Med fossiler som klokke

4,5 milliarder år på ti minutter. En kort guide til de geologiske periodene.

Stromatolitter fra prekambrium. Foto: Per Aas, NHM Stromatolitter fra prekambrium. Foto: Per Aas, NHM

Når lag av stein ligger oppå hverandre, betyr det at det underste er eldst og det øverste er yngst. Dette er ganske selvsagt for oss i dag, men det var en revolusjon i måten å tenke på da denne observasjonen ble lansert for første gang av dansken Niels Stensen i 1669. Dette blir kalt superposisjonsprinsippet og er en av de viktigste læresetningene innen geologi. I samme bok kom Stensen med påstanden at samme lag med stein kan kjennes igjen i flere ulike fjell og stammer fra lag som en gang var sammenhengende. Dette kalles i dag prinsippet om lateral kontinuitet. Igjen ikke så vanskelig å tenke seg for oss i dag, men for nesten 350 år siden var dette helt nye tanker. Veldig lite av vår geologiske forståelse av verden gir mening uten disse to prinsippene. I dag kaller vi det geologene gjør når de bruker disse to prinsippene for stratigrafi.

Da de geologiske periodene først ble introdusert, visste ikke forskerne hvorfor fossilene var forskjellige i forskjellige lag eller hvor gamle lagene var annet enn i forhold til hverandre. I løpet av 1800-tallet hopet det seg opp med fossilbeskrivelser og kartlegging av lag. Disse ble for første gang satt i et system av William Smith i 1815, og viste tydelig at fossilinnholdet endret seg fra de eldste til de yngste lagene. Det var ingen mammuter sammen med trilobittene. Eller dinosaurer sammen med apekattene.

For å lette kommunikasjonen ble lagene gitt forskjellige navn. Etter hvert ble enkeltlagene slått sammen i større lagpakker, akkurat som bløtkaker. De fikk navn etter et geografisk område det var mye av dem (Perm i Russland, Jurafjellene i Frankrike), etter typiske bergarter (karbon (kull), kritt (kalk)) eller for eksempel folkestammer som hadde levd der (silurene og ordovikerne i Wales).

Men hvor gamle var lagene? Dette var et stort problem. I dag er geologene stort sett enige om navnene på tidsperiodene og rekkefølgen, men det gjenstår fortsatt mye finjustering på absolutt datering (se artikkelen om jordas alder på s. 34). Den siste store uenigheten var i 2009, da den internasjonale komiteen for stratigrafi måtte gjeninnføre kvartærperioden som de hadde prøvd å fjerne årene før. Tertiær ble fjernet i 2004 og skal nå ikke brukes lenger. Jeg har valgt å bare bruke tidsperioder i denne oversikten, og ikke den enda grovere inndelingen i eoner og æraer eller den finere inndelingen i epoker.

Jordas tidligste historie

Den første delen av jordas historie er bare grovinndelt, mye på grunn av mangel på fossiler. Hele tidsspennet fra jordas dannelse til kambrium, altså fra 4540 til 541 millioner år siden, kalles prekambrium. Dette var lenge sett på som en livløs eller i hvert fall bare encellet tid. I de siste årene er det vedtatt å innføre flere tidsperioder i slutten av prekambrium:

  • 4540 millioner år siden – jordas dannelse.
  • 3500 millioner år siden – eldste spor av liv. De eldste blågrønnbakteriene som danner stromatolitter kan være så gamle, men dette er omdiskutert. De eldste som alle er enige om, er 2100 millioner, kanskje 2400 millioner år gamle. Gjennom fotosyntese starter de å skille ut oksygen.
  • Sider – 2500 til 2300 millioner år siden. Den store oksygenkatastrofen. Stromatolittene som utviklet seg kanskje 1000 millioner år tidligere, har produsert så mye oksygen at kjemien i havene endres og alt fritt jern felles ut som tykke lag med jernoksider over hele verden. Oksygen er også en dødelig gift for alt liv som inntil da hadde utviklet seg i en oksygenfri verden. Dette fører til utryddelse av mange tidlige encellede organismer.

De neste tidsperiodene er mest definert på fjellkjededannelser, så bare enkelte hovedpunkter er summert:

  • Rhyacin – 2300 til 2050 millioner år siden. Istid.
  • Orosir – 2050 til 1800 millioner år siden. Fritt oksygen i atmosfæren.
  • Stather – 1800 til 1600 millioner år siden. Første encellede organismer med cellekjerne.
  • Calymm – 1600 til 1400 millioner år siden.
  • Ecta – 1400 til 1200 millioner år siden.
  • Sten – 1200 til 1000 millioner år siden.
  • Ton – 1000 til 720 millioner år siden. Første spor av flercellede organismer.
  • Kryogen – 720 til 635 millioner år siden. Snøballjorden «Snowball Earth» kalles ofte kryogen. Det er mye uenighet om jorda var helt dekket av is to ganger i løpet av perioden, eller om det noen steder var åpent hav. I alle fall hadde dette antagelig katastrofal innvirkning på det encellede livet som eksisterte, og nye former fikk muligheter. De første svampene utviklet seg.
  • Ediacara – 635 til 541 millioner år siden. Fra denne perioden er det nå kjent en fauna/flora med avtrykk av ukjente flercellede organismer. Dette er en verden som er så fjern fra vår egen at den like godt kunne vært på en annen planet. Vi vet ikke engang om disse organismene er havplanter eller dyr, men de ser ut til å ha hatt en ganske verdensomspennende utbredelse i mange millioner år. Disse merkelige formene ble utryddet i begynnelsen av kambrium av mer avanserte livsformer, kanskje dette egentlig er en av de store utryddelsene som ikke er skikkelig dokumentert enda.

Dickinsonia (flercellet organisme) fra ediacara. Foto: Per Aas, NHM Dickinsonia (flercellet organisme) fra ediacara. Foto: Per Aas, NHM

Jordas og livets historie i detalj

De siste 541 millioner år av jordas historie kan fininndeles fordi vi har mange fossiler.

Kambrium (541 til 485,4 millioner år siden)

Trilobitter fra kambrium, funnet i Marokko. Foto: Per Aas, NHM Trilobitter fra kambrium, funnet i Marokko. Foto: Per Aas, NHM

Harde skall utvikles for første gang. Dette gjør at vi finner mange fossiler av skallbærende organismer som trilobitter, armfotinger, blekkspruter, kalksvamper og snegler. Spor etter dyr som kan grave i havbunnen blir vanlige. Men frittsvømmende dyr var mer uvanlige, de fleste levde på bunnen. Øyne utvikles også, som fører til aktive jegere og muligheter for å kunne oppdage fiender.

Den biologiske utviklingen de første 25 millioner år av kambrium kalles ofte den kambriske eksplosjonen – da alle hovedgruppene av dyr vi har i dag utviklet seg, unntatt mosdyrene (bryozoene) som først dukker opp i ordovicium.

Ordovicium (485,4 til 443,8 millioner år siden)

Trilobitt fra ordovicium. Foto: Per Aas, NHM Trilobitt fra ordovicium. Foto: Per Aas, NHM

Livet blir mangfoldig i havene. De første korallrevene danner levesteder for utallige armfotinger og trilobitter. På slutten av perioden fører en istid til at mye av livet i havet blir utryddet. De hovedgruppene som overlever er de som dominerer i havet helt til slutten av perm. De første fiskene med kjever utvikler seg.

Silur (443,8 til 419,2 millioner år siden)

Kjedekoraller (Halysites) fra silur. Foto: Per Aas, NHM Kjedekoraller (Halysites) fra silur. Foto: Per Aas, NHM

De aller første landplantene utvikler seg. Før dette var det bare litt sopp og lav på land. Plantenes røtter danner grunnlaget for jord og etter hvert et yrende liv av leddyr. I havet dominerer store blekkspruter, sjøskorpioner og korallrev. Havet mellom Grønland og Norge lukkes i midten av perioden og kontinentenes kollisjon forårsaker starten på fjellkjeden Kaledonidene langs Norge, som vi fortsatt har de nedslitte restene av i dag.

Devon (419,2 til 358,9 ± 0,4 millioner år siden)

Fisk (Gyroptychius agassizi) fra devon. Foto: Per Aas, NHM Fisk (Gyroptychius agassizi) fra devon. Foto: Per Aas, NHM

Perioden kalles ofte fiskenes tidsalder. Den starter med mange primitive kjeveløse fisker og få fisker med kjever, men i løpet av perioden er det en rivende utvikling, slik at på slutten av perioden er fisker med kjever de dominerende. I tillegg utvikler noen fisker fire lemmer på slutten av perioden, og de første amfibiene er deres etterkommere. For første gang blir jordkloden dekket av planter, landplantene sprer sine sporer med vinden og skoger blir vanlige. På slutten av perioden dør blant annet nesten alle de kjeveløse fiskene, trilobittene, mange armfotinger og alle panserhaiene ut. Platene med Nord-Amerika, Grønland og Skandinavia kolliderer i begynnelsen av perioden, dette fortsetter med en kollisjon med det store sørlige kontinentet bestående av Afrika og Sør-Amerika. Kollisjonen fører til fjellkjeden som i dag heter Kaledonidene og som strekker seg langs hele Norge, over til Skottland og nedover i Appalachene i Nord-Amerika.

Karbon (358,9 ± 0,4 til 298,9 ± 0,15 millioner år siden)

Bregne fra karbon. Foto: Per Aas, NHM Bregne fra karbon. Foto: Per Aas, NHM

Amfibier dominerer på land sammen med gigantiske tusenbein og kjempestore øyenstikkere. Men i bakgrunnen utvikler de første reptilene seg som små firfisleaktige former. Landplantene blir mer spesialiserte og danner store myr- og skogområder i Europa og Nord-Amerika. De tykke avsetningene av skog og myr som ble trykket sammen til kull, gir navn til perioden. På slutten av perioden var det en istid som strakk seg inn i permperioden.

Perm (298,9 til 252,17 millioner år siden)

Mesosaurus (et slags krypdyr) fra perm. Foto: Per Aas, NHM Mesosaurus (et slags krypdyr) fra perm. Foto: Per Aas, NHM

I løpet av perioden samler nesten alle kontinentene seg til superkontinentet Pangea. Dette fører til store ørkener innenlands og et stort uavbrutt hav rundt kontinentet. På land dominerer forskjellige grupper av pattedyrlignende krypdyr og løpekrokodiller, men også fjerne forfedre av dinosaurene og skilpaddene er å se. I havet kravler de siste trilobittene og sjøskorpionene og piggfinnehaiene svømmer for siste gang.

Trias (252,17 til 201,3 millioner år siden)

Ceratitt (en type blekksprut) fra trias. Foto: Per Aas, NHM Ceratitt (en type blekksprut) fra trias. Foto: Per Aas, NHM

Dette er den eneste perioden med en masseutryddelse både i starten og på slutten. Den starter med den største utryddelse vi kjenner og avsluttes med en litt mindre utryddelse av arter. Det tar 30 millioner år av trias før store økosystemer etablerer seg igjen på landjorda, i havet gikk det noe fortere. I denne perioden finner vi både de første dinosaurene, pattedyrene, fiskeøglene og flyveøglene. Nesten alle kontinentene på jorda henger sammen i superkontinentet Pangea, og det siste tilskuddet, Afrika, kommer til å gjøre det komplett.

Jura (201,3 ± 0,6 til 145 ± 4 millioner år siden)

Fiskeøgle (Stenopterygius hauffianus) fra jura, funnet i Holzmaden i Tyskland. Foto: Per Aas, NHM Fiskeøgle (Stenopterygius hauffianus) fra jura, funnet i Holzmaden i Tyskland. Foto: Per Aas, NHM

Langhalsdinosaurene (sauropodene) på land og fiskeøglene i havet er to veldig typiske dyregrupper fra perioden. De eldste fuglene, fortsatt med mange trekk fra de små rovdinosaurene som var deres forfedre, utvikler seg i midten av perioden. Superkontinentet Pangea brytes i to, i et stort sørlig og et nordlig kontinent. Perioden starter med stor utryddelse av arter.

Kritt (145 ± 4 til 66 millioner år siden)

Blomst fra kritt. Foto: Per Aas, NHM Blomst fra kritt. Foto: Per Aas, NHM

Dinosaurene hersker på landjorden, med ikoniske former som Tyrannosaurus rex og Triceratops. Blekkspruter med skall (ammonitter), svaneøgler og mosasaurer boltrer seg i havet. Fiskeøglene dør ut midt i perioden. Fuglene begynner å konkurrere med flyveøglene om luftrommet. Blomsterplantene brer seg sakte ut, og med dem mange nye insekter. Store vulkanutbrudd, et meteorittnedslag og endringer av havene gjør at mange dyregrupper dør ut på slutten av perioden. Kontinentene splittes opp og trekkes lengre fra hverandre.

Neogen (23,03 til 2,58 millioner år siden)

Hipparion (utdødd slektning av hesten) fra neogen. Foto: Per Aas, NHM Hipparion (utdødd slektning av hesten) fra neogen. Foto: Per Aas, NHM

Dyrelivet ligner en god del på det vi har i dag, med mange store pattedyr på mange kontinenter. De viktigste geologiske hendelsene er at Himalayafjellkjeden blir dannet ved at India skyver seg inn i Asia, og at Mellom-Amerika blir dannet som en lang landbro mellom Sør- og Nord-Amerika.

Kvartær

Mammuttann fra kvartær. Foto: Per Aas, NHM Mammuttann fra kvartær. Foto: Per Aas, NHM

Perioden som inneholder alle de siste 11 istidene og strekker seg fra 2 588 000 til 11 700 år siden, dersom vi regner med antropocen. På det meste var 1/3 av jordens overflate dekket av is. Dette er perioden da menneskene utvikler seg i Afrika og vandrer ut i resten av verden, mammutene hersker i kalde strøk og Norge slites sakte ned av isen til landskapet vi har i dag.

Antropocen

Antropocen avsetning (betong) over skråttstilt lag fra ordovicium. Foto: Øyvind Hammer, NHM Antropocen avsetning (betong) over skråttstilt lag fra ordovicium. Foto: Øyvind Hammer, NHM

Antropocen er ikke definert enda, men mange mener menneskenes påvirkning er så stor at lagene som avsettes i dag vil se annerledes ut på grunn av vår utryddelse av andre arter og forurensning de siste 10 000 år.

Fossilsamling

Alle de avbildede fossilene finnes på Naturhistorisk museum i Oslo, og har samlingsnumrene:
PMO 70656, PMO 203.536, PMO 228.550, unummerert, PMO 74434, PMO
214.001, PMO 159.166, PMO 162.883, PMO 159.155, unummerert, PMO 203.541, PMO
228.549, A31949, PMO 66478 i rekkefølge fra første til siste i teksten.

Tema

Nettressurser

(naturfag.no)
Passer for 3. og 4. årstrinn. Her lærer elevene om jordas og livets historie gjennom å
observere, sortere og sammenligne dinosaurer.