte accentuat la primate.

Astăzi, majoritatea paleontologilor recunosc patru mari specii în cadrul genului Australopithecus grupate, în funcţie de talie în specii gracile (primele două) şi robuste:

- A. afarensis, specia definită cel mai recent, dar şi cea mai veche (3,7 – 2,7 mil. ani); celebre sunt resturile lui Lucy, respectiv 52 de oase ale scheletului pe jumătate complet al unei femele tinere, descoperite în Afar de echipa antropologului Yves Coppens. Nu era o specie mare, având cel mult 1,1 metri, un cap mic (450 cm2), faţa puternic proiectată înainte. Membrele anterioare sunt proporţional destul de lungi, în timp ce membrele inferioare şi bazinul dovedesc un mers biped. Acest lucru a fost coroborat cu descoperirea lui Mary Leakey la Laetoli, Tanzania unde într-un pachet de cenuşe vulcanice au fost găsite fosile şi urme de paşi ai unor indivizi mergând în picioare.

- A. africanus, formă delicată, mai recentă (între 3 şi 2 milioane de ani), atestată în Africa de sud şi Africa Orientală. Se caracterizează prin talie mică dar cu un craniu proporţional mai voluminos (600 cm2). Aparatul masticator este încă puternic, însoţit de un prognatism accentuat, dar cu o tendinţă de reducere a dinţilor din zona obrazului şi de mărire a dinţilor anteriori, semn al unei alimentaţii mai omnivore.

Formele robuste de australopiteci sunt reprezentate de: - Australopithecus robustus (parantropul) între 2 şi 1 milion de ani. Avea o talie de

aproximativ 1,5 metri şi o greutate de 40-60 kg. Se remarcă prin prezenţa unor muşchi masticatori puternici, dimensiunea mare a molarilor spre deosebire de cea a incisivilor şi a caninilor mai mici, ceea ce demonstrează un regim preponderent sau total vegetarian.

- Australopithecus boisei (celebrul zinjantrop) care a trăit între 2,2 şi 1,2 milioane de ani, specializat, de asemenea într-o alimentaţie vegetală. Descoperit de Mary Leakey în 1959, la Olduvai, s-a crezut că reprezintă genul din care a evoluat omul, deoarece

42

în apropiere s-au găsit şi unelte primitive, care în realitate au aparţinut primilor oameni, cu care acest australopitec a fost, un timp contemporan.

Apariţia australopitecilor a fost explicată de unii paleoantropologi prin tendinţa de aridizare şi răcire a climei la începutul pliocenului, care i-ar fi obligat să renunţe definitiv la viaţa arboricolă şi să treacă la aviaţa terestră, inclusiv la mersul biped. Statura australopitecilor era una semiverticală. Creşte evident motricitatea fină a membrelor superioare, devenite adevărate mâini. Se pare că unii australopiteci încep să folosească şi unelte de piatră, fapt care ar fi dovedit de datarea primelor unelte cunoscute la cca. 2,6 milioane de ani, acestea fiind anterioare apariţiei genului uman.

În anul 1999 a fost descoperită în Etiopia o nouă specie gracilă, Australopithecus garhi cu o vechime de cca. 2,5 mil. ani, apropiat de A. africanus. În situl în care a fost descoperit, au fost găsite oase de animale cu urme de tăieturi şi lovituri, ceea ce indică o posibilă procesare a acestora cu ajutorul uneltelor. Având în vedere vechimea, locaţia, trăsăturile scheletului şi posibila capacitate de a produce unelte, Australopithecus garhi reprezintă un posibil precursor al genului Homo. 3. Etapa apariţiei genului uman După opinia, foarte plauzibilă, a lui Richard Leakey şi a altor specialişti, genul Homo s-ar fi desprins destul de timpuriu din linia filogenetică a hominidelor, probabil încă dinainte de apariţia lui Australopithecus afarensis. Conform opiniilor majorităţii paleoantropologilor, primii

43

reprezentanţi ai genului nostru, două specii apropiate, Homo habilis şi Homo rudolfensis ar data din timpul trecerii de la pliocen la cuaternar (2,4 – 1,3 mil.ani B.P.), deşi există şi oameni de ştiinţă (Bernard Wood şi Mark Collard), după care aceste specii ar fi fost încă foarte apropiate de australopiteci. Dintre acestea, mai bine cunoscut este Homo habilis, descoperit de Louis Leakey, în 1959, în defileul Olduvai; ulterior, s-a dovedit că primele specii umane au trăit şi în alte locuri din Africa de Est (Koobi Fora, în Kenya), precum şi în Africa de Sud (Sterkfontein) dar a rămas discutabilă descoperirea unor urme identice în sudul Asiei (bazinul Indusului) precum şi a culturii litice aparţinând primilor oameni – în România. Capacitatea endocraniană a lui Homo habilis (590 – 775 cm3) era superioară celei a australopitecilor , ceea ce a impus şi o lărgire a bazinului, pentru a permite naşterea, încât bazinul şi articulaţia şoldului deveniseră perfect umane. Şi dentiţia se apropiase de aceea a omului actual, prin reducerea celui de al treilea molar iar arcada dentară începuse să se rotunjească. Se schiţase uşor mentonul, în timp ce creasta sagitală de pe craniu dispăruse Cel mai remarcabil fapt a fost, însă, argumentarea, prin descoperirile din valea râului Omo şi din alte puncte, a producerii în mod sistematic, de către Homo habilis, a unor unelte şi arme primitive din piatră – bolovani de râu, din bazalt sau cuarţit, grosolan ciopliţi la un singur capăt (“choppers”) şi aşchii de la cioplit, această primă cultură litică fiind denumită în literatura anglo-saxonă – pebble culture (într-o traducere românească nu prea corectă – “cultură de prund”). Foarte probabil, primii oameni foloseau şi unelte sau arme din lemn, coajă de copac şi tulpini de trestie. Îşi amenajau adăposturi grupate, la care foloseau şi pieile animalelor vânate, adăposturi care, deşi aveau un caracter temporar, puteau fi folosite o perioadă relativ îndelungată. Tot atât de important este şi faptul că la Homo habilis se pare că au apărut primele forme de vorbire articulată – după Ralph Holloway (de la universitatea Columbia) şi Philip Tobias (din Africa de Sud) în creier începe să se dezvolte acum regiunea Broca, care este sediul vorbirii articulate iar, după conformaţia aparatului fonator, primii oameni ar fi putut pronunţa câteva consoane (b, d, t, s, z) şi unele vocale nazale.

44

Curs săpt. 11. 4. Etapa arhantropilor Arhantropii, reprezentaţi, prin specia Homo erectus şi prin alte două specii apropiate, Homo ergaster şi Homo antecessor, au trăit în pleistocenul inferior şi la începutul pleistocenului mediu – între 1,7 mil. ani şi 200.000 ani B.P.3 , derivând, după toate probabilităţile, dintr-un trunchi comun cu primele specii ale genului Homo. În mod sigur, însă, cei mai vechi arhantropi au apărut în Africa de Est şi nu în Asia de Sud-Est, cum s-a crezut la început, însă arhantropii au cunoscut o expansiune mult mai largă şi mai rapidă decăt primele specii ale genului. Cele mai vechi fragmente osoase datate sunt cele descoperite în Kenya (la Nariokotome şi Koobi Fora) , dar extrem de repede Homo erectus s-a răspândit şi în Asia, unde a fost reprezentat, mai întâi, de omul de Yuanmon, datat la 1,7 mil.ani î.p În Africa şi în Asia expansiunea arhantropilor a avut loc în paralel. Din Africa de Est, Homo erectus a înaintat în Africa de Sud şi în Africa de Nord (Algeria, M.ţii Tibesti). În Asia sunt cunoscuţi omul de Lantian (1,5 mil. – 700.000 ani B.P.), pitecantropul (Homo erectus erectus), descoperit în ins.Jawa (la Trinil, Modjokerto şi Sangiran) şi datat între 1,3 mil. şi 500.000 ani B.P. precum şi în insula Flores (800 000 ani î.p.), omul de Ubeidya (din M.Carmel, în Palestina, datat la 1 mil. ani B.P.), omul fosil din India (Narmada – 800.000 ani B.P.) şi sinantropul (Homo erectus pekinensis), care a trăit între 500.000 şi 200.000 de ani B.P., descoperit în 1927 în peştera de la Zhoukoudian, la 50 Km de Beijing. Foarte probabil, din Orientul Apropiat Homo erectus a pătruns, pentru prima dată, şi în Asia Mică şi Caucaz, dar se pare că subspeciile de Homo erectus din Extremul Orient au reprezentat o ramură închisă a hominizării, care nu a mai evoluat – în apropierea fosilelor de pitecantrop nu au fost găsite unelte iar sinantropul, deşi cavernicol, nu a cunoscut focul; totuşi, antropologii chinezi susţin o teză exact contrarie. Şi în Europa aria de răspândire a arhantropilor a fost foarte largă, chiar dacă, aici aceştia au pătruns mult mai târziu decât în Asia. Cum era şi de aşteptat, cele mai vechi urme de arhantropi din acest continent sunt cunoscute din Peninsula Iberică, unde aceştia au venit, evident, din Africa de Nord (fragmentul osos descoperit la Orce în 1983,datat la 900 000 ani î.p., cu trăsături apropiate de Homo habilis, apoi vestigiile de la Ambrona şi Torralba, datate la 500 000 ani î.p.). Urmează, cronologic, descoperirile din Franţa (Soleilhac, în Masivul Central Francez – circa 800.000 ani B.P., Tautavel, în sudul ţării – 450 000 ani î. p.), din Italia (grota Isernia – 700.000 ani B.P.), Belgia (Sprimont – 500.000 ani B.P.), Germania ( Homo (erectus) heidelbergensis, descoperit în 1907 şi considerat uneori ca o formă de trecere spre Homo sapiens), Ungaria (omul de Vertésszöllös, descoperit în 1965 şi numit ca subspecie Homo erectus palaeohungaricus – unul din cei mai evoluaţi arhantropi, după capacitatea endocraniană) şi România. Arhantropii au avut o varietate destul de mare, dar, în general au fost mai înalţi decât primele specii ale genului uman – talia medie era de 1,60 m, însă s-au găsit şi indivizi care ajungeau la înălţimea de 1,80 m. Oasele trunchiului şi ale membrelor erau mult mai evoluate decât craniul – femurul era de tipul omului actual, ceea ce dovedeşte atingerea unei staturi perfect verticale. Craniul, hiperdolicocefal, avea o capacitate endocraniană cu mult superioară celei de la primii oameni (700 – 1 250 cm3), dar oasele craniului rămăseseră groase, fruntea –

3 Stabilirea vârstelor absolute în Africa de Est şi în Jawa este favorizată de prezenţa unor strate succesive de

lave şi tufuri vulcanice, databile prin metoda K – Ar.

45

teşită, arcadele supraorbitale – puternic exprimate iar dentiţia – destul de masivă (deşi mai fină ca la Homo habilis). Se păstra torusul occipital, mentonul continua să fie slab schiţat, dar se redusese prognatismul. Creşterea capacităţii intelectuale se reflectă în progresele făcute de limbaj - măsurătorile făcute de Mario Rossi asupra palatului, mandibulelor şi laringelui de Homo erectus de la Tautavel arată că acesta putea pronunţa acum şi vocalele ü şi i, precum şi consoanele g, k, ş şi j. Alimentaţia arhantropilor devenise mult mai carnivoră decît aceea a predecesorilor – s-au găsit fragmente osoase care atestă că aceştia vânau şi consumau elefanţi, rinoceri, bizoni, bouri, cai, cerbi, căpriori, gazele, mistreţi, lei, urşi, lupi, vulpi şi păsări de apă, prinzând în paralel şi peşte, colectând mierea albinelor sălbatice şi ouăle păsărilor, în timp ce castorul era vânat pentru blană. Însă, s-a păstrat şi o alimentaţie vegetariană, formată din rizomi, rădăcini, tulpini ale plantelor erbacee, nuci şi diverse alte fructe. Homo erectus a fost prima specie umană care a trecut la utilizarea şi întreţinerea focului – cele mai vechi urme de foc s-au găsit la Yuanmon, în China (1,7 mil. ani B.P.), la Swartkrans, în Africa de Sud (1,5 mil. ani B.P.) şi la Chesowanja, în Kenya (1,4 mil. ani B.P.). Focul a permis omului să consume hrană (primitiv) preparată, să se încălzească (şi, deci, să-şi extindă ecumena) şi să se apere de unele animale sălbatice. Apar primele locuinţe propriu-zise, sub forma corturilor (urmele unei adevărate aşezări, din corturi, a vânătorilor a fost descoperită pe colina Terra Amata, de lângă Nisa) dar înaintarea spre nord şi înăsprirea climei a determinat multe subspecii să se adăpostească în peşteri – sinantropul, majoritatea arhantropilor din Franţa şi Belgia etc. Probabil, aceeaşi răcire a climei a obligat această specie să devină prima fiinţă care a utilizat îmbrăcămintea. Au progresat mult uneltele şi armele din piatră cioplită, os şi corn pe care şi le confecţiona Homo erectus – “toporaşe de mână” şi satâre, cioplite pe ambele feţe, vârfuri de săgeţi şi lănci, răzuitori. dălţi, unelte pentru lucrul în lemn, nicovale, săpăligi ş.a. Continuă să se folosească şi lemnul – pentru măciuci, ţăruşi, în vederea săpării unor găuri în sol, lănci (acestea – din lemn de tisă) ş.a. Evoluţia industriei litice, care corespunde, în linii mari, paleoliticului inferior permite separarea a patru perioade : olduvaianul dezvoltat, abbevillianul, acheuleanul şi clactonianul.

5. Etapa paleoantropilor (Homo sapiens arhaic – primul reprezentant al speciei noastre) Trecerea de la arhantropi la paleoantropi rămîne deocamdată foarte neclară. Aceasta s-a desfăşurat în intervalul dintre 1 milion de ani şi 200 000 ani B.P., când au trăit o serie întreagă de tipuri umane de tranziţie : - în Africa – omul descoperit în 1998 în Afar, apoi Homo rhodesiensis şi omul de Ternifine (Algeria) ; - în Europa sudică – omul de Petralona (Grecia), omul de Saccopastore (Italia) şi oamenii desoperiţi în sudul Franţei (în Cove de l’Arago şi la Terra Amata) ; - în Europa central-vestică – omul de Swanscombe (Anglia), omul de Steinheim şi cel descoperit la Bilzingsleben (Germania) , - în China – oamenii care au trăit în peştera Jinmu (pen.Liaodong), la circa 280.000 ani B.P., la Changyang etc. Din punct de vedere geografic, paleoantropii au ocupat, în continuare, toată aria arhantropilor – Africa (cu descoperirile de la Kabwe, în Zambia ş.a.), Orientul Apropiat, Insulinda, China (Dali), Caucazul, Europa sudică şi centrală. Însă, mai ales spre finalul acestei etape, începe o anumită expansiune teritorială: probabil, în jurul anului 100 000 î.p. paleoantropii au reuşit să treacă, pentru prima dată, în Australia, aşa cum o dovedesc descoperirile din

46

aluviunile fluviului Murchison, din vestul acestui continent, ca şi descoperirile ceva mai târzii, de la 60 000 ani î.p., din Arnhem Land. Evoluţia ascendentă a paleoantropilor este vădită de o nouă creştere a capacităţii endocraniene, mult superioară celei a arhantropilor şi apropiindu-se de aceea a omului actual (dar oscilând, în funcţie de individ, între 1 070 şi 1 650 cm3) precum şi de organizarea encefalului, care ajunsese aproape la acelaşi nivel cu aceea a subspeciei noastre, foarte caracteristică fiind dezvoltarea mai puternică a emisferei stângi, dovedind o specializare în folosirea mâinii drepte. Această evoluţie pozitivă a encefalului este în legătură şi cu perfecţionarea vorbirii articulate, paleoantropii putând emite acum o gamă completă de sunete, fapt demonstrat de forma luată de osul hyoid, asemănătoare aceleia a omului actual, ceea ce a permis dezvoltarea laringelui; totuşi, paleoantropii au continuat, probabil, să se înţeleagă, în paralel, şi prin gesturi, obişnuinţă păstrată până astăzi la australieni. Dentiţia devenise, şi ea, mai apropiată de aceea a omului actual. Aspectul exterior al craniului rămâne, însă, primitiv, fruntea – teşită, arcadele supraorbitale – proeminente, maxilarul inferior – masiv (dovedind un aparat masticator puternic), mentonul – încă destul de şters, talia – cam aceeaşi ca la arhantropi, poate chiar ceva mai mică, în medie (între 1,55 şi 1,78 m). Paleoantropii aveau şi o puternică musculatură a braţelor, dovedită de crestele de inserţie de pe omoplaţi, de pe oasele lungi ale mâinii şi de pe falange. Paleoantropii au continuat să fie, în primul rând, vânători, vânând mamuţi, bouri, cerbi, cai etc., folosind , pe lângă carne şi oasele animalelor vânate – pentru unelte, scheletele corturilor sau chiar în calitate de combustibil. Au continuat, de asemenea, să practice pescuitul. În Europa, China şi Caucaz au trăit preponderent în peşteri. Paleoantropii au avut un nivel de cultură superior celui al arhantropilor: ei au fost primele fiin ţe care au acordat îngrijire accidentaţilor, handicapaţilor şi bătrânilor (dovadă – descoperirea unor schelete care demonstrează faptul că unii infirmi şi accidentaţi au trăit până la bătrâneţe, evident ajutaţi de ceilalţi membri ai marii familii), primii la care apare cultul morţilor (morminte descoperite la Shanidar, în Irak, la La Ferrassie, în Franţa, şi la Teşik Taş), primii care au manifestat un anumit simţ estetic (dovedit de apariţia unor piese de podoabă – pandantive – şi de vopsirea corpului cu ocru) şi primii la care au apărut, în mod sigur, concepţii mistice şi ritualuri. Totuşi, în unele situaţii practicau şi canibalismul. Industria litică a paleoantropilor corespunde, în linii mari, paleoliticului mediu (levalloisian şi musterian), caracterizat printr-o finisare mai avansată a uneltelor şi armelor, ca şi prin creşterea ponderii uneltelor şi armelor confecţionate din os. În rândul paleoantropilor s-au conturat, cu timpul, însemnate deosebiri regionale, ca rezultat al variabilităţii şi al adaptării la condiţii de viaţă diferite. Astfel : - în Europa, Caucaz şi Asia Centrală s-a diferenţiat, încă de la 120.000 ani B.P., omul de Neanderthal - Homo (sapiens) neanderthalensis, care a rămas ca o ramură închisă a evoluţiei, dispărând în jurul anului 32.000 B.P. - în Extremul Orient a trăit omul de Maba, descoperit în China : - în Asia de Sud-Est s-a format omul de Ngandong (Homo sapiens soloensis), descoperit în Jawa şi datat în jurul anului 120 000 B.P. – acesta a fost, probabil, şi primul om care a pătruns îm Australia; - în Africa au trăit Homo sapiens saldanensis, descoperit la Hopefield. în Provincia Capului şi în alte puncte din sudul Africi, precum şi alte subspecii şi rase umane. Subspeciile africane au fost cele mai evoluate, pregătind terenul pentru apariţia omului actual (dovadă – descoperirile de la Florisbad, în Africa de Sud, de la Singa, în Sudan, din Maroc ş.a.).

47

6. Etapa neoantropilor (Homo sapiens sapiens – omul actual) Subspecia din care face parte întreaga omenire contemporană a apărut în jurul anului 100 000 B.P., evoluând din unii paleoantropi din Africa, în rândul cărora procesul de evoluţie spre omul actual începuse anterior: cei mai vechi neoantropi au fost descoperiţi în Africa de Sud, la vărsarea râlui Klasies şi în peştera Border. Omul actual a coexistat o anumită perioadă de timp cu paleoantropii, însă, între el şi aceştia s-a manifestat o concurenţă aspră, căreia paleoantropii nu i-au putut face faţă. Din punct de vedere somato-fiziologic, procesul de neoantropizare s-a caracterizat printr-o puternică dezvoltare a encefalului (până la o capacitate endocraniană de 2000 cm3), prin boltirea frunţii, dispariţia arcadelor supraorbitale, la majoritatea indivizilor, reducerea masei musculare şi a greutăţii corpului. Se pare că a avut loc şi o reducere a duratei sarcinii, de la 11 – 12 luni la 9 luni, drept consecinţă a creşterii dimensiunilor craniului fătului, noii născuţi, mult mai puţin evoluaţi din punct de vedere biologic, în comparaţie cu cei ai oamenilor mai vechi, supravieţuind, deci, doar ca urmare a unei îngrijiri mai atente, consecinţă a creşterii complexităţii vieţii sociale Neoantropii şi-au câştigat o gamă alimentară mai largă, deşi pe parcursul paleoliticului au râmas, în principal, vânători. Creşte, însă, consumul produselor animaliere acvatice (peşte, o mare cantitate de scoici) şi apare, pentru prima dată, conservarea cărnii, prin uscare. În unele regiuni (Noua Guinee, Australia), încă din paleolitic se pare că a început îndepărtarea, cu topoare de piatră sau prin foc, a plantelor mari, pentru a permite dezvoltarea plantelor comestibile din flora spontană (sagotierul, taroul, bananierul, ignamele) – un adevărat prolog al apariţiei agriculturii. Uneltele şi armele produse de neoantropi marchează, în linii mari, paleoliticul superior, divizat, la rândul său, în ordine cronologică, în aurignacian, solutrean şi magdalenian. Aceste unelte şi arme devin acum mult mai evoluate, mai rafinate şi mai diversificate : apar aruncătoarele de suliţe, harpoanele, cârligele şi plasele pentru prins peşte, acele, opaiţele de piatră pentru iluminat. Este documentat şi comerţul de troc, cu anumite produse (scoici ornamentale, unelte de silex), până la distanţe mari de locul de origine. Aşezările continuă să fie, în cea mai mare parte, temporare sau sezoniere, dar îşi fac apariţia şi aşezări folosite mai mult timp – tabere de bază.; aşezările preferă văile râurilor sau apropierea acestora, în vederea practicării pescuitului şi a vânatului animalelor la vaduri. Deosebit de rafinate sunt preocupările artistice ale omului din paleoliticul superior, de la care ne-au rămas, în primul rând, picturile şi gravurile rupestre din peşterile Europei Occidentale (Lascaux, Altamira). Ornamentarea corporală explică descoperirea unui număr apreciabil de obiecte de podoabă şi intensificarea exploatării coloranţilor minerali. Se accentuează diferenţierile culturale regionale şi identitatea grupurilor (începutul etnicităţii), pe baza unor proprii ritualuri şi tehnici O anumită reducere a mortalităţii a făcut ca marea familie patriarhală, în rândul căreia trăiau neoantropii, să devină mai numeroasă, cu 50 – 75 de membri (idee argumentată de descoperirea unor mari morminte colective, cum este cel de la Předmosti,în Republica Cehă) şi, deci, mai puternică în lupta cu adversarii şi cu animalele sălbatice. Creşterea mai rapidă a efectivelor umane şi creşterea puterii grupului, ca şi organizarea mai bună a activităţilor, explică expansiunea rapidă a lui Homo sapiens sapiens, ocuparea în timp scurt a unor întinse teritorii până atunci nelocuite de om şi definitivarea, în etape, a ecumenei actuale (chiar dacă această expansiune nu a fost perfect continuă – de exemplu, în Asia Centrală s-a produs, în jurul anului

48

75 000 î.p., o reînaintare a paleoantropilor, din subspecia neanderthaliană, în dauna neoantropilor, în conformitate cu descoperirile de la Teşik Taş, în Uzbekistan). Din Africa de Sud neoantropii s-au extins repede spre Africa de Est, fapt demonstrat de descoperirile din Tanzania – de la Laetolil şi Ngaloba, şi în Africa de Nord-Est, unde, foarte probabil s-a format rasa negroidă. Apoi, din Africa, unde a apărut, Homo sapiens sapiens a pătruns, foarte timpuriu, în Orientul Apropiat, fapt documentat prin descoperirile din Djebel Quafzeh, în nordul Palestinei, datate la 92.000 ani B.P. Probabil că aici, în Orientul Apropiat, s-a produs o importantă divergenţă în procesul de expansiune a neoantropilor: - O ramură a lui Homo sapiens sapiens, formată în sudul Orientului Apropiat, a înaintat prin sudul Asiei spre Extremul Orient şi Australia, fiind reprezentată prin rasa australoidă (“omul de Wadjak”), rasă veche, după cum o dovedeşte marea sa variabilitate (prezenţa subrasei veddoide, a subrasei australiene şi a unui tip de tranziţie spre negroizi). Membrii acestei ramuri erau deja prezenţi în China de Sud în jurul anului 67.000 B.P. (descoperirile de la Liujiang) şi în China de Nord (Zhoukoudian), în jurul anului 30.000 B.P. În jurul anului 50.000 B.P. australoizii au dat naştere unui nou val de populare a continentului australian, cu punctul de plecare, ca şi cel anterior, în Asia de Sud-Est, val argumentat prin descoperirile, datate în jur de 38 000 ani î.p., de la Upper Swan, în Australia de Sud-Vest, şi de la lacul Mungo, în Australia de Sud-Est; foarte probabil. însă, în Australia paleoantropii au supravieţuit mai mult decât în alte părţi ale Globului, până la 10 000 ani î.p.,retrăgându-se în extremitatea sud-estică a continentului, după cum o arată descoperirile de la Kow Swamp, în statul Victoria. Trecînd dintr-o insulă într-alta, membrii acestei ramuri au fost şi primii oameni care au populat insulele Kalimantan şi Noua Guinee (în jurul anului 40.000 B.P.), arhipelagul Filipinelor (după cum arată descoperirile din grota Tabon, cu o vârstă de 30 – 23.000 ani) şi Japonia. Ulterior, australoizii au populat şi Tasmania (în jurul anului 16000 B.P.), insulele Melaneziei (la circa 12.000 B.P.) şi Noua Zeelandă. Problematic este dacă australoizii au fost şi primii oameni care au ajuns, venind din Extremul Orient Asiatic, peste strâmtoarea Bering, în America, unde, găsind un imens continent nepopulat, s-ar fi răspândit foarte repede de la nord spre sud – aceasta ar explica prezenţa trăsăturilor secundare australoide la unii amerindieni, mai ales din America de Sud, ca şi a unor boli transmisibile comune, la locuitorii din Indonezia şi la amerindienii din Brazilia. Problema constă în faptul că datările la 50.000 – 32.000 ani ale celor mai vechi urme de prezenţă umană din America de Sud (Pedra Furada şi Pedra Pintada în Brazilia, Monte Verde în Chile) sunt vehement contestate de specialiştii mai scrupuloşi. - În nordul Orientului Apropiat, în Asia Mică şi în Caucaz s-a format rasa europoidă (“omul de Cro-Magnon”). Expansiunea acesteia s-a îndreptat, în primul rând,. spre Asia Centrală şi apoi spre nord-vest, spre Europa, unde l-a îndepărtat, în scurt timp, între 40.000 şi 32.000 de ani B.P, pe omul de Neanderthal, după cum o demonstrează descoperirile, de mare valoare pentru datarea acestui proces de substituire, de la Mladeč, în Republica Cehă (32.000 ani B.P.). Europoizii au înaintat mult şi în teritoriile până acum nelocuite ale Platformei Est-Europene (conform descoperirilor de la Kostenki, Sungir ş.a.) iar, pe măsura retragerii calotei glaciare würmiene, au pătruns, după anul 10 000 a.C., în Peninsula Scandinavă. Din Europa sudică, europoizii au trecut în Africa de Nord, împingându-i spre sud pe negroizi sau mixtându-se parţial cu aceştia. Şi din Asia Centrală europoizii au manifestat o puternică tendinţă de deplasare spre sud, spre Podişul Iranului şi Subcontinentul Indian, unde, găsind o populaţie australoidă mai veche, s-au mixtat cu o parte din aceasta şi au dat naştere tipului rasial mixt dravidian, în timp ce alţi australoizi s-au retras în regiunile cele mai greu accesibile ale Peninsulei Dekkan şi ale insulei Sri Lanka.

49

- În partea de est a Asiei Centrale se pare că îşi are originea rasa mongoloidă, formată în condiţii de climă uscată. cu o atmosferă încărcată cu praf. De aici a început expansiunea mongoloizilor, îndreptată, în jurul anului 30.000 B.P., mai întâi spre regiunile din sudul şi estul Siberiei, până atunci nepopulate, fapt argumentat prin descoperirile de la Malta, de lângă lacul Baikal (15 000 B.C.) şi din grota Diuktai, în Extremul Orient al Siberiei (14.000 B.C.). Ajunşi în nord-estul Asiei, mongoloizii au trecut în America de Nord, în faza finală a glaciaţiei Würm (în jurul anului 10.000 B.C.) şi s-au răspândit în ambele Americi, eventual asimilând pe puţin numeroşii neoantropi mai vechi şi contribuind în mod esenţial la formarea amerindienilor de astăzi. În fine, în perioada 4.500 – 3.500 ani B.C., plecând din nou din extremitatea nord-estică a Asiei, un nou val mongoloid (de tip paleoasiatic) a trecut peste strâmtoarea Bering în America de Nord, populând fâşia subpolară. rămasă nelocuită, a acestui continent : acesta a dat naştere aleutinilor şi eskimoşilor, care au ajuns în Groenlanda în jurul anului 1200 B.C. iar în peninsula Labrador – în jurul anului 1000 B.C. - Destul de târziu, abia în jurul anului 6.000 B.C., mongoloizii au început să înainteze, din Asia Centrală şi sudul Siberiei, către China şi Asia de Sud-Est, făcându-şi, mai întâi, simţită prezenţa în bazinul lui Huang-He, viitorul leagăn al civilizaţiei chineze. Continuîndu-şi expansiunea spre Asia de Sud-Est, mongoloizii au întâlnit o populaţie australoidă din ce în ce mai densă, cu care s-au mixtat, dând naştere aşa-numiţilor mongoloizi sudici. De aici, din Asia de Sud-Est, mongoloizii sudici au pornit la colonizarea nordului şi estului Oceaniei, populând Micronezia (în mileniile II – I B.C.) şi Polinezia (în jurul anului 150 d.C. ajungând în Tahiti, în jurul anului 400 – în arhipelagul Hawaii şi în insula Paştelui, unde au creat o civilizaţie extrem de originală, iar în jurul anului 1000 – în Noua Zeelandă, unde au asimilat mici grupuri australoide). Din aceeaşi regiune a Asiei de Sud-Est, în jurul anului 500 d.C., un alt grup mongoloid sudic (malaiez) a traversat Oceanul Indian şi s-a stabilit în insula Madagascar, unde s-a mixtat cu populaţia negroidă, dând naştere malgaşilor. - Revenind la problema populării Africii, în postglaciar (în jurul anului 9.000 B.C.) populaţia negroidă din Africa de Nord-Est a contribuit la o umanizare mai intensă a interiorului Saharei, profitând de instalarea unui climat puţin mai umed (“optimumul climatic”), însă, ulterior, ca urmare a unei noi aridizări a Saharei şi a presiunii europoizilor dinspre Marea Mediterană, negroizii au început o deplasare în valuri succesive spre Africa Centrală şi Sudică, ceea ce a produs o creştere a densităţii umane şi o defrişare parţială a pădurii ecuatoriale dar şi împingerea spre regiunile aride şi neprimitoare din sud-vestul continentului, a khoisanoizilor, probabil cea mai veche şi cea mai stabilă rasă a omului actual.