La història de l'atmosfera i del clima

Una terra sense asmosfera, una atmosfera sense oxigen

Estrictament parlant, no es pot dir que en cap moment la Terra hagi estat del tot mancada d’atmosfera, si per tal entenem un embolcall de gasos al voltant de l’escorça terrestre i els oceans. El fet que un planeta estigui dotat d’atmosfera i d’oceans i el tipus de components que el formen depenen d’una banda de la massa del planeta i de la massa dels seus embolcalls fluids, de l’altra de la distància del Sol (o de l’estrella que centri el seu sistema planetari) i de la seva emissió d’energia, i, finalment, de les propietats dels elements presents al planeta i dels seus compostos. Però en el cas de la Terra, a més, una mínima reflexió condueix a concloure que necessàriament ha d’haver experimentat canvis de composició al llarg de la seva història.

L’origen de l’atmosfera terrestre

De fet la composició actual de la Terra és totalment anòmala amb relació a les dades que afecten el conjunt del sistema solar i les propietats de la Terra i dels elements que la componen. No coneixem cap possible font primària per a l’oxigen molecular, que representa avui aproximadament una cinquena part de l’atmosfera (20,946 % en volum), i comparades amb les proporcions de l’atmosfera solar, les quantitats d’hidrogen, com també les d’heli i de la resta de gasos nobles, són molt petites, mentre que la de nitrogen (78,084 % en volum), és exageradament alta. La baixa proporció de gasos nobles, fins i tot dels més pesants, fa pensar que durant l’Hadeà les altes temperatures de la superfície de la Terra feren perdre gairebé totalment al nostre planeta l’atmosfera heretada de la nebulosa solar de la qual s’havia originat, de manera que pràcticament tots els embolcalls fluids actuals de la Terra procedeixen de fonts secundàries i han estat acumulades a partir del moment (fa uns 4 300 milions d’anys) que la seva superfície es refredà prou per poder tenir una escorça sòlida.

Les fonts possibles dels embolcalls fluids de la Terra, en absència de vida, són només dues: l’interior de la Terra i l’espai exterior. Probablement l’una i l’altra han intervingut en la configuració de l’atmosfera actual de la Terra. Volcans, guèisers i fonts termals emeten gasos constantment, especialment diòxid de carboni, sulfur d’hidrogen i vapor d’aigua, i no hi ha cap raó per pensar que hagi estat d’altra manera durant l’Hadeà. D’altra banda, entre els 4 200 i els 3 900 milions d’anys enrere, nombrosos objectes procedents de l’espai impactaren en la superfície de la Terra; molts procedien de l’anell d’asteroides la majoria dels quals havien de ser meteoroides condrítics carbonosos, és a dir, una acumulació d’agregats d’inclusions de silicats hidratats i magnetita en una matriu de complexos de compostos orgànics a baixa temperatura, atès que aquesta és la composició de la majoria d’objectes d’aquell anell.

La pèrdua de la totalitat de l’hidrogen molecular de la Terra durant la seva condensació i el seu posterior refredament deixava el planeta incapacitat per originar molècules orgàniques tals com les que coneixem que formen la matèria viva. La solució aparegué en forma d’una abundant font d’electrons (el ferro reduït [Fe2+]), una font d’energia igualment abundant (la llum ultraviolada, UV). La fàcil oxidació fotoquímica del ferro ferrós a fèrric (Fe3+), catalitzada i energitzada alhora per la radiació ultraviolada, enriquia al mateix temps l’atmosfera de gasos com l’hidrogen, el metà, l’àcid cianhídric, el vapor d’aigua o el sulfur d’hidrogen, mentre que els ions fèrrics generats precipitaven en òxids insolubles i altres complexos i originaven les primeres formacions de ferro en bandes, encara d’origen purament inorgànic.

En quasevol cas, l’existència de roques sedimentàries d’una edat de 3 800 milions d’anys (a la formació d’Isua) implica que ja hi havia d’haver en aquella data una atmosfera i uns oceans amb una certa entitat, i que les temperatures, atès que hi havia aigua líquida, no havien de ser excessivament allunyades de les actuals, encara que fossin relativament més elevades (sembla probable que oscil·lessin, per al conjunt de la superfície del planeta, entre unes màximes d’uns 60°C i unes mínimes d’uns pocs graus centígrads positius). L’efecte hivernacle d’una atmosfera més rica de diòxid de carboni que l’actual probablement compensava de sobra el fet que el Sol fos menys calent que avui.

Les condicions climàtiques de l’atmosfera primigènia

La gran activitat volcànica que testimonien les roques de l’Arqueà per ara conegudes fa pensar en una època amb una atmosfera generalment boirosa, amb freqüents nuvolades de vapor i pols procedents d’erupcions submarines i, de tant en tant, immissions de gasos d’origen volcànic com ara òxids de sofre i de nitrogen, sulfur d’hidrogen, etc., que determinaven unes condicions que no podien ser més propícies a la formació de “smogs” i a la precipitació de pluges àcides, sens dubte l’agent atmosfèric més poderós del modelat de la superfície terrestre arqueana. La concentració d’oxigen romania prou baixa perquè els òxids ferrosos, no sols predominessin a les roques, enfront dels fèrrics, sinó que fossin transportats dissolts per les aigües. Tanmateix, fa entorn de 3 500 milions d’anys la vida ja intervenia en l’afaiçonament de l’atmosfera; s’han trobat roques d’aquella edat amb proporcions dels isòtops 13C i 14C del carboni, característiques dels organismes fotosintètics.

El fet que el dia fos més curt, a causa de la velocitat de rotació més gran, i els efectes associats en la circulació atmosfèrica i oceànica i en la magnitud i la freqüència de les marees, havien de donar un contrast més acusat de temperatures entre les regions equatorials i les polars. Amb una distribució dels continents semblant a l’actual hauria resultat una aridesa més gran a les regions més continentals i a les latituds subtropicals, però atès que se suposa que les terres emergides eren molt més reduïdes, no és probable que es produís aquest efecte.

De fet, sembla que el primer testimoni irrecusable d’un fenomen climàtic d’ampli abast són els dipòsits de til·lites originats per la glaciació que es produí al Proterozoic inferior, fa entre uns 2 500 i uns 2 300 milions d’anys; es troben sobretot a l’Amèrica del Nord, en una extensa àrea que va des del llac Superior fins als territoris canadencs del NW i fins a Wyoming, però també a Austràlia occidental, al S d’Àfrica, a l’Índia central, a Carèlia i a la regió del llac Baikal. El fet que, si més no en alguns punts del Canadà, aquests materials d’origen glaciar tinguin per sota roques que semblen haver estat dipositades sota condicions reductores, i per sobre en tenen que semblen haver-ho estat en condicions oxidants, ha suggerit la hipòtesi que la causa de la glaciació hagi estat la fallida del mecanisme que mantenia sobre la Terra un efecte hivernacle, el qual n’impedia un refredament més gran tot i una radiació solar menys intensa que l’actual. Tal vegada aquesta fallida hagi estat en part conseqüència de l’assimilació del diòxid de carboni per microorganismes fotosintetitzadors primerencs.

Entre foc i gel: els canvis climàtics antics

El glacialisme del final del Proterozic

El final del Proterozoic, al seu límit amb el Cambrià, entre els 950 i els 670 milions d’anys enrere, ja fou un període d’una marcada activitat en la tectònica de plaques, durant el qual es registrà un nou episodi de glaciarisme, possiblement la successió de glaciaciones continentals més extensa mai enregistrada. En aquesta època, tal com hem dit abans, sembla que ja s’havia assolit una composició de l’atmosfera semblant a l’actual, amb una proporció d’oxigen que no devia diferir gaire de la present avui a l’aire que respirem, i la vida eucariòtica ja estava fermament establerta. Quatre períodes glaciars, amb els intervals interglaciars corresponents, se succeïren i ha quedat testimoniats pràcticament a tots els continents, sobretot a l’Àfrica (que possiblement ocupava en aquell moment el lloc que ara ocupa l’Antàrtida), a Austràlia meridional i a Escandinàvia, en forma de paviments estriats i polits, til·lites amb còdols també estriats i altres formes i materials característics.

De les diverses hipòtesis que s’han formulat per explicar les causes d’aquestes glaciacions no n’hi ha cap que resulti plenament satisfactòria, però sembla que la important activitat de les plaques tectòniques, amb derives de molts milers de quilòmetres, hi podria haver tingut un paper important.

Les condicions climàtiques paleozoiques

El Cambrià comença precisament amb la fosa dels gels continentals gràcies a la deriva cap a l’equador de les masses continentals sobre les quals s’havien format; potser hi ajudà un escalfament general del clima del planeta. Tot plegat sembla que conduí a l’establiment, a les mars cambrianes, de les condicions ambientals necessàries per a l’explosió evolutiva a la qual ens referirem més endavant, però també hi ajudaren les modificacions de la distribució relativa de terres i mars. Així, per exemple, l’obertura, durant l’Ediacarià i el Cambrià, de l’oceà Iapetus i el seu posterior tancament, tingueren indubtablement efectes sobre el clima, tant a escala mundial com regional i, en particular, n’afavoriren la diversificació.

A partir del Carbonífer, la col·lisió de les masses continentals i la formació d’un únic continent molt dilatat en el sentit N-S, comportà l’establiment de climes zonals molt diferenciats que afectaren successivament diferents parts de les terres emergides a causa de la deriva general d’aquestes. La catastròfica extinció massiva que assenyala la fi del Paleozoic i l’inici del Mesozoic, no se sap per ara amb prou seguretat si va tenir per causa o va acompanyar algun canvi climàtic important, però no hi ha proves convincents ni d’una glaciació de gran abast ni d’una desertització ni de cap altre canvi d’una certa magnitud.

Les condicions climàtiques mesozoiques

El cert és, però, que hi ha proves d’una certa dessecació del clima a les àrees continentals durant el Triàsic i el Juràssic inferior, potser causada per la immensa extensió dels continents. En canvi, al Juràssic superior, amb la mar Tetis ja ben establerta i la incipient obertura dels oceans Atlàntic i Índic, apunten unes condicions climàtiques més benignes i, sobretot, més humides, que s’acabaran de consolidar durant el Cretaci. Sembla clar que en la frontera entre el Cretaci i el Cenozoic (el moment de la coneguda extinció massiva que s’endugué els dinosaures) hi hagué una crisi tèrmica de breu durada, però suficient per a comportar un refredament sobtat de 8 a 10°C, ja sigui com a conseqüència d’erupcions volcàniques gegantines, o a causa del xoc d’un asteroide o d’un meteorit de grans dimensions.

Sense descartar alguna d’aquestes catàstrofes, de les quals en particular la del xoc d’un cos extraterrestre de grans dimensions cada vegada té més proves, és possible que les mateixos canvis de circulació oceànica poguessin explicar per ells sols aquest refredament. L’obertura de l’Atlàntic nord i la incorporació a la circulació oceànica global de l’oceà Àrtic; el desplaçament de l’Índia cap al N, a través de l’oceà Índic equatorial, on podia haver interferit algun corrent equatorial d’aigua molt calenta; la davallada general del nivell del mar en obrir-se noves conques oceàniques; tot plegat configura un conjunt de condicions que havia de conduir a una circulació oceànica alentida i a un empobriment de nutrients en les aigües.

Les condicions climàtiques cenozoiques

Al límit entre l’Eocè i l’Oligocè, fa uns 38 milions d’anys, es produeix un nou episodi d’extinció, si no massiva sí força important. El canvi aparentment sobtat de la composició de les espècies planctòniques que s’observa en el registre fòssil ha fet cercar el seu origen en un nou impacte asteroidal, com en el cas de la frontera entre el Cretaci i el Cenozoic. Efectivament, fa uns 40 milions d’anys es produí un d’aquests impactes, del qual queda un testimoni espectacular en forma d’un cràter de més de 100 km de diàmetre prop de Popigai, al N de Sibèria; però tanmateix, sembla que cal atribuir més aviat els canvis climàtics subsegüents a la separació del continent antàric dels seus veïns, i a la pertorbació en la trajectòria dels corrents equatorials de l’oceà Indo-pacífic per la deriva de la placa índia, un cert refredament progressiu del planeta, no sense oscil·lacions, del clima global, que començà a manifestar-se en aquella època.

L’Oligocè sembla que fou un període d’oscil·lacions tèrmiques dins d’una tendència general cap a una lleu recuperació dels nivells tèrmics, i durant el Miocè es mantingueren les oscil·lacions. Tanmateix, la història tèrmica del Miocè, que és el període que va dels 25 als 5 milions d’anys enrere, i encara més la dels períodes més recents, es comença a conèixer amb més detall i ha deixat molts més testimonis. Al començament es mantingué la tendència a l’increment de les temperatures de la fi de l’Oligocè, però els successius eixamplaments del pas de Drake, entre l’Amèrica del Sud i la península Antàrtica, primer fa uns 23 milions d’anys i més tard en fa uns 18, incrementaren el flux d’aigües fredes entorn de l’Antàrtida i invertiren episòdicament la tendència vers un nou refredament, seguit, però, d’un nou escalfament que assolí el seu pic al Miocè mitjà, fa uns 15 milions d’anys. Després d’això, però, l’Antàrtida completà el seu casquet de gel i s’inicià un nou refredament, tendència que ja no es modificà en tot el Miocè, que encara s’accentuà durant el Pliocè i trobà la seva expressió més acusada en les glaciacions quaternàries.

Les glaciacions més recents

Al començament del Quaternari, fa aproximadament un milió i mig d’anys, feia més de 200 milions d’anys —des del final del Permià— que no s’enregistrava una glaciació veritablement mereixedora d’aquest nom, bé que les àrees continentals o marines que havien ocupat posicions pròximes als pols de la Terra havien patit rigors climàtics i en molts períodes havien tingut casquets glacials. En dates més pròximes, l’Antàrtida, en quedar isolada sobre el pol austral, n’havia vist créixer un durant l’Oligocè i el Miocè. Veritables glaciacions, però, no n’hi havia cap des del Permià.

El glaç a la Terra quaternària

Una imatge de la Terra des de l’espai feta fa 2 milions d’anys s’hauria assemblat molt a una d’actual, i les diferències consistirien precisament en el modelat de la superfície dels continents i de les illes per l’aigua (líquida o sòlida). És justament aquest modelat determinat pels darrers moviments de les plaques tectòniques el que sembla haver estat l’origen de les grans glaciacions quaternàries.

Ja hem fet esment de l’isolament de l’Antàrtida. De fet, encara que l’Antàrtida ha tingut un casquet de gel d’un gruix considerable pel cap baix a llarg dels darrers 15 milions d’anys, i que a les seves costes hi ha banquises permanents i se’n formen regularment de noves cada hivern, amb la distribució actual de les terres emergides hi ha un límit natural per al creixement de qualsevol hipotètica glaciació austral.

A l’extrem oposat del planeta, el pol nord es troba enmig d’un oceà pràcticament envoltat de terres: l’estret de Bering és estret i poc profund; els canals entre les illes de l’arxipèlag del nord del Canadà i el que separa aquest de Grenlàndia també són estrets, poc profunds i de traçat sinuós i complicat, fins i tot prescindint del fet que es troben glaçats una gran part de l’any; l’estret de Dinamarca, entre Grenlàndia i Islàndia no ultrapassa gaire els 300 km i la seva profunditat tampoc no és gran; només el braç de mar entre Islàndia per una banda i les illes Britàniques i Noruega per una altra, tot i que també té una profunditat escassa, es pot dir que comunica l’oceà Àrtic amb l’Atlàntic obertament, i és per allí que aquell rep la sola aportació d’un corrent d’aigües càlides, el corrent del Golf.

Però, a més, l’oceà Àrtic rep les aigües de nombrosos rius de cabal considerable (tots els grans rius de Sibèria, els del nord del Canadà, principalment el Mackenzie, els del nord de la Rússia europea) que drenen extenses àrees de l’Amèrica del Nord i d’Euràsia. Com que l’evaporació és més aviat escassa, l’oceà Àrtic té un excedent d’aigua (que es tradueix en corrents freds al llarg de les costes de Grenlàndia i del Labrador) i, a més, les seves aigües superficials són de menor salinitat que les de la resta d’oceans. D’això resulta una facilitat més gran per glaçar-se i formar banquises permanents que reflecteixen la radiació solar cap a l’espai i que, a l’hivern, creixen considerablement tant de gruix com d’extensió. En definitiva, l’oceà Àrtic i les terres d’Amèrica del Nord i d’Europa que l’envolten (llevat potser de les costes de Noruega i Islàndia) són anormalment freds a causa de les peculiaritats de la seva disposició geogràfica.

D’altra banda, a causa de la seva elevada latitud, les costes més septentrionals d’Amèrica i d’Euràsia ofereixen bases adequades per tal que, si es donen les condicions per a l’acumulació de capes de gel, aquestes es puguin estendre cap al sud. És sabut que les àrees continentals tenen temperatures més extremes (hiverns més freds i estius més calents) que les insulars. L’Antàrtida, per exemple, abans de separar-se dels altres continents australs devia tenir estius més calents i, encara que tingués hiverns més freds, no s’hi arribaren a formar gels permanents com els actuals fins que es consumà el seu isolament i els estius esdevingueren més frescos, ja que no es poden formar capes de gel permanent si l’estiu és tan calent que fon completament la neu acumulada a l’hivern.

L’origen de les glaciacions

Per això és molt possible que el fet desencadenant de les glaciacions quaternàries es produís molt lluny de l’Àrtic. Una de les hipòtesis més consistents el situa precisament al tròpic, més en concret a l’istme centramericà, el tancament del qual, fa uns 3 milions d’anys, hauria interromput la circulació d’un hipotètic corrent equatorial que anteriorment anava de l’Atlàntic cap al Pacífic. Les aigües calentes del corrent del Golf procedeixen del centre del Pacífic, travessen l’Índic i entren a l’Atlàntic pel cap de Bona Esperança, travessen aquest oceà i van seguint les costes del NE de l’Amèrica del Sud i des del mar Carib, on s’acaben de rescalfar, passen al golf de Mèxic, on s’origina el corrent que endolceix actualment el clima de les costes occidentals d’Europa. Abans que es tanqués l’istme de Panamà res no s’oposava al fet que el corrent tanqués el seu recorregut al voltant del món retornant al Pacífic a través de l’estret panameny en comptes de passar cap al N pel canal de Yucatán.

Paradoxalment, l’establiment d’un nou corrent càlid cap a l’Atlàntic nord posà les bases de l’inici de les glaciacions. Aigua més calenta significava més evaporació i també més precipitacions a les latituds més boreals de l’Atlàntic i de les terres veï-nes, i la neu començà a acumular-se en grans quantitats a Grenlàndia, Escandinàvia i la península de Labrador, centenars de metres al llarg de més de 10 000 anys, en un procés que s’autoalimentava, atès que el canvi d’albedo de la Terra que comportava es traduïa en l’absorció de menys calories de radiació solar per unitat de superfície.

L’acumulació d’aigua sòlida sobre els continents o en la banquisa hagué d’anar acompanyada d’una davallada del nivell de la mar i aquest pogué ser el mecanisme que permetés invertir el procés. Cal tenir present que en els punts màxims de les glaciacions sembla que l’Atlàntic arribà a glaçar-se fins entorn de la latitud de Nova York i de Galícia i que el casquet glacial terrestre cobria tot el Canadà i gran part del NE dels Estats Units actuals i, a Europa, arribava a la latitud de Londres, Berlín, Varsòvia i Kíev, de manera que el volum d’aigua glaçada havia de ser enorme. Això ha pogut arribar a ocasionar la interrupció de la comunicació entre l’oceà Atlàntic i la conca àrtica i la desviació més cap al sud del corrent del Golf i de les pertorbacions atmosfèriques del front polar, amb la qual cosa les precipitacions s’havien de fer més rares a les latituds més boreals i més freqüents més cap al sud, a les àrees avui afectades per la sequera del Sàhara i el Sahel. Amb menys precipitacions de neu la fosa estival havia de fer recular els gels i conduir a l’establiment d’una situació interglacial.

Els períodes glacials

La distribució de la capa de gel dels períodes glacials fou diferent en els diversos continents. L’estudi dels períodes glacials ha originat la creació d’una nomenclatura especial per a cada lloc destinada a definir els mateixos períodes de temps. La taula recull les equivalències dels períodes en els diversos continents i la seva antiguitat, en milions d’anys (Ma).

Editrònica, a partir de fonts diverses

Durant el Plistocè, situacions com la descrita s’han pogut produir en major o menor grau moltes vegades, però la majoria d’autors accepten sis períodes glacials amb els seus corresponents interglacials, al darrer dels quals ens trobaríem en el present, tots ells amb oscil·lacions que, de vegades, poden permetre diferenciar subperíodes. Els tres més antics, el Biber, el Donau i el Günz, són els més discutits i de datació més incerta, però, si més no al centre d’Europa, a partir del començament del Mindel (anomenat també Elster al nord d’Europa i Kansas a l’Amèrica del Nord), fa entre 420 000 i 430 000 anys, són molt menys controvertits i de datacions més segures. D’aquesta edat són precisament els primers testimonis d’ús voluntari del foc per part dels humans, les restes de llars trobades en un indret de la ciutat de Niça, als Alps Marítims, anomenat Terra Amata; a Vertesszöllös, a Hongria, i a Zhoukoudian (Chou-K’ou-tien), prop de Beijing (Pequín) a la Xina, totes elles associades a indústries lítiques i a restes d’ossos d’animals.

La glaciació de Mindel durá uns 100 000 anys, i després d’un període interglacial d’uns 50 000, fa més de 250 000 anys s’inicià una nova glaciació: la de Riss (anomenada també de Saale al nord d’Europa i d’Illinois a l’Amèrica del Nord). La glaciació de Riss sembla que durà entorn de 150 000 anys més i anà seguida d’un interglacial de prop de 50 000, fins que fa uns 75 000 anys s’inicià el darrer —fins ara— període glacial: el Würm (glaciació anomenada també del Vístula (o Weichsel) al nord d’Europa i de Wisconsin a l’Amèrica del Nord). Hom reconeix generalment tres etapes en aquesta darrera glaciació, separades per períodes de temperatures relativament benignes; el primer d’aquests es desenvolupà fa entre 55 000 i 60 000 anys separant les etapes anomenades Würm I i Würm II i el segon, l’interglacial Würm II / Würm III, fa entre 35 000 i 40 000 anys.

Les conseqüències geològiques de les glaciacions

Com que el centre de les glaciacions se situava sempre al nord de l’Atlàntic, mentre gran part d’Europa, l’Amèrica del Nord i el NW d’Àsia es trobaven sota els gels, l’Àsia oriental no resultava tan afectada per les glaciacions, llevat de les àrees de muntanya. També les àrees de muntanya més meridionals d’Europa i de l’Amèrica del Nord foren centres de glaciacions secundàries mentre els altiplans de l’Àsia central i les elevades cadenes muntanyoses que els envolten (Himàlaia, HIndu Kush, Karakoram, Tian Shan) sembla que exercien un paper de reforçament dels rigors climàtics i també eren un centre de glaciació important i extens; a l’hemisferi sud, els Andes, amb geleres que arribaven a la mar a la latitud de Chiloe (42° S) pel vessant pacífic i a la de Río Gallegos (52° S) al vessant atlàntic, com també els Alps Neozelandesos, foren centres menors de glaciació.

En moltes àrees de l’Amèrica del Nord afectades per les glaciacions els gels obstruïren les aigües d’alguns rius que abans tenien la seva desembocadura més al nord del front glacial, i ocasionaren així la formació d’immensos llacs, en alguns casos molt més grans que els Grans Llacs actuals. Quan els gels es fonien i la presa es trencava en resultaven avingudes d’inimaginable força i extensió. Aquest seria el cas del que s’ha anomenat llac Bonneville, que es formà en quedar tallat pel gel que davallava de les muntanyes de l’actual Idaho la vall de l’actual riu Snake i que ocupà la conca en el fons de la qual es troba avui el Great Salt Lake, i sobretot de l’anomenat llac Missoula, un llac de la mida de l’Ontario, situat al nord del Bonneville, format com a resultat del tancament de la vall de l’actual riu Colúmbia. En fondre’s el gel i col·lapsar-se la presa, el llac Bonneville excavà la gorja del riu Snake, mentre que el Missoula, en rebentar-se la seva presa de gel repetides vegades en el transcurs dels anys, ocasionà rierades d’un cabal superior al de tots els grans rius actuals de la Terra, que foren la causa de la formació de les anomenades Channeled Scablands de l’estat de Washington, un territori de 30 000 km2, gairebé l’extensió de Catalunya, drenat pels rius Colúmbia i Snake, ocupat per materials basàltics espectacularment erosionats tot i els febles desnivells que hi predominen.

Els períodes glacials anaren acompanyats a les latituds més baixes de períodes pluvials que, associats a la menor evaporació causada per les temperatures relativament més baixes, feren possible, per exemple, la presència de grans rius al bell mig del que avui és el desert del Sàhara i d’extenses cubetes lacustres al peu de les serralades del marge occidental de l’Amèrica del Nord fins a latituds tan meridionals com la de l’actual ciutat de Mèxic.

Les conseqüències biològiques de les glaciacions

El clima dominant durant els períodes glacials ha quedat reflectit en la distribució d’espècies de zones circumboreals, com ara les sequoies (Sequoia). Hom pensa que aquest arbre és originari de la zona occidental i central d’Amèrica del Nord en algun moment del Mesozoic inferior; la primera evidència fòssil es descobrí a Manxúria i correspon al període juràssic. La migració de la sequoia arribaria fins a zones d’Àsia oriental i fins a Europa, passant per Grenlàndia: se n’han trobat fòssils del Pliocè al SW de la Xina (latitud 26°) i a Texas de l’Eocè (latitud 30°); d’altres s’han trobat en zones tan nòrdiques com a Grenlàndia occidental (70°) i Spitzbergen (79°); però la majoria de fòssils de sequoia s’han trobat entre 34° i 58° de latitud.

Editrònica, a partir de Engbeck, 1976

A causa d’aquests fenòmens, una vegetació sabanoide ocupava la major part de l’àrea que avui ocupa el desert africà i aràbic, i una vegetació de tipus mediterrani encara era present al Sàhara occidental fa menys de 5 000 anys. Encara avui es troben espècies relictes d’origen nòrdic a moltes àrees montanes (Ahaggar, Tibesti) del Sàhara i fins i tot a la regió del Txad, on apareixen, per exemple, animals com l’heteròpter aquàtic Corixa mirandella o el cladòcer Daphnia longispina, tots dos d’àrea general de distribució molt més septentrional. Contemporàniament les ribes de la Mediterrània eren poblades per una vegetació forestal comparable a l’actual de les latituds mitjanes d’Europa, mentre que el centre d’Europa era ocupat per la tundra, poblada per una fauna de grans mamífers llanuts, dels quals només el ren ha sobreviscut.

La reculada cap al sud de les espècies termòfiles durant els períodes glacials, a desgrat de períodes interglacials que fins i tot assolien temperatures més altes que les actuals i que feien remuntar cap als pols i cap als cims les espècies pròpies de climes freds, representà a Europa l’extinció de nombroses espècies (de vegades gèneres sencers) de plantes que hi havien arribat durant el Cenozoic. L’efecte barrera de les muntanyes del sud del continent, al qual s’afegia el de la mateixa mar Mediterrània, feren desaparèixer d’Europa des de la primera glaciació gèneres com Liriodendron, Catalpa i Torreya i, períodes glacials posteriors, altres com Magnolia o Pterocarya. Alguns d’aquests gèneres, que eren circumboreals abans de les glaciacions segons testimonia el registre fòssil, romanen avui acantonats, bé a l’Àsia oriental (Metasequoia, Glyptostrobus), bé a l’Amèrica del Nord (Sequoia, Taxodium).

El temps de les glaciacions és també el de l’expansió dels humans per tots els continents (i, a partir del darrer interglacial, el de l’expansió de la nostra espècie, la dels humans moderns). La regressió del nivell dels oceans facilità les migracions dels homínids que, des del seu probable centre d’origen africà, es desplaçaren primer cap a l’Àsia i Europa i probablement entre 40 000 i 32 000 anys enrere assoliren Amèrica i Austràlia. També és el temps de l’extinció de molts mamífers, com els grans mamuts (Mammuthus), els rinoceronts llanuts (Coelodonta), els tigres de dents de sabre (Machairodus), el lleó gegant (Panthera leo spelaea, P. leo atrox), els cavalls (Dolichohippus) i els camells americans (Camelops), diferents espècies d’óssos formiguers i de marsupials gegants; com a una causa d’aquesta extinció no es pot excloure el paper determinant de la mateixa expansió dels homínids caçadors.

L’avifauna també experimentà variacions importants, amb la desaparició, per exemple, del còndor gegant i, sobretot, de la majoria d’espècies de grans ocells corredors, els darrers d’ells, com el moa gegant de Nova Zelanda (Dinornis), en dates ben recents, fa menys de 1 000 anys, i manifestaments relacionades amb l’expansió de les poblacions humanes, les quals no colonitzaren Nova Zelanda fins al segle VIII o IX de la nostra era.

El clima dels darrers deu mil anys

Les últimes glaciacions

En la màxima extensió de les glaciacions quaternàries, aproximadament una tercera part del glaç es trobava en l’Antàrtida i la resta principalment en el sector polar de l’hemisferi nord. El volum total era de 56 milions de quilòmetres cúbics de gel. La fosa d’aquest gel podria moure el nivell de la mar fins a 140 m. Movent-se en totes les direccions, aquest gel modelà el terreny i els seus moviments han quedat enregistrats a les roques que cobrí. Els dipòsits glacials consisteixen principalment en fragments de roca angular suspesos en argiles o llims, que anomenem “till”, i sovint van acompanyats de sediments lacustres o fluvials.

Editrònica, a partir de fonts diverses

El darrer màxim glacial es donà entre 20 000 i 16 000 anys enrere. Al mateix temps es produïa a les latituds tropicals de l’Àfrica, d’Aràbia i de l’Índia un episodi de màxima aridesa. Després s’inicià un escalfament i els gels començaren a enretirar-se, si més no a Europa, durant uns 2 000 anys. L’art parietal magdalenià, iniciat durant el ple de la glaciació, fa uns 27 000 anys. conegué en aquest inici de l’interglacial la seva època més brillant a les coves de la regió pirenaico-cantàbrica (Altamira, Las Caus, Mas d’Azil).

Després, entre 12 000 i 11 000 anys enrere, sembla que s’enregistra a Europa un nou refredament, que alguns autors han volgut relacionar amb els efectes de l’avenç cap al sud de les aigües fredes i els icebergs tabulars fruit del desglaç del casquet glacial, avenç que hauria desencadenat una intensa circulació de vents freds i humits sobre el continent. És el període anomenat Tardiglacial, que s’acaba, fa entre 11 000 i 10 000 anys, amb la fase anomenada Dryas.

El clima dels temps moderns

La fi del Dryas marca la fi definitiva (fins ara) de les glaciacions i l’inici de l’Holocè, que és, des del punt de vista geològic, l’època que abraça els temps actuals (postglacials). Des del punt de vista arqueològic i cultural és també aproximadament la frontera entre el Paleolític i el Mesolític, si bé es troben manifestacions culturals encara paleolítiques que poden datar-se molt més tardanament, mentre que, en algunes àrees del món, no tardaren a manifestar-se els primers signes del que s’ha anomenat la revolució neolítica.

La fosa de la neu i la formació d’àrees inundades

Així, a partir de fa poc més de 10 000 anys, es començà a formar, al peu del front meridional del gel en retirada, un seguit de grans extensions d’aigua dolça. D’una d’elles, la situada a la part nord-oriental de l’Amèrica del Nord, s’han originat, per exemple, els actuals Grans Llacs nord-americans. D’una altra, el llac situat llavors al sud de l’“inlandsis” escandinau i separat de l’Atlàntic per l’istme danès (el nivell de l’oceà Atlàntic era llavors molt inferior a l’actual), en resultà la mar Bàltica, un cop l’ascens del nivell de la mar (conseqüència de la fusió dels gens) en permeté la comunicació amb l’oceà Atlàntic, primer a través d’un ampli braç de mar que ocupava les actuals planes centrals de Suècia i finalment a través dels actuals estrets danesos.

A l’Europa meridional fou l’època en què començà a desenvolupar-se una vegetació de caducifolis, semblant a la que predomina actualment a l’Europa mitjana, testimoni d’unes temperatures encara per dessota de les actuals però també d’unes pluviositats ben superiors. Aquesta vegetació anà avançant cap al N, envaint els espais abans ocupats per estepes més o menys arbrades, boscos de coníferes i tundra, a mesura que reculaven els gels i pujaven les temperatures. L’arribada d’aquest tipus de vegetació a les actuals illes Britàniques, que havien tingut fins poc abans el seu propi casquet glacial, és documentada, per exemple, entorn de 8 500 anys enrere.

El màxim tèrmic o fase atlàntica

El progressiu escalfament es mantingué, a grans trets, fins fa uns 5 000 anys, moment en el qual s’assolí un màxim tèrmic, amb mitjanes superiors a les actuals, i també les aigües marines assoliren el seu nivell més elevat de les etapes geològiques recents. La vegetació caducifòlia s’expandí durant aquest període pel conjunt d’Europa i es produí una situació semblant, si bé sobre una base florística més rica, al vessant atlàntic de l’Amèrica del Nord. Per contra, més cap al sud, era més aviat la sequera la que progressava.

Així, per exemple, al pla de Barcelona, situat a 41° de latitud a la costa de la Mediterrània occidental, les anàlisis pol·líniques revelen que cap a 8 600 anys enrere hi havia una vegetació en la qual es combinaven roures (de molt, els vegetals més dominants), avellaners, alzines sureres i pins. Però, tot i mantenir-se aquests arbres com a dominants, s’observa un augment considerable de pol·len d’espècies característiques mediterrànies com ullastres, càdecs i llentiscles en les mostres d’uns 7 400 anys enrere; i en mostres sense datació absoluta però situades entre els 7 000 i els 6 500 anys enrere s’observa un augment del pol·len de gramínies de tipus cerealícola, indicador de l’inici de l’activitat de grups humans que practicaven l’agricultura en aquest espai; aquestes dates coincideixen amb les conegudes d’altres punts de l’Europa occidental. Finalment, entre els 5 000 i els 3 500 anys enrere el roure quedà desplaçat a tota la Mediterrània occidental fins a localitats cada cop més marginals, de condicions més humides que les generals, mentre que l’alzinar es feia dominant arreu i també s’estenien les pinedes mediterrànies i les màquies de garric i margalló.

Al Sàhara, en canvi, l’òptim climàtic de les latituds temperades coincidí amb el final d’un període subpluvial que es prolongà fins fa uns 4 500 anys, etapa durant la qual, tal com hem dit, hi predominava una vegetació de tipus mediterrani. Entre 7 000 i 5 500 anys enrere apareixen a l’àrea sahariana els primers testimonis de domesticació de bestiar boví, però de 4 000 anys ençà, coincidint precisament amb l’expansió dels pobles pastors, l’aridificació del clima saharià ha progressat de manera ràpida i gairebé ininterrompuda. Al Tanezrouft, al sud d’Algèria, s’han trobat moles per a gra d’entre 200 i 300 kg de pes, testimoni doncs d’un establiment sedentari, a les quals s’atribueix una antiguitat de més de 3 000 anys. Probablement a cap altre lloc del món, tret dels afectats directament pels avenços i les reculades dels gels, els controls climàtics han fet un paper tan rellevant sobre les transformacions de les formes de vida de les seves poblacions humanes.

També davallà la pluviositat i es feren més accentuats els constrastos entre estacions plujoses i seques a les latituds tropicals de l’Àfrica i l’Amèrica del Sud entre 4 000 i 3 000 anys enrere. Algunes dades biogeogràfiques actuals, com ara la distribució d’algunes espècies d’ocells a l’Amazònia, semblen suggerir que les selves equatorials havien quedat reduïdes durant els períodes més secs dels temps glacials a àrees compartimentades per extenses penetracions de vegetació tropical adaptada a condicions de menor pluviositat o d’estacionalitat més accentuada, les quals isolaven prou les àrees de selva per a permetre-hi especiacions diferenciades.

Algunes àrees continentals d’Euràsia (conca aralo-caspiana), de l’Amèrica del Nord (Great Basin) o d’Austràlia (regió del llac Eyre) experimentaren també, com el Sàhara, una aridificació del clima després de l’òptim climàtic, si bé no va ser tan dràstica com la del desert africà. A la conca aralocaspiana, la mar Càspia, a desgrat de les importants aportacions de tots els seus rius tributaris (principalment el Volga i l’Ural, als quals cal afegir, fins fa uns 2 300 anys, l’Oxus, l’actual Amu Darya, que per una cadena de llacs i estanyols i pel canal avui sec de l’Uzboi anava a desembocar a la conca meridional de la mar Càspia), la intensa evaporació ha determinat, d’ençà de fa més de 4 000 anys, la davallada del nivell d’aquesta mar, que avui ja es troba a 26 m per sota del nivell de la Mediterrània; fa uns 2 300 anys, en temps de les conquestes asiàtiques d’Alexandre el Gran (331-323 aC), es trobava uns 20 m per sobre i arribava per l’E fins prop de l’actual mar d’Aral (avui encara més reduïda comparativament que la mar Càspia, però per causes predominantment antròpiques) i pel nord fins al peu de les Altures del Volga (Privolžskaia Vozvyšennost) i els Urals meridionals. A la Great Bassin la dessecació de l’antic llac Bonneville ha deixat com a testimoni més conspicu el Great Salt Lake, però amb tota una colla de llacs menors i de petites conques endorreiques inundables en ocasió de fortes pluges. El llac Eye també és la darrera resta d’una superfície lacustre molt més extensa.

Aquella data entorn de 5 000 anys enrere, en la qual s’enregistrà l’òptim climàtic, estigué marcada també, tal com hem assenyalat, per la més important transgressió marina quaternària. El nivell mitjà dels oceans, el que s’anomena nivell eustàtic, assolí una cota aproximadament a 3 m per damut de l’actual, de manera que moltes planes litorals arreu del món quedaren cobertes per aigües marines poc profundes. En els 2 000 anys següents, entre 5 000 i 3 000 anys enrere, el nivell eustàtic se situà, amb petites oscil·lacions, en el nivell que, tret també d’oscil·lacions d’escassa magnitud, s’ha mantingut fins al present.

La fase subboreal

A la fase d’òptim climàtic que hauria abastat de 7 500 als 4 000 anys enrere (o per dir-ho en termes més usuals en història humana, entre el 5500 i el 2000 aC), succeí a Europa l’anomenada fase subboreal, de clima més sec, tal com ja hem assenyalat en altres continents, però també més fred, la durada de la qual s’estengué fins als primers anys de la nostra era, amb un mínim tèrmic relatiu, documentat als Alps i a Escandinàvia per anàlisis pol·líniques i dades d’avenç dels fronts de les geleres, als anys centrals del segle V aC. Si la fase Atlàntica coincideix amb l’expansió de les cultures neolítiques i la progressiva extensió de les artigades, la subboreal més aviat sembla haver anat acompanyada d’una represa de la implantació forestal i un reculament dels conreus a l’Europa mitjana, i també per importants moviments de població a l’Europa septentrional i a les estepes eurasiàtiques.

La fase subatlàntica

La fase subboreal ha anat seguida de l’anomenada fase subatlàntica, que arriba fins al present. En conjunt, aquesta fase es caracteritza per un clima més humit que el del període subboreal, i generalment més fred, si bé amb grans fluctuacions climàtiques —prou ben documentades per les variacions del nivell eustàtic— molt probablement relacionades amb les modificacions del flux zonal de l’W cap a l’E de les masses d’aire de la baixa atmosfera. Màxims eustàtics corresponents a òptims tèrmics relatius es manifesten primer entre el segle V i el VII de la nostra era, després entre la fi del segle IX i el començament del segle XII (tanmateix amb un mínim relatiu intercalat entorn de l’any 1000) i més a prop de nosaltres un altre entorn de 1 600 i un altre entorn de 1 800, al començament i a la fi respectivament de l’anomenada “petita era glacial” dels segles XVII i XVIII. Per contra, s’han produït mínims eustàtics correlatius a episodis freds entorn dels anys 100, 700, 1000, 1450 i 1700 de la nostra era.