Salta al contingut
Classes de reforç

Exercicis d'història de la Terra i la vida — Biologia, Geologia i Ciències Ambientals 1r Batxillerat

La Terra té uns 4.600 milions d'anys, i aquest tema t'ensenya a llegir aquesta història a les roques. Els exercicis et fan explicar el principi de l'actualisme, aplicar els principis de datació relativa a sèries de capes i datar materials amb la desintegració radioactiva, sabent quin mètode serveix per a cada cas. Després treballes les divisions del temps geològic, les eres del Fanerozoic i els grans esdeveniments de la vida, com l'aparició de l'oxigen o l'extinció de fa 66 milions d'anys. Errors típics: pensar que els dinosaures són el més antic de la història de la vida i aplicar el principi de superposició sense comprovar si la sèrie està capgirada.

Tens examen d'aquest tema? Fes un simulacre de 60 minuts com el de l'institut, amb solucions i criteris de correcció.Fes el simulacre →

Nivell bàsic

Exercici 1

Explica què vol dir l'actualisme.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 1

Resultat

L'actualisme diu que els processos geològics que actuen avui són els mateixos que van actuar en el passat i que, amb prou temps, expliquen el que veiem.

Resolució

  1. Idea central. Els processos que observem avui —erosió, sedimentació, vulcanisme, moviment de plaques— són els mateixos que han actuat al llarg de la història de la Terra.
  2. El paper del temps. Aquests processos solen ser lents, però amb el temps geològic (milions d'anys) n'hi ha prou per explicar el paisatge i les roques que veiem.
  3. Conseqüència. No cal recórrer a processos extraordinaris que avui no existeixin: «el present és la clau del passat».
  4. Conclusió. Per interpretar una roca o un fòssil antic, el compares amb el que passa avui en ambients semblants.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 2

Enuncia el principi de superposició i digues quina condició ha de complir-se perquè valgui.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 2

Resultat

En una sèrie d'estrats, cada estrat és més antic que el que té a sobre; només val si la sèrie no s'ha capgirat.

Resolució

  1. Principi de superposició. Els sediments es dipositen uns sobre els altres, de manera que, en una sèrie d'estrats, cada estrat és més antic que el que té a sobre i més modern que el que té a sota.
  2. Condició. La sèrie no s'ha d'haver invertit: si els moviments tectònics l'han capgirat (per exemple, en un plec tombat), l'ordre de dalt a baix ja no correspon a l'ordre temporal.
  3. Conclusió. Abans d'aplicar-lo cal comprovar que els estrats estan en posició normal (amb criteris de polaritat, fòssils, etc.).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 3

Digues les tres eres del Fanerozoic i què les caracteritza.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 3

Resultat

Paleozoica (541–252 Ma), Mesozoica (252–66 Ma) i Cenozoica (66 Ma – avui).

Resolució

  1. Era Paleozoica (de 541 a 252 milions d'anys). Apareixen i es diversifiquen els peixos, les plantes terrestres, els amfibis i els rèptils.
  2. Era Mesozoica (de 252 a 66 milions d'anys). És l'era dels dinosaures; hi apareixen els mamífers i les aus.
  3. Era Cenozoica (de 66 milions d'anys fins avui). Diversificació dels mamífers i les aus, i aparició dels humans al tram final.
  4. Conclusió. Els límits entre eres els marquen grans canvis en els fòssils (extincions massives a 252 i 66 Ma).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 4

Una medusa i una petxina moren i cauen al fons d'un mar tranquil. Raona quina de les dues té més probabilitats de fossilitzar i digues dues condicions que afavoreixen la fossilització.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 4

Resultat

Té més probabilitats de fossilitzar la petxina, perquè té parts dures; afavoreixen la fossilització l'enterrament ràpid i un medi pobre en oxigen.

Resolució

  1. La petxina. Té parts dures mineralitzades (carbonat de calci) que resisteixen la descomposició i els carronyaires.
  2. La medusa. És gairebé tota aigua i desapareix sense deixar rastre; només en circumstàncies excepcionals se'n conserva una empremta.
  3. Condicions que afavoreixen la fossilització. (1) L'enterrament ràpid sota sediments, que protegeix la resta dels carronyaires i de l'oxigen; (2) tenir parts dures; (3) un medi pobre en oxigen i amb poca activitat bacteriana; (4) que després les capes no siguin destruïdes per l'erosió o el metamorfisme.
  4. Conclusió. Per això el registre fòssil és incomplet i està esbiaixat cap als organismes amb closca o esquelet, sobretot els marins.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 5

Els ammonits són fòssils guia del Mesozoic. Explica què és un fòssil guia i quines tres característiques ha de tenir una espècie perquè serveixi per datar i correlacionar estrats.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 5

Resultat

Un fòssil guia permet assignar una edat a un estrat i correlacionar estrats llunyans; ha de tenir interval de vida curt, distribució geogràfica àmplia i ser abundant i fàcil de fossilitzar i reconèixer.

Resolució

  1. Definició. Un fòssil guia és el d'una espècie que permet assignar una edat a l'estrat on es troba i comparar (correlacionar) estrats de llocs allunyats.
  2. Característica 1: interval curt. Ha d'haver viscut durant un interval de temps geològic curt, perquè l'edat que indica sigui precisa.
  3. Característica 2: distribució àmplia. Ha d'haver tingut una distribució geogràfica àmplia, per poder-lo trobar a molts llocs.
  4. Característica 3: abundant i reconeixible. Ha de ser abundant i fàcil de fossilitzar i de reconèixer (parts dures i forma característica).
  5. Conclusió. Els ammonits ho compleixen: evolucionaven ràpidament, van colonitzar els mars de tot el món i les seves conquilles fossilitzen bé. En canvi, un «fòssil viu» com el nautilus no serveix per datar, perquè gairebé no ha canviat durant milions d'anys.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 6

Associa cada exemple amb el tipus de resta fòssil: una petjada de dinosaure en un fang endurit; una closca de mol·lusc transformada en calcita; un insecte atrapat dins una resina fossilitzada; el buit amb la forma d'una petxina que ha quedat a la roca després de dissoldre's la closca. Tipus: motlle, icnofòssil, ambre i fòssil mineralitzat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 6

Resultat

Petjada → icnofòssil; closca transformada en calcita → fòssil mineralitzat; insecte en resina → ambre; buit amb forma de petxina → motlle (extern).

Resolució

  1. Petjada de dinosaure → icnofòssil. És una resta de l'activitat de l'organisme, no del seu cos.
  2. Closca transformada en calcita → fòssil mineralitzat. Els minerals de l'aigua substitueixen o omplen la matèria original.
  3. Insecte dins una resina → ambre. La resina el cobreix i el conserva gairebé sencer, fins i tot les parts toves.
  4. Buit amb la forma de la petxina → motlle extern. La closca s'ha dissolt i només en queda l'empremta; si el buit s'omple de sediment, es forma un motlle intern.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 7

Ordena de més antic a més recent aquests esdeveniments de la història de la vida i indica'n l'edat aproximada: primers tetràpodes (vertebrats amb potes que surten a terra); primeres cèl·lules procariotes; extinció dels dinosaures no aviars; primers animals de cos pluricel·lular (fauna d'Ediacara); primers mamífers; aparició d'Homo sapiens.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 7

Resultat

Procariotes (≈ 3500 Ma o més) → fauna d'Ediacara (≈ 575 Ma) → tetràpodes (≈ 370 Ma) → mamífers (≈ 200 Ma) → extinció dels dinosaures no aviars (66 Ma) → Homo sapiens (≈ 0,3 Ma).

Resolució

  1. Primeres cèl·lules procariotes. Fa uns 3500 Ma o més: és l'esdeveniment més antic de la llista.
  2. Primers animals pluricel·lulars (fauna d'Ediacara). Fa uns 575 Ma, al final del Precambrià.
  3. Primers tetràpodes. Fa uns 370 Ma (Devonià). Primers mamífers: fa uns 200 Ma.
  4. Extinció dels dinosaures no aviars. Fa 66 Ma. Aparició d'Homo sapiens: fa uns 0,3 Ma (300 000 anys).
  5. Conclusió. Fixa't que la vida unicel·lular ocupa la major part de la història de la Terra; els animals, els vertebrats terrestres i els humans són molt recents.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 8

Classifica cada cas com a òrgans homòlegs, òrgans anàlegs o òrgan vestigial, i digues quina evidència de l'evolució aporta: a) l'ala d'un ratpenat i el braç d'una persona; b) l'ala d'una papallona i l'ala d'un ocell; c) els ossos de les cames posteriors d'una balena; d) les aletes d'un dofí i les d'un tauró.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 8

Apartat a)

Resultat

Òrgans homòlegs: proven un avantpassat comú (evolució divergent).

Resolució

  1. Classificació. L'ala del ratpenat i el braç humà tenen el mateix origen evolutiu i la mateixa estructura interna (húmer, radi, cúbit, carp, dits), però funcions diferents (volar, agafar).
  2. Evidència. Són homòlegs: indiquen que descendeixen d'un avantpassat comú i que la mateixa estructura s'ha modificat per a funcions diferents (evolució divergent).

Apartat b)

Resultat

Òrgans anàlegs: proven l'evolució convergent.

Resolució

  1. Classificació. L'ala de la papallona i la de l'ocell tenen la mateixa funció (volar), però origen i estructura diferents.
  2. Evidència. Són anàlegs: un cas d'evolució convergent per adaptació a una mateixa funció o medi.

Apartat c)

Resultat

Òrgan vestigial: indica que les balenes descendeixen de mamífers terrestres.

Resolució

  1. Classificació. Els ossos de les cames posteriors d'una balena són restes reduïdes d'estructures que tenien funció en els avantpassats.
  2. Evidència. Són vestigials: mostren que les balenes provenen de mamífers terrestres amb potes.

Apartat d)

Resultat

Òrgans anàlegs: evolució convergent per la forma hidrodinàmica.

Resolució

  1. Classificació. Les aletes del dofí (un mamífer) i les del tauró (un peix) s'assemblen perquè nedar exigeix una forma hidrodinàmica, però el seu origen és diferent: l'aleta del dofí deriva d'una extremitat de tetràpode.
  2. Evidència. Són anàlegs, fruit de l'evolució convergent.
  3. Compte. No creguis que dues estructures semblants tenen el mateix origen: el que fa que siguin homòlegs és l'origen comú, no l'aparença ni la funció.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 9

En un tall de terreny, un dic de basalt travessa tres estrats horitzontals de gresos. Aplicant el principi d'intersecció (o de relacions de tall), digues si el dic és més antic o més modern que els estrats i justifica-ho. Què passaria si el dic s'acabés bruscament sota un estrat que no travessa?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 9

Resultat

El dic és més modern que els estrats que travessa; un estrat que el dic no travessa seria més modern que el dic.

Resolució

  1. Principi d'intersecció. Qualsevol estructura (falla, dic, intrusió) que talla unes roques és posterior a elles.
  2. Aplicació. Per poder tallar els tres estrats de gresos, aquests ja havien d'existir quan el magma hi va entrar i va solidificar: el dic és més modern que els estrats.
  3. Dic que s'acaba sota un estrat. Si el dic s'acabés bruscament sota un estrat que no travessa, aquest estrat seria més modern que el dic: s'hauria dipositat després que el dic es formés (i probablement s'erosionés).
  4. Conclusió. Regla ràpida: el que talla és sempre més jove que el que és tallat.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 10

La Terra té uns 4540 milions d'anys (Ma) i el Fanerozoic (l'eó dels organismes amb parts dures abundants) va començar fa 541 Ma. Calcula quin percentatge de la història de la Terra representa el Fanerozoic i quin el Precambrià, i comenta el resultat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 10

Resultat

Fanerozoic: 11,9 %; Precambrià: 88,1 % de la història de la Terra.

Resolució

  1. Dades. Edat de la Terra: 4540 Ma; el Fanerozoic va començar fa 541 Ma. El Precambrià dura 4540 − 541 = 3999 Ma.
  2. Fanerozoic. 5414540⋅100=11,9 %\dfrac{541}{4540}\cdot100 = 11{,}9\ \%
  3. Precambrià. 39994540⋅100=88,1 %\dfrac{3999}{4540}\cdot100 = 88{,}1\ \% (o, més ràpid, 100 − 11,9). Comprovació: 11,9 + 88,1 = 100.
  4. Comentari. Gairebé el 90 % de la història de la Terra és Precambrià, un temps del qual hi ha pocs fòssils: els organismes eren sobretot unicel·lulars o de cos tou, i les roques d'aquella edat han estat molt transformades o destruïdes.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell intermedi

Exercici 11

Una resta conserva un setzè del carboni 14 inicial. Calcula'n l'edat, amb T = 5730 anys.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 11

Resultat

t=22 920 anyst = 22\,920\ \text{anys} (4 períodes de semidesintegració).

Resolució

  1. Dades. Queda 116\tfrac{1}{16} del carboni 14 inicial; període de semidesintegració T=5730 anysT = 5730\ \text{anys}.
  2. Llei de la desintegració radioactiva. Cada període queda la meitat: N=N0⋅(12)nN = N_0\cdot\left(\tfrac{1}{2}\right)^{n}, amb nn el nombre de períodes.
  3. Càlcul. 116=124\tfrac{1}{16} = \tfrac{1}{2^{4}}, per tant n=4n = 4: t=4⋅5730=22 920 anyst = 4\cdot5730 = 22\,920\ \text{anys}
  4. Conclusió. Com que el carboni 14 serveix fins a uns 50 000 anys, la datació és fiable.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 12

Explica per què no es pot datar un os de dinosaure amb carboni 14.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 12

Resultat

Perquè el carboni 14 es desintegra massa de pressa (a 66 Ma no en queda gens de mesurable) i perquè el fòssil sovint ja no conserva carboni original.

Resolució

  1. Primera raó: el període és massa curt. El període de semidesintegració del carboni 14 és de 5730 anys, i els dinosaures es van extingir fa uns 66 milions d'anys: són més d'11 000 períodes. No en quedaria cap quantitat mesurable (el mètode serveix fins a uns 50 000 anys).
  2. Segona raó: no hi ha carboni original. Un fòssil sovint ja no conserva matèria orgànica, perquè els minerals l'han substituïda; no hi ha carboni de l'organisme per mesurar.
  3. Com es fa. Es daten les roques volcàniques que hi ha per sobre i per sota amb isòtops de període llarg (com l'urani o el potassi-argó), i el fòssil queda acotat entremig.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 13

Explica per què els límits entre eres coincideixen amb extincions massives.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 13

Resultat

Perquè els límits es van definir a partir del registre fòssil, i una extinció massiva produeix un canvi brusc de fòssils que es reconeix arreu del món.

Resolució

  1. Com es van definir els límits. Les eres es van definir a partir del registre fòssil, que és el que es pot observar en un tall.
  2. Efecte d'una extinció massiva. Fa que el conjunt de fòssils canviï bruscament a una mateixa altura de la sèrie, i aquest canvi es pot reconèixer arreu del món.
  3. Utilitat. Un límit definit així serveix per correlacionar estrats de llocs allunyats; un límit posat cada tants milions d'anys no es podria identificar sobre el terreny.
  4. Conclusió. No és casualitat: els límits coincideixen amb les extincions perquè es van triar precisament allà.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 14

Explica per què l'aparició de l'oxigen a l'atmosfera va ser una catàstrofe i alhora una oportunitat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 14

Resultat

Va ser una catàstrofe perquè l'oxigen era tòxic per als organismes anaerobis d'aleshores, i una oportunitat perquè va permetre la respiració aeròbia i la capa d'ozó.

Resolució

  1. Catàstrofe. Tota la vida de l'època estava adaptada a un medi sense oxigen, i l'oxigen és un oxidant molt reactiu que en danyava les molècules: la major part dels organismes van desaparèixer o es van refugiar en ambients anaerobis.
  2. Oportunitat: respiració aeròbia. Alguns organismes van desenvolupar la respiració aeròbia, que obté molta més energia per molècula d'aliment que qualsevol via sense oxigen; aquesta energia extra va fer possibles els organismes grans i complexos.
  3. Oportunitat: capa d'ozó. L'oxigen va permetre la formació de la capa d'ozó, que filtra la radiació ultraviolada; sense ella la vida no hauria pogut sortir de l'aigua.
  4. Conclusió. El mateix canvi va eliminar molts llinatges i va obrir el camí a d'altres.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 15

Imagina que els 4540 Ma d'història de la Terra es comprimissin en un any de 365 dies, que comença l'1 de gener a les 0 h amb la formació del planeta i acaba el 31 de desembre a mitjanit en l'actualitat. Calcula quants dies abans del final de l'any s'extingirien els dinosaures no aviars (fa 66 Ma) i quants minuts abans apareixeria Homo sapiens (fa 0,3 Ma).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 15

Resultat

Dinosaures: ≈5,3\approx 5{,}3 dies abans del final (cap al 26 de desembre); Homo sapiens: ≈35\approx 35 minuts abans de mitjanit del 31 de desembre.

Resolució

  1. Dades. 4540 Ma equivalen a 365 dies; volem passar 66 Ma i 0,3 Ma a l'escala de l'any.
  2. Factor d'escala (proporcionalitat). 365 dies4540 Ma=0,0804 dies/Ma\dfrac{365\ \text{dies}}{4540\ \text{Ma}} = 0{,}0804\ \text{dies/Ma}
  3. Dinosaures. 66⋅0,0804=5,366\cdot0{,}0804 = 5{,}3 dies abans del final de l'any, és a dir, cap al 26 de desembre.
  4. Homo sapiens. 0,3⋅0,0804=0,0240{,}3\cdot0{,}0804 = 0{,}024 dies; 0,024⋅1440=35 min0{,}024\cdot1440 = 35\ \text{min}. Comprovació: 0,34540⋅525 600 min=35 min\dfrac{0{,}3}{4540}\cdot525\,600\ \text{min} = 35\ \text{min} (525 600 = 365 · 24 · 60).
  5. Conclusió. En aquesta escala, tota la història de les civilitzacions (uns 10 000 anys) cabria en poc més d'un minut.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 16

En un talús es veuen, a baix, estrats de calcàries inclinats uns 40° i, a sobre, estrats de gresos horitzontals separats dels anteriors per una superfície d'erosió irregular. Reconstrueix en ordre els esdeveniments geològics que expliquen aquest tall i digues com es diu aquest tipus de contacte.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 16

Resultat

Sedimentació de les calcàries → inclinació tectònica → erosió → sedimentació dels gresos; és una discordança angular.

Resolució

  1. 1. Sedimentació de les calcàries. Es dipositen en capes horitzontals (principi d'horitzontalitat original).
  2. 2. Deformació. Un esforç tectònic (compressió) les inclina uns 40° i les aixeca.
  3. 3. Erosió. L'erosió arrasa la part superior i deixa una superfície irregular.
  4. 4. Sedimentació dels gresos. Més endavant es dipositen els gresos en capes horitzontals sobre aquella superfície; són més moderns que les calcàries (superposició).
  5. Tipus de contacte. És una discordança angular: els estrats de sota i els de sobre tenen inclinacions diferents. Representa una llacuna estratigràfica (hiatus): falta el registre del temps de la deformació i de l'erosió. Per això en un tall no sempre hi ha una successió contínua.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 17

Una sèrie d'argiles marines té 120 m de gruix i es va formar a un ritme constant de 0,05 mm per any.
a) Quant de temps va trigar a formar-se?
b) Se sap que, enmig de la sèrie, hi ha una llacuna (hiatus) d'1 milió d'anys sense sedimentació. Quant de temps real va transcórrer entre el primer i l'últim estrat?
c) Explica per què calcular edats a partir del gruix és només una estimació.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 17

Apartat a)

Resultat

t=2,4⋅106 anys=2,4 Mat = 2{,}4\cdot10^{6}\ \text{anys} = 2{,}4\ \text{Ma}

Resolució

  1. Dades. Gruix: 120 m = 120 000 mm; ritme: 0,05 mm/any.
  2. Càlcul. t=gruixritme=120 000 mm0,05 mm/any=2 400 000 anys=2,4 Mat = \dfrac{\text{gruix}}{\text{ritme}} = \dfrac{120\,000\ \text{mm}}{0{,}05\ \text{mm/any}} = 2\,400\,000\ \text{anys} = 2{,}4\ \text{Ma}

Apartat b)

Resultat

t=3,4 Mat = 3{,}4\ \text{Ma}

Resolució

  1. Plantejament. El temps total és el de sedimentació més el de la llacuna.
  2. Càlcul. 2,4+1=3,4 Ma2{,}4 + 1 = 3{,}4\ \text{Ma}.
  3. Interpretació. Un hiatus és temps sense registre; si no se sap que hi és, se subestima el temps transcorregut.

Apartat c)

Resultat

Perquè el ritme de sedimentació no és constant, els sediments es compacten i part de les capes es pot haver erosionat.

Resolució

  1. Ritme variable. El ritme de sedimentació canvia amb el clima, el nivell del mar, el relleu o l'aportació de sediment.
  2. Compactació i erosió. Els sediments es compacten amb el temps (perden gruix) i part de les capes pot haver estat erosionada.
  3. Conclusió. El gruix només dona una estimació; per fixar edats amb precisió cal combinar-lo amb fòssils guia i datacions radiomètriques.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 18

Les roques més antigues de la Terra tenen uns 4000 Ma (i alguns cristalls de zircó, uns 4400 Ma), però s'accepta que el planeta té 4540 Ma. Explica per què no es troben roques de 4540 Ma a la Terra i com s'ha pogut determinar aquesta edat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 18

Resultat

Les roques primitives s'han destruït o reciclat; l'edat de 4540 Ma s'ha obtingut datant meteorits i roques de la Lluna, que es van formar alhora que la Terra.

Resolució

  1. Per què no hi ha roques de 4540 Ma. La Terra jove era molt calenta i va tenir una escorça fosa; més tard, la tectònica de plaques, l'erosió i el metamorfisme han reciclat contínuament les roques (subducció, fusió, sedimentació).
  2. Què n'ha sobreviscut. Només alguns fragments i minerals molt resistents, com el zircó (uns 4400 Ma).
  3. Com s'ha datat el planeta. A partir de materials que no han estat reciclats: els meteorits (restes de la formació del sistema solar), que per radiometria donen edats d'uns 4560 Ma, i les roques de la Lluna, també molt antigues.
  4. Raonament. La Terra, la Lluna i els meteorits es van formar a la vegada a partir del mateix disc de gas i pols; per això s'estima que la Terra té uns 4540 Ma.
  5. Idea clau. La roca més antiga que trobem no dona l'edat del planeta, només un límit inferior.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 19

Fa 66 Ma van desaparèixer els dinosaures no aviars i un 75 % de les espècies. En una capa d'argila fina que separa el Cretaci del Paleogen i que es troba arreu del món hi ha una concentració d'iridi molt superior a la de les capes de sobre i de sota, a més de quars amb deformacions pròpies de pressions altíssimes. Raona què indiquen aquestes proves i cita un altre indici geològic que reforça la hipòtesi.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 19

Resultat

Indiquen l'impacte d'un gran asteroide fa 66 Ma; un altre indici és el cràter de Chicxulub (Iucatan, Mèxic), de la mateixa edat.

Resolució

  1. L'iridi. És molt escàs a l'escorça terrestre (s'ha enfonsat cap al nucli amb el ferro), però abunda en molts asteroides i meteorits.
  2. Capa global. Una capa d'argila amb molt d'iridi arreu del món indica que va arribar una gran quantitat de material extraterrestre a tota la Terra en un moment molt breu: l'impacte d'un asteroide que es va vaporitzar i va escampar pols per l'atmosfera.
  3. Quars xocat. El quars amb deformacions només es forma sota pressions i temperatures molt altes, com les d'un impacte, i no per processos tectònics o volcànics habituals.
  4. Un altre indici. El cràter de Chicxulub (península del Iucatan, Mèxic), d'uns 180 km de diàmetre i datat en 66 Ma; també les microesferes de vidre i els dipòsits de tsunami.
  5. Conseqüències. La pols i el sutge van bloquejar la llum, la fotosíntesi va caure i les cadenes tròfiques van col·lapsar.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 20

Un hospital detecta que un antibiòtic que fa uns anys matava el 99,9 % dels bacteris d'una infecció és ara ineficaç contra algunes soques. Explica com ha pogut aparèixer aquesta resistència amb els quatre passos de la selecció natural (variació, herència, reproducció diferencial i canvi de la població) i raona per què és un error dir que «els bacteris s'han acostumat a l'antibiòtic».

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 20

Resultat

La resistència apareix per selecció natural: l'antibiòtic no la crea, sinó que elimina els sensibles i deixa reproduir-se els que ja eren resistents.

Resolució

  1. 1. Variació. Entre els bacteris de la població hi ha diferències genètiques, per mutacions a l'atzar; alguns, per exemple, tenen un enzim que desactiva l'antibiòtic.
  2. 2. Herència. Aquests trets es transmeten als descendents (i els bacteris fins i tot poden intercanviar gens de resistència).
  3. 3. Reproducció diferencial. Quan s'aplica l'antibiòtic, els sensibles moren i els resistents sobreviuen i es reprodueixen, de manera que deixen més descendents.
  4. 4. Canvi de la població. De generació en generació, la proporció de resistents augmenta fins a dominar.
  5. Per què «s'hi han acostumat» és un error. Cap individu canvia per voluntat o necessitat: la variació ja existia abans de l'antibiòtic, i aquest només selecciona els que ja eren resistents. Per això el mal ús dels antibiòtics (tractaments incomplets, ús innecessari) afavoreix les resistències.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 21

Al Pirineu, a més de 2000 m d'altitud, es troben fòssils d'ammonits i de petxines marines dins de calcàries. Explica com és possible que organismes marins apareguin tan amunt, quines evidències indiquen que van viure en un mar poc profund i per què no es pot explicar només per un descens del nivell del mar.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 21

Resultat

Les roques es van formar en un mar poc profund i després van ser aixecades per l'orogènesi alpina; cap descens del nivell del mar no arriba a 2000 m.

Resolució

  1. Què indiquen els fòssils. Quan es van dipositar els sediments, aquella zona era un mar. Ara el terreny és a més de 2000 m: ha estat elevat des del nivell del mar.
  2. Mar poc profund. Les calcàries i els fòssils de petxines (mol·luscs bivalves) i de coralls indiquen un mar poc profund i càlid: aquests organismes viuen sobre els fons de la plataforma continental. És una aplicació de l'actualisme: els coralls i les petxines actuals viuen en mars poc profunds, i els seus avantpassats ho feien igual.
  3. Per què no és un descens del nivell del mar. Els canvis globals del nivell del mar han estat, com a molt, d'unes poques centenes de metres i afecten tots els continents per igual: és molt lluny dels més de 2000 m.
  4. Orogènesi alpina. La col·lisió entre la placa Ibèrica i l'Euroasiàtica va comprimir, plegar i apilar les roques sedimentàries del fons marí i les va aixecar fins a formar els Pirineus (entre el final del Mesozoic i el Paleogen).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Nivell avançat

Exercici 22

L'actualisme nega que hi hagi hagut esdeveniments sobtats i catastròfics? Discuteix-ho.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 22

Resultat

No. L'actualisme diu que els processos són els mateixos que avui, no que tot hagi estat lent: n'hi ha de lents i constants i n'hi ha de rars i sobtats.

Resolució

  1. Què afirma l'actualisme. Que no cal inventar processos que avui no existeixin per explicar el registre geològic; no diu que tot hagi estat sempre lent i gradual.
  2. Esdeveniments sobtats reals. Hi ha hagut esdeveniments ràpids i violents que han deixat una marca clara, com l'impacte de meteorit associat a l'extinció de fa 66 milions d'anys o erupcions volcàniques d'escala continental.
  3. Encaixen amb l'actualisme. Aquests processos també existeixen avui, encara que siguin rars; el que l'actualisme rebutja és apel·lar a causes desconegudes o sobrenaturals.
  4. Conclusió. La lectura correcta és que els processos són els mateixos, i que alguns són lents i constants i altres, rars i sobtats.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 23

Una capa de cendra volcànica datada en 66 milions d'anys separa uns estrats amb ammonits, a sota, d'uns altres amb fòssils de mamífers, a sobre. Què pots dir de l'edat de cada grup d'estrats, i quins principis fas servir? Per què les capes de cendra són tan útils?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 23

Resultat

Els estrats amb ammonits tenen més de 66 Ma i els de mamífers, menys de 66 Ma (superposició); la cendra permet una datació absoluta i correlacionar estrats.

Resolució

  1. Principi de superposició. Els estrats de sota són més antics que la cendra, i els de sobre, més moderns.
  2. Edats. Per tant, els estrats amb ammonits tenen més de 66 milions d'anys, i els de mamífers, menys de 66 milions d'anys.
  3. Per què és útil la cendra (1). Té minerals que es poden datar amb mètodes radiomètrics (datació absoluta): posa xifres a una datació que, només amb els fòssils, seria relativa.
  4. Per què és útil la cendra (2). Es diposita alhora en una zona molt gran, de manera que és un nivell isòcron que permet correlacionar estrats de llocs diferents.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 24

Fa uns 2.400 milions d'anys, l'oxigen de l'atmosfera va passar de pràcticament zero a valors apreciables: és la Gran Oxidació. Qui el va produir? Digues tres conseqüències que va tenir, i quant de temps va passar fins a l'explosió del Cambrià (fa 541 milions d'anys).

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 24

Resultat

La van produir els cianobacteris (fotosíntesi oxigènica); va oxidar el ferro dels oceans, va extingir molts anaerobis i va formar la capa d'ozó; fins al Cambrià van passar 1859 Ma.

Resolució

  1. Qui el va produir. Els cianobacteris, amb la fotosíntesi oxigènica, que allibera O₂ en trencar l'aigua.
  2. Conseqüència 1. El ferro dissolt als oceans es va oxidar i es va dipositar: formacions de ferro bandat.
  3. Conseqüència 2. Molts microorganismes anaerobis, per als quals l'oxigen era tòxic, es van extingir.
  4. Conseqüència 3. Es va formar la capa d'ozó, i va ser possible la respiració aeròbia, que dona molta més energia i va permetre les cèl·lules eucariotes i els organismes grans.
  5. Temps fins al Cambrià. 2400−541=18592400 - 541 = 1859 milions d'anys.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 25

Un tall geològic mostra, de baix a dalt, tres capes sedimentàries: A (calcàries amb trilobits), B (llims amb ammonits) i C (gresos amb restes de mamífers). Un cos de granit G talla A i B però no talla C, que el cobreix amb una superfície d'erosió. Una falla F talla A, B, C i G.
a) Ordena de més antic a més modern els esdeveniments A, B, G, C i F, indicant el principi que fas servir en cada pas.
b) Si el granit G s'ha datat en 120 Ma, què se sap de l'edat d'A, B i C?
c) Quin tipus de contacte hi ha entre G i C i què implica?

Tall geològic amb les capes A, B i C, un cos de granit G que talla A i B, una superfície d'erosió sota C i una falla F
Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 25

Apartat a)

Resultat

Ordre: A → B → G → (erosió) → C → F.

Resolució

  1. A i B: superposició. A és a sota de B, per tant és més antic.
  2. G: principi d'intersecció. El granit talla A i B, per tant és posterior a tots dos.
  3. Erosió i C: superposició. C cobreix el granit i B per una superfície d'erosió: per poder-ho fer, G ja existia i havia quedat exposat i erosionat, de manera que C és posterior a G.
  4. F: principi d'intersecció. La falla talla totes les roques, inclosa C, per tant és el darrer esdeveniment.

Apartat b)

Resultat

A i B tenen més de 120 Ma; C té menys de 120 Ma.

Resolució

  1. A i B. Com que G és posterior a A i B i té 120 Ma, A i B són més antigues de 120 Ma.
  2. C. C és posterior a G: té menys de 120 Ma.
  3. Comprovació amb els fòssils. És coherent: els trilobits (Paleozoic) són a les capes més antigues, els ammonits (Mesozoic) de B també poden tenir més de 120 Ma i els mamífers són a les superiors.
  4. Idea clau. La datació radiomètrica d'una roca ígnia que talla unes capes i en cobreix d'altres permet situar les edats de les sedimentàries entre un màxim i un mínim.

Apartat c)

Resultat

És una discordança (superfície d'erosió) que implica una llacuna estratigràfica (hiatus).

Resolució

  1. Tipus de contacte. Entre G i C hi ha una discordança: una superfície d'erosió sobre la qual es va dipositar C.
  2. Què implica. Falta el registre del temps en què el granit va pujar, va ser erosionat i va quedar exposat a la superfície: és una llacuna estratigràfica (hiatus).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 26

L'anàlisi de les bombolles d'aire atrapades en testimonis de gel de l'Antàrtida mostra que, durant els darrers 800000 anys, el CO2 atmosfèric ha oscil·lat entre unes 180 ppm (períodes glacials) i unes 280–300 ppm (interglacials). En un pas típic de glacial a interglacial pujava d'unes 180 a unes 280 ppm en uns 10000 anys. Des de l'època preindustrial fins avui ha passat d'unes 280 ppm a unes 420 ppm en uns 280 anys.
a) Compara el ritme d'augment actual amb el d'una transició glacial-interglacial.
b) Què indica que el valor actual estigui tan per damunt de l'interval natural?
c) Explica per què els testimonis de gel també serveixen per reconstruir la temperatura del passat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 26

Apartat a)

Resultat

Actual: 0,5 ppm/any0{,}5\ \text{ppm/any}; glacial-interglacial: 0,01 ppm/any0{,}01\ \text{ppm/any}; l'augment actual és unes 50 vegades més ràpid.

Resolució

  1. Dades. Transició natural: de 180 a 280 ppm en 10 000 anys. Actual: de 280 a 420 ppm en 280 anys.
  2. Ritmes. vactual=420−280280=0,5 ppm/anyvnatural=280−18010 000=0,01 ppm/anyv_{\text{actual}} = \dfrac{420 - 280}{280} = 0{,}5\ \text{ppm/any}\qquad v_{\text{natural}} = \dfrac{280 - 180}{10\,000} = 0{,}01\ \text{ppm/any}
  3. Comparació. 0,50,01=50\dfrac{0{,}5}{0{,}01} = 50: el ritme actual és unes 50 vegades més ràpid.

Apartat b)

Resultat

Indica un canvi sense precedents en 800 000 anys, causat per les emissions humanes de CO₂.

Resolució

  1. Comparació amb l'interval natural. El valor actual (més de 420 ppm) supera en uns 120 ppm el màxim dels últims 800 000 anys.
  2. Interpretació. Ha augmentat massa de pressa per ser un canvi natural i coincideix amb les emissions humanes de CO₂ (combustió de carbó, petroli i gas, i desforestació).
  3. Compte. És un error creure que els canvis naturals del passat demostren que l'actual també ho és: el ritme i la causa són diferents.

Apartat c)

Resultat

Perquè la proporció d'isòtops pesants (oxigen-18 i deuteri) del gel depèn de la temperatura a què es va formar la neu.

Resolució

  1. Termòmetre isotòpic. La proporció d'isòtops pesants d'oxigen (oxigen-18) i d'hidrogen (deuteri) de l'aigua del gel depèn de la temperatura a què es va formar la neu.
  2. Resultat. Així se sap que quan hi havia poc CO₂ feia més fred (glaciacions) i quan n'hi havia més feia més calor: les dues corbes (CO₂ i temperatura) varien juntes.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 27

Compara les dues extincions massives més conegudes: la del final del Permià (fa 252 Ma, que va eliminar entre un 90 % i un 95 % de les espècies marines) i la del final del Cretaci (fa 66 Ma, un 75 % de les espècies).
a) Resumeix les causes més acceptades de cadascuna.
b) Cita un grup d'organismes que va desaparèixer en cadascuna.
c) Explica per què, tot i ser catastròfica, una extinció massiva pot afavorir l'evolució posterior d'altres grups, amb l'exemple dels mamífers.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 27

Apartat a)

Resultat

Permià: vulcanisme massiu dels traps de Sibèria; Cretaci: impacte d'un asteroide (Chicxulub), agreujat pel vulcanisme del Dècan.

Resolució

  1. Final del Permià (252 Ma). S'atribueix sobretot al vulcanisme massiu dels traps de Sibèria, que va alliberar enormes quantitats de CO₂ i altres gasos: escalfament global, acidificació dels oceans i manca d'oxigen a les aigües.
  2. Final del Cretaci (66 Ma). L'impacte d'un gran asteroide (Chicxulub) va llançar pols i sutge que van reduir la llum solar i la fotosíntesi; el vulcanisme del Dècan hauria agreujat la crisi.

Apartat b)

Resultat

Permià: els trilobits; Cretaci: els dinosaures no aviars i els ammonits.

Resolució

  1. Final del Permià. Els trilobits (i molts grups de coralls) van desaparèixer del tot.
  2. Final del Cretaci. Van desaparèixer els dinosaures no aviars i els ammonits, entre altres.

Apartat c)

Resultat

L'extinció deixa nínxols lliures que els supervivents ocupen i on es diversifiquen (radiació adaptativa), com els mamífers al Paleogen.

Resolució

  1. Nínxols lliures. L'extinció elimina espècies dominants i deixa nínxols ecològics lliures.
  2. Radiació adaptativa. Els supervivents es poden diversificar ràpidament ocupant aquests nínxols.
  3. Exemple dels mamífers. Eren petits i discrets durant el Mesozoic; van ocupar els nínxols deixats pels dinosaures i es van diversificar en el Paleogen (cetacis, ungulats, primats…).
  4. Observació. La recuperació de la biodiversitat no és immediata: després de l'extinció del Permià va durar milions d'anys.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 28

Fa uns 541 Ma, al Cambrià, apareixen en pocs milions d'anys representants de la majoria dels grans grups d'animals actuals, molts amb closques o esquelets.
a) Proposa dues causes que podrien explicar aquest esdeveniment.
b) Explica per què sembla una «explosió» en el registre fòssil tot i que probablement hi havia animals de cos tou abans.
c) Quina limitació té el registre fòssil per datar l'origen d'un grup?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 28

Apartat a)

Resultat

Per exemple, l'augment de l'oxigen i l'aparició de depredadors (cursa armamentista).

Resolució

  1. Causa 1: més oxigen. L'augment de l'oxigen atmosfèric i oceànic permet cossos més grans i més actius.
  2. Causa 2: depredadors. L'aparició de depredadors va fer que protegir-se amb closques i esquelets fos un avantatge: una cursa armamentista.
  3. Altres causes proposades. Canvis ambientals (final de les glaciacions globals del Neoproterozoic, més calci dissolt al mar) i l'evolució de gens del desenvolupament que permeten plans corporals complexos.

Apartat b)

Resultat

Perquè els organismes de cos tou gairebé no fossilitzen: l'«explosió» és en part l'aparició de parts dures, no necessàriament de grups nous.

Resolució

  1. Biaix de conservació. Els organismes de cos tou es fossilitzen molt poques vegades (només en condicions excepcionals), mentre que les parts dures deixen fòssils abundants.
  2. Interpretació. L'«explosió» és en part l'aparició d'esquelets mineralitzats, no necessàriament de nous grups.
  3. Prova. La fauna d'Ediacara, de cos tou i anterior (uns 575 Ma), mostra que ja hi havia animals abans.

Apartat c)

Resultat

El primer fòssil d'un grup només en dona una edat mínima: l'origen real és anterior.

Resolució

  1. Limitació. El registre fòssil només documenta un grup quan té parts dures o es dona en condicions de conservació favorables.
  2. Conclusió. L'origen real del grup és anterior a la seva primera aparició com a fòssil, de manera que l'edat del primer fòssil és només una edat mínima.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 29

En una sèrie contínua de roques sedimentàries marines, una capa de cendra volcànica situada a 150 m d'altura sobre la base ha estat datada en 62 Ma, i una altra, a 300 m, en 56 Ma.
a) Calcula el ritme de sedimentació mitjà entre les dues cendres, en m/Ma i en mm/any.
b) Estima l'edat d'un estrat amb fòssils situat a 240 m.
c) Una tercera cendra, a 330 m, ha donat 55,5 Ma: quin ritme de sedimentació hi ha entre la segona i la tercera? Què podria indicar aquest canvi?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 29

Apartat a)

Resultat

v=25 m/Ma=0,025 mm/anyv = 25\ \text{m/Ma} = 0{,}025\ \text{mm/any}

Resolució

  1. Dades. Cendra a 150 m: 62 Ma; cendra a 300 m: 56 Ma.
  2. Ritme de sedimentació. v=gruixtemps=300−150 m62−56 Ma=150 m6 Ma=25 m/Mav = \dfrac{\text{gruix}}{\text{temps}} = \dfrac{300 - 150\ \text{m}}{62 - 56\ \text{Ma}} = \dfrac{150\ \text{m}}{6\ \text{Ma}} = 25\ \text{m/Ma}
  3. Canvi d'unitats. 1 m = 1000 mm i 1 Ma = 10610^{6} anys: 25 m/Ma=25 000 mm106 anys=0,025 mm/any25\ \text{m/Ma} = \dfrac{25\,000\ \text{mm}}{10^{6}\ \text{anys}} = 0{,}025\ \text{mm/any}
  4. Comprovació. 25 m/Ma⋅6 Ma=150 m25\ \text{m/Ma}\cdot6\ \text{Ma} = 150\ \text{m}.

Apartat b)

Resultat

Edat ≈58,4 Ma\approx 58{,}4\ \text{Ma}

Resolució

  1. Plantejament. L'estrat dels 240 m és a 240−150=90 m240 - 150 = 90\ \text{m} per sobre de la primera cendra. Suposem un ritme constant entre les dues cendres.
  2. Càlcul. Δt=90 m25 m/Ma=3,6 Maedat=62−3,6=58,4 Ma\Delta t = \dfrac{90\ \text{m}}{25\ \text{m/Ma}} = 3{,}6\ \text{Ma}\qquad \text{edat} = 62 - 3{,}6 = 58{,}4\ \text{Ma}
  3. Conclusió. És més jove que la primera cendra, perquè és a sobre (i més antic que la segona, de 56 Ma).

Apartat c)

Resultat

v=60 m/Ma=0,06 mm/anyv = 60\ \text{m/Ma} = 0{,}06\ \text{mm/any}, 2,4 vegades més ràpid: més aportació de sediment.

Resolució

  1. Càlcul. Entre 300 i 330 m: 30 m en 56−55,5=0,5 Ma56 - 55{,}5 = 0{,}5\ \text{Ma}: v=30 m0,5 Ma=60 m/Ma=0,06 mm/anyv = \dfrac{30\ \text{m}}{0{,}5\ \text{Ma}} = 60\ \text{m/Ma} = 0{,}06\ \text{mm/any} és a dir, 6025=2,4\tfrac{60}{25} = 2{,}4 vegades més ràpid.
  2. Interpretació. Pot indicar més aportació de sediment (més erosió a l'àrea font, canvi climàtic, aixecament tectònic) o un nivell del mar més baix que acosta la costa.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 30

El citocrom c és una proteïna de 104 aminoàcids present en tots els organismes amb mitocondris. Comparada amb la de l'espècie humana, s'hi troben aquestes diferències d'aminoàcids: ximpanzé, 0; macaco, 1; gos, 10; pollastre, 13; tonyina, 21; llevat, 44.
a) Ordena els organismes de més a menys proper a l'ésser humà segons aquestes dades.
b) Explica per què aquesta evidència bioquímica recolza la idea d'un avantpassat comú.
c) Quina predicció faries sobre la coincidència entre les seqüències d'una proteïna en dues espècies que es van separar fa poc i en dues que ho van fer fa molt?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 30

Apartat a)

Resultat

Ximpanzé (0) → macaco (1) → gos (10) → pollastre (13) → tonyina (21) → llevat (44).

Resolució

  1. Criteri. Com menys diferències d'aminoàcids, més proper és l'organisme a l'ésser humà.
  2. Ordre. Ximpanzé (0) → macaco (1) → gos (10) → pollastre (13) → tonyina (21) → llevat (44).

Apartat b)

Resultat

Perquè tots han heretat el gen del citocrom c d'un avantpassat comú, i l'ordre de les diferències coincideix amb el de l'anatomia i els fòssils.

Resolució

  1. Herència comuna. Si tots els organismes descendeixen d'un avantpassat comú, tots han heretat d'ell el gen del citocrom c, i les diferències s'han anat acumulant per mutacions al llarg del temps.
  2. Coincidència amb altres proves. L'ordre obtingut coincideix amb el que donen l'anatomia i els fòssils (primats propers, després mamífers, aus, peixos i fongs): dues línies independents d'evidència expliquen la mateixa història.
  3. Conclusió. Sense un origen comú no hi hauria cap raó per esperar aquest patró.
  4. Nota. Un llevat i una persona comparteixen 60 dels 104 aminoàcids (un 58 %), perquè la funció del citocrom c a la respiració cel·lular és tan essencial que molts canvis no es toleren.

Apartat c)

Resultat

Les espècies separades fa poc tindran seqüències molt semblants, i les separades fa molt, més diferències.

Resolució

  1. Predicció. Les espècies que es van separar fa poc tindran seqüències molt semblants (poques mutacions acumulades), i les que es van separar fa molt en tindran més.
  2. Rellotge molecular. El nombre de diferències funciona com un «rellotge molecular» aproximat del temps des de l'avantpassat comú.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 31

Un cristall de zircó d'una roca ígnia conté, en l'actualitat, 0,30 àtoms de 206Pb per cada àtom de 238U. El zircó incorpora urani en cristal·litzar però rebutja el plom, per això es pot suposar que no hi havia plom inicial. El 238U es desintegra en 206Pb amb un període de semidesintegració de 4,47·10910^{9} anys.
a) Quina fracció de l'urani inicial queda?
b) Calcula l'edat de la roca.
c) Què passaria amb l'edat calculada si el cristall hagués perdut plom amb el temps? I si n'hagués incorporat en formar-se?
d) Per què datem roques amb U-Pb i no amb C-14?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 31

Apartat a)

Resultat

Queda 11,30=0,77\tfrac{1}{1{,}30} = 0{,}77, el 77 % de l'urani inicial.

Resolució

  1. Dades. Actualment hi ha 0,30 àtoms de 206Pb per cada àtom de 238U, i no hi havia plom inicial.
  2. Balanç d'àtoms. Cada àtom de Pb prové d'un àtom d'U que s'ha desintegrat: U0=U+Pb=1+0,30=1,30U_{0} = U + Pb = 1 + 0{,}30 = 1{,}30 per cada àtom d'U actual.
  3. Fracció. UU0=11,30=0,77\dfrac{U}{U_{0}} = \dfrac{1}{1{,}30} = 0{,}77

Apartat b)

Resultat

t=1,69⋅109 anys≈1,7 Gat = 1{,}69\cdot10^{9}\ \text{anys} \approx 1{,}7\ \text{Ga}

Resolució

  1. Llei de la desintegració. N=N0 e−λtN = N_{0}\,e^{-\lambda t}, amb λ=ln⁡2T1/2=0,6934,47⋅109=1,55⋅10−10 any−1\lambda = \dfrac{\ln 2}{T_{1/2}} = \dfrac{0{,}693}{4{,}47\cdot10^{9}} = 1{,}55\cdot10^{-10}\ \text{any}^{-1}
  2. Aïllem t. t=1λln⁡N0N=ln⁡1,30λ=6,45⋅109⋅0,262=1,69⋅109 anyst = \dfrac{1}{\lambda}\ln\dfrac{N_{0}}{N} = \dfrac{\ln 1{,}30}{\lambda} = 6{,}45\cdot10^{9}\cdot0{,}262 = 1{,}69\cdot10^{9}\ \text{anys}
  3. Conclusió. La roca té uns 1,7 Ga (milers de milions d'anys).

Apartat c)

Resultat

Amb pèrdua de plom l'edat sortiria massa jove; amb plom inicial incorporat, massa vella.

Resolució

  1. Pèrdua de plom. Hi hauria menys Pb del que correspon a les desintegracions reals: la relació Pb/U seria més baixa i l'edat sortiria massa jove.
  2. Plom inicial. Si s'hagués incorporat plom en formar-se, n'hi hauria més del que prové de l'urani: l'edat sortiria massa vella.

Apartat d)

Resultat

Perquè el C-14 té un període massa curt (5730 anys) i només serveix per a matèria orgànica; per a roques antigues cal un isòtop de període llarg com el 238U.

Resolució

  1. Límit del C-14. Té un període de només 5730 anys i desapareix pràcticament en uns 50 000 anys; a més, només serveix per a matèria orgànica.
  2. Criteri. Per a roques de milions o milers de milions d'anys cal un isòtop amb un període comparable a la durada que es vol mesurar, com el 238U (4,47 Ga).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 32

Els intervals d'existència (biozones) de quatre fòssils ficticis són: A, de 300 a 250 Ma; B, de 280 a 230 Ma; C, de 270 a 260 Ma; D, de 255 a 200 Ma. Una capa conté A, B i D, però no C.
a) Entre quines edats es pot situar la capa?
b) Si la capa hagués contingut A, B i C, quin interval s'hauria obtingut? Quin d'aquests fòssils és el millor fòssil guia i per què?
c) Si una altra capa contingués C i D alhora, què caldria pensar? Proposa dues explicacions.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 32

Apartat a)

Resultat

Entre 255 i 250 Ma.

Resolució

  1. Criteri. La capa ha d'estar en l'interval on coincideixen tots els fòssils que conté.
  2. Intersecció. A (300–250), B (280–230) i D (255–200): el límit antic és el més recent dels inicis (255 Ma) i el límit modern, el més antic dels finals (250 Ma). La capa és de 255 a 250 Ma (5 Ma).
  3. Comprovació. L'absència de C és coherent, perquè C ja s'havia extingit (260 Ma).

Apartat b)

Resultat

Amb A, B i C: entre 270 i 260 Ma; el millor fòssil guia és C, perquè té el rang més curt.

Resolució

  1. Intersecció. A (300–250), B (280–230) i C (270–260): coincideixen de 270 a 260 Ma (10 Ma).
  2. Millor fòssil guia. C té el rang temporal més curt (10 Ma), cosa que permet datar amb més precisió; A, B i D tenen rangs de 50–55 Ma.
  3. Idea clau. L'interval de coexistència es redueix a mesura que s'afegeixen fòssils: més espècies, més precisió.

Apartat c)

Resultat

C i D no coexisteixen mai: o bé hi ha un fòssil resedimentat, o bé els rangs coneguts són incomplets (o hi ha un error de determinació).

Resolució

  1. Problema. C (270–260) i D (255–200) no coincideixen en cap moment: no s'haurien de trobar junts.
  2. Explicació 1: resedimentació. El fòssil C s'ha erosionat d'una capa més antiga i s'ha redipositat en una de més moderna.
  3. Explicació 2: rangs incomplets. El registre fòssil no és perfecte: C pot haver sobreviscut més temps del que s'ha trobat, o D pot haver aparegut abans. També pot ser un error de determinació.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 33

En un cultiu de bacteris, una de cada milió de cèl·lules (freqüència p0p_{0} = 10−610^{-6}) porta una mutació prèvia de resistència a un antibiòtic. Quan s'afegeix l'antibiòtic, cada generació les cèl·lules resistents es multipliquen per un factor 1,5 respecte a les sensibles, que es mantenen constants en nombre relatiu. La freqüència de resistents segueix pnp_{n} = p0p_{0}·1,5n1{,}5^{n}/(1 + p0p_{0}·(1,5n1{,}5^{n} - 1)).
a) Calcula les freqüències després de 10, 20, 30 i 40 generacions.
b) Quantes generacions calen perquè la meitat de la població sigui resistent? Si una generació triga 20 minuts, quantes hores són?
c) Explica per què això mostra selecció natural i no una «adaptació» induïda per l'antibiòtic.
d) Per què, en un tractament real, s'aconsella completar la pauta d'antibiòtics fins al final?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 33

Apartat a)

Resultat

p10=5,8⋅10−5p_{10} = 5{,}8\cdot10^{-5}; p20=3,3⋅10−3p_{20} = 3{,}3\cdot10^{-3}; p30=0,16p_{30} = 0{,}16; p40=0,92p_{40} = 0{,}92

Resolució

  1. Fórmula. pn=p0⋅1,5n1+p0 (1,5n−1),p0=10−6p_{n} = \dfrac{p_{0}\cdot1{,}5^{n}}{1 + p_{0}\,(1{,}5^{n} - 1)},\qquad p_{0} = 10^{-6}
  2. n = 10 i n = 20. 1,510=57,7⇒p10=5,8⋅10−51{,}5^{10} = 57{,}7 \Rightarrow p_{10} = 5{,}8\cdot10^{-5}; 1,520=3325⇒p20=3,3⋅10−31{,}5^{20} = 3325 \Rightarrow p_{20} = 3{,}3\cdot10^{-3}.
  3. n = 30 i n = 40. 1,530=1,92⋅105⇒p30=0,161{,}5^{30} = 1{,}92\cdot10^{5} \Rightarrow p_{30} = 0{,}16; 1,540=1,1⋅107⇒p40=0,921{,}5^{40} = 1{,}1\cdot10^{7} \Rightarrow p_{40} = 0{,}92.
  4. Interpretació. Al principi la freqüència és minúscula, però creix de manera explosiva entre les generacions 20 i 40.

Apartat b)

Resultat

n≈34n \approx 34 generacions, ≈11 h\approx 11\ \text{h}.

Resolució

  1. Condició. p=0,5p = 0{,}5 quan p0⋅1,5n=1−p0p_{0}\cdot1{,}5^{n} = 1 - p_{0}, és a dir, 1,5n≈1061{,}5^{n} \approx 10^{6}.
  2. Càlcul. n=ln⁡106ln⁡1,5=13,80,405=34 generacionsn = \dfrac{\ln 10^{6}}{\ln 1{,}5} = \dfrac{13{,}8}{0{,}405} = 34\ \text{generacions}
  3. Temps. 34⋅20 min=680 min≈11 h34\cdot20\ \text{min} = 680\ \text{min} \approx 11\ \text{h}.

Apartat c)

Resultat

Perquè els resistents ja existien abans de l'antibiòtic: aquest no crea la resistència, només selecciona.

Resolució

  1. Variació prèvia. Els bacteris resistents ja hi eren abans d'afegir l'antibiòtic (per mutació aleatòria): p0=10−6p_{0} = 10^{-6}.
  2. Selecció. L'antibiòtic elimina els sensibles i fa que els resistents es reprodueixin més.
  3. Conclusió. La freqüència canvia perquè hi ha reproducció diferencial, no perquè cada cèl·lula «s'hi acostumi».

Apartat d)

Resultat

Perquè si s'interromp, sobreviuen els bacteris menys sensibles i la infecció pot reaparèixer amb una població més resistent.

Resolució

  1. Tractament interromput. Queden vius els bacteris menys sensibles; en reproduir-se transmeten la resistència i la infecció pot reaparèixer amb una població més resistent.
  2. Conclusió. Per això cal seguir la pauta fins al final i no abusar dels antibiòtics: cada ús dona avantatge als resistents.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 34

La fotosíntesi 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 allibera oxigen, però la respiració i la descomposició el consumeixen de nou. Només augmenta el contingut net d'oxigen de l'atmosfera quan part de la matèria orgànica queda enterrada als sediments sense oxidar-se. Suposa que s'enterren cada any 0,2 Gt de carboni orgànic (1 Gt = 101510^{15} g) i que la massa d'oxigen de l'atmosfera és 1,2·102110^{21} g. Masses atòmiques: C 12; O 16.
a) Quina massa d'O2 queda lliure cada any per aquest enterrament?
b) En quant de temps es produiria tot l'oxigen de l'atmosfera actual a aquest ritme?
c) Explica per què, si tota la matèria orgànica s'oxidés, el balanç net d'O2 seria zero, i què té a veure amb el carbó i el petroli.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 34

Apartat a)

Resultat

m(O2)=5,3⋅1014 g/any=0,53 Gt/anym(\mathrm{O_2}) = 5{,}3\cdot10^{14}\ \text{g/any} = 0{,}53\ \text{Gt/any}

Resolució

  1. Estequiometria de la fotosíntesi. Per cada CO₂ fixat es produeix un O₂: per cada mol de C enterrat (12 g) queda lliure 1 mol d'O₂ (32 g).
  2. Càlcul. m(O2)=0,2⋅1015 g C⋅3212=5,3⋅1014 g/any=0,53 Gt/anym(\mathrm{O_2}) = 0{,}2\cdot10^{15}\ \text{g C}\cdot\dfrac{32}{12} = 5{,}3\cdot10^{14}\ \text{g/any} = 0{,}53\ \text{Gt/any}

Apartat b)

Resultat

t≈2,2⋅106 anyst \approx 2{,}2\cdot10^{6}\ \text{anys} (uns 2 milions d'anys).

Resolució

  1. Càlcul. t=1,2⋅1021 g5,3⋅1014 g/any=2,2⋅106 anyst = \dfrac{1{,}2\cdot10^{21}\ \text{g}}{5{,}3\cdot10^{14}\ \text{g/any}} = 2{,}2\cdot10^{6}\ \text{anys}
  2. Interpretació. A escala geològica és un temps molt curt: l'oxigen s'ha de renovar constantment, així que l'atmosfera actual no pot ser un «estoc» antic, i qualsevol canvi en l'enterrament de carboni es nota ràpid.

Apartat c)

Resultat

Si tota la matèria orgànica s'oxidés, es consumiria l'O₂ produït (balanç zero); l'oxigen lliure existeix gràcies al carboni enterrat, com el carbó i el petroli.

Resolució

  1. Balanç zero. Si tota la matèria orgànica produïda s'oxidés (respiració, descomposició, incendis), es consumiria exactament l'O₂ que es va produir: és la reacció inversa de la fotosíntesi.
  2. Paper del carboni enterrat. L'oxigen lliure existeix perquè una petita fracció del carboni orgànic s'ha preservat com a carbó, petroli, gas o matèria orgànica dispersa en roques sedimentàries.
  3. Combustibles fòssils. Quan els cremem, retornem aquest carboni: consumim oxigen i emetem CO₂, i desfem una part d'aquell enterrament (sense, per ara, canviar apreciablement el 21 % d'O₂, perquè el dipòsit atmosfèric és enorme).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 35

Un grup fictici d'invertebrats marins tenia 1200 gèneres abans d'una extinció massiva i 1080 s'extingeixen. Deu milions d'anys després n'hi ha 900.
a) Calcula el percentatge de gèneres extingits i el nombre de supervivents.
b) Suposa un creixement exponencial N(t) = N0N_{0}·erte^{rt} durant la recuperació; calcula r (en Ma-1) i el temps de duplicació.
c) Quant de temps més trigaria a tornar a la diversitat inicial de 1200 gèneres?
d) Per què els supervivents no són «els millors» necessàriament i com es relaciona la recuperació amb la radiació adaptativa?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 35

Apartat a)

Resultat

Extingits: 90 %; supervivents: 120 gèneres.

Resolució

  1. Càlcul. 10801200=0,90⇒90 %1200−1080=120 geˋneres\dfrac{1080}{1200} = 0{,}90 \Rightarrow 90\ \%\qquad 1200 - 1080 = 120\ \text{gèneres}
  2. Conclusió. Només sobreviu 1 de cada 10 gèneres.

Apartat b)

Resultat

r≈0,20 Ma−1r \approx 0{,}20\ \text{Ma}^{-1}; temps de duplicació ≈3,4 Ma\approx 3{,}4\ \text{Ma}.

Resolució

  1. Plantejament. N(t)=N0 ertN(t) = N_{0}\,e^{rt} amb N0=120N_{0} = 120 i N(10)=900N(10) = 900.
  2. Càlcul de r. e10r=900120=7,5⇒r=ln⁡7,510=2,01510=0,20 Ma−1e^{10r} = \dfrac{900}{120} = 7{,}5 \Rightarrow r = \dfrac{\ln 7{,}5}{10} = \dfrac{2{,}015}{10} = 0{,}20\ \text{Ma}^{-1}
  3. Temps de duplicació. td=ln⁡2r=0,6930,2015=3,4 Mat_{d} = \dfrac{\ln 2}{r} = \dfrac{0{,}693}{0{,}2015} = 3{,}4\ \text{Ma}
  4. Comprovació. 120⋅e0,2015⋅10=120⋅7,5=900120\cdot e^{0{,}2015\cdot10} = 120\cdot7{,}5 = 900.

Apartat c)

Resultat

Uns 1,4 Ma més (11,4 Ma des de l'extinció).

Resolució

  1. Càlcul. t=ln⁡(1200/120)r=ln⁡100,2015=11,4 Mat = \dfrac{\ln(1200/120)}{r} = \dfrac{\ln 10}{0{,}2015} = 11{,}4\ \text{Ma}
  2. Conclusió. Des de l'extinció calen 11,4 Ma; com que ja n'han passat 10, falten 11,4−10=1,4 Ma11{,}4 - 10 = 1{,}4\ \text{Ma}.

Apartat d)

Resultat

En una extinció massiva sobreviuen els que tenen certs trets (àmplia distribució, tolerància, abundància) i també hi intervé l'atzar; després es diversifiquen per radiació adaptativa.

Resolució

  1. Per què no són «els millors». La supervivència depèn sovint de característiques com tenir una àrea de distribució gran, una tolerància ambiental àmplia o ser abundant, i no tant de ser el més apte en condicions normals: les regles de la selecció canvien, i l'atzar hi té un paper important.
  2. Radiació adaptativa. Els supervivents ocupen els nínxols buits i es diversifiquen, i el grup que domina després pot ser força diferent de l'anterior.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 36

El rellotge molecular suposa que les mutacions neutres s'acumulen a un ritme aproximadament constant en cada llinatge. Si dues espècies divergeixen fa T anys i la proporció de nucleòtids diferents és d, llavors d = 2·μ·T, on μ és la taxa de substitució per llinatge (per lloc i any).
a) Dues espècies que, segons fòssils, es van separar fa 12 Ma difereixen en un 3,0 % de la seva seqüència. Calcula μ.
b) Una altra parella del mateix grup difereix en un 7,5 %. Estima'n el temps de divergència.
c) Per què hi ha un factor 2 a la fórmula?
d) Indica dues limitacions del mètode.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 36

Apartat a)

Resultat

μ=1,25⋅10−9\mu = 1{,}25\cdot10^{-9} substitucions per lloc i any.

Resolució

  1. Dades. d=0,030d = 0{,}030, T=12 Ma=12⋅106 anysT = 12\ \text{Ma} = 12\cdot10^{6}\ \text{anys}.
  2. Rellotge molecular. d=2μT⇒μ=d2T=0,0302⋅12⋅106=1,25⋅10−9 lloc−1 any−1d = 2\mu T \Rightarrow \mu = \dfrac{d}{2T} = \dfrac{0{,}030}{2\cdot12\cdot10^{6}} = 1{,}25\cdot10^{-9}\ \text{lloc}^{-1}\,\text{any}^{-1}

Apartat b)

Resultat

T=3,0⋅107 anys=30 MaT = 3{,}0\cdot10^{7}\ \text{anys} = 30\ \text{Ma}

Resolució

  1. Càlcul. T=d2μ=0,0752⋅1,25⋅10−9=3,0⋅107 anys=30 MaT = \dfrac{d}{2\mu} = \dfrac{0{,}075}{2\cdot1{,}25\cdot10^{-9}} = 3{,}0\cdot10^{7}\ \text{anys} = 30\ \text{Ma}
  2. Comprovació per proporció. 7,53,0=2,5\tfrac{7{,}5}{3{,}0} = 2{,}5 i 12⋅2,5=30 Ma12\cdot2{,}5 = 30\ \text{Ma}.

Apartat c)

Resultat

Perquè cada un dels dos llinatges ha acumulat mutacions pel seu compte durant T anys.

Resolució

  1. Raonament. Des de l'avantpassat comú, cadascuna de les dues espècies ha acumulat mutacions independentment durant T anys.
  2. Conclusió. La diferència observada entre les dues és la suma dels dos llinatges: μT+μT=2μT\mu T + \mu T = 2\mu T.

Apartat d)

Resultat

La taxa no és realment constant (cal calibrar-la amb fòssils) i hi ha substitucions múltiples que fan subestimar les diferències grans.

Resolució

  1. Limitació 1. La taxa no és realment constant: varia segons l'espècie, el temps de generació o la pressió selectiva, i necessita un calibratge amb una data fòssil independent.
  2. Limitació 2. En diferències grans, una mateixa posició pot haver mutat diverses vegades (substitucions múltiples) i la distància observada subestima els canvis reals; cal fer una correcció.
  3. Conclusió. El resultat és una estimació amb incertesa, no una data exacta, i per això es dona com un interval.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 37

Una part de l'oceà Atlàntic central té una amplada actual d'uns 5800 km entre els marges continentals d'Àfrica i d'Amèrica del Nord, que es van separar al Juràssic, fa uns 190 Ma.
a) Calcula la velocitat mitjana d'obertura en cm/any.
b) Si la velocitat fos constant i de 2,5 cm/any, quant de temps hauria trigat a obrir-se aquest oceà? Compara-ho amb 190 Ma.
c) Explica per què la velocitat real no ha estat constant i digues què indica el fons marí sobre el ritme d'obertura.
d) Pangea es va fragmentar i el Mediterrani és el que queda d'un oceà més antic que es va tancar. Explica per què, amb una velocitat de 3 cm/any, els oceans no s'eixamplen indefinidament.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 37

Apartat a)

Resultat

v≈3,05 cm/anyv \approx 3{,}05\ \text{cm/any} (uns 3 cm/any).

Resolució

  1. Dades. 5800 km=5,8⋅108 cm5800\ \text{km} = 5{,}8\cdot10^{8}\ \text{cm}; t=190⋅106 anyst = 190\cdot10^{6}\ \text{anys}.
  2. Càlcul. v=5,8⋅108 cm190⋅106 anys=3,05 cm/anyv = \dfrac{5{,}8\cdot10^{8}\ \text{cm}}{190\cdot10^{6}\ \text{anys}} = 3{,}05\ \text{cm/any}

Apartat b)

Resultat

t=2,3⋅108 anys=232 Mat = 2{,}3\cdot10^{8}\ \text{anys} = 232\ \text{Ma}, uns 40 Ma més que 190 Ma.

Resolució

  1. Càlcul. t=5,8⋅108 cm2,5 cm/any=2,3⋅108 anys=232 Mat = \dfrac{5{,}8\cdot10^{8}\ \text{cm}}{2{,}5\ \text{cm/any}} = 2{,}3\cdot10^{8}\ \text{anys} = 232\ \text{Ma}
  2. Comparació. Són uns 40 Ma més del que indiquen les dades geològiques: la velocitat mitjana real ha estat superior a 2,5 cm/any.

Apartat c)

Resultat

Perquè el balanç de forces entre plaques canvia amb el temps; les bandes d'anomalies magnètiques del fons marí registren el ritme d'obertura.

Resolució

  1. Velocitat variable. La velocitat de les plaques varia en el temps perquè canvia el balanç de forces (per exemple, la tracció de les zones de subducció) i la geometria dels continents; l'obertura ha alternat etapes més ràpides i més lentes.
  2. Registre del fons marí. Les bandes d'anomalies magnètiques ho registren: com més separades estan les bandes d'una mateixa edat, més ràpida va ser l'expansió.

Apartat d)

Resultat

Perquè l'escorça oceànica que es crea a les dorsals es destrueix a les zones de subducció: uns oceans s'obren mentre d'altres es tanquen (cicle de Wilson).

Resolució

  1. Creació i destrucció. L'escorça oceànica es crea a les dorsals, però s'enfonsa a les zones de subducció; els oceans creixen per un costat i es consumeixen per un altre.
  2. Prova. Per això l'escorça oceànica és jove (menys de ~180 Ma), mentre que la continental pot tenir milers de milions d'anys.
  3. Cicle de Wilson. L'Atlàntic s'obre mentre el Pacífic es redueix, i el Mediterrani és el que queda d'un oceà més antic (el Tetis) que es va tancar; el cicle d'obertura i tancament d'oceans dura centenars de milions d'anys.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 38

En una successió de margues i calcàries marines, l'alternança de capes es repeteix amb tres periodicitats superposades, de gruix 5,0 m, 2,05 m i 1,15 m. La datació de capes de cendra volcànica indica una taxa de sedimentació constant de 5 cm per cada 1000 anys (5 cm/ka). Els cicles orbitals de la Terra (cicles de Milankovitch) tenen períodes aproximats de 100 000 anys (excentricitat), 41 000 anys (obliqüitat) i 23 000 anys (precessió).
a) Calcula el període temporal de cada cicle de capes.
b) Compara'ls amb els cicles de Milankovitch i interpreta'ls.
c) Si no es conegués la taxa de sedimentació, quin patró de proporcions entre gruixos permetria identificar els cicles orbitals?
d) Què hi passaria si hi hagués un hiat sedimentari?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 38

Apartat a)

Resultat

5,0 m → 100 ka; 2,05 m → 41 ka; 1,15 m → 23 ka.

Resolució

  1. Plantejament. Temps = gruix/taxa, amb una taxa de 5 cm/ka.
  2. Càlcul. 500 cm5 cm/ka=100 ka205 cm5 cm/ka=41 ka115 cm5 cm/ka=23 ka\dfrac{500\ \text{cm}}{5\ \text{cm/ka}} = 100\ \text{ka}\qquad \dfrac{205\ \text{cm}}{5\ \text{cm/ka}} = 41\ \text{ka}\qquad \dfrac{115\ \text{cm}}{5\ \text{cm/ka}} = 23\ \text{ka}

Apartat b)

Resultat

Coincideixen amb els cicles d'excentricitat (100 ka), obliqüitat (41 ka) i precessió (23 ka): el clima i el sediment canviaven al ritme de la insolació.

Resolució

  1. Comparació. Els tres períodes coincideixen amb els cicles orbitals: 100 ka (excentricitat), 41 ka (obliqüitat) i 23 ka (precessió).
  2. Interpretació. El clima, i per tant el tipus de sediment (més argila o més carbonat), va canviar al ritme de la insolació que rebia la Terra a causa de les variacions orbitals.

Apartat c)

Resultat

Les proporcions de gruix han de ser com les dels períodes, 100 : 41 : 23.

Resolució

  1. Patró. 5,0:2,05:1,15≈100:41:235{,}0 : 2{,}05 : 1{,}15 \approx 100 : 41 : 23. En efecte, 5,02,05=2,44≈10041=2,44\tfrac{5{,}0}{2{,}05} = 2{,}44 \approx \tfrac{100}{41} = 2{,}44 i 2,051,15=1,78≈4123=1,78\tfrac{2{,}05}{1{,}15} = 1{,}78 \approx \tfrac{41}{23} = 1{,}78.
  2. Aplicació. Si es troba aquesta relació, es dedueix la taxa de sedimentació (aquí 5 cm/ka) i es pot calibrar el temps de tota la sèrie: és la cicloestratigrafia.

Apartat d)

Resultat

Un hiat suprimiria part dels cicles: alteraria el gruix i les proporcions, i la taxa ja no seria constant.

Resolució

  1. Efecte. Un hiat suprimiria part de la successió: el cicle afectat tindria menys gruix del que toca, i la proporció entre cicles quedaria alterada, cosa que permet detectar-lo.
  2. Conseqüència. A més, la taxa ja no seria constant i el càlcul simple deixaria de ser vàlid.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Preparat per a la universitat

Els exercicis més exigents: nivell PAU alt i primer curs de grau. Veure totes les matèries

Exercici 39

Per datar una roca amb el mètode isòcron Rb-Sr, es mesuren quatre minerals de la mateixa roca. Les relacions isotòpiques (87Rb/86Sr; 87Sr/86Sr) són: (0,5; 0,70821), (2,0; 0,71782), (5,0; 0,73705) i (8,0; 0,75628). El 87Rb es desintegra en 87Sr amb λ = 1,42·10−1110^{-11} any-1, i en un isòcron el pendent val m = eλte^{λt} - 1.
a) Comprova que els punts estan alineats i calcula el pendent i l'ordenada a l'origen.
b) Calcula l'edat de la roca en Ma i la relació 87Sr/86Sr inicial.
c) Per què el mètode isòcron és més fiable que mesurar un sol mineral?
d) Què indicaria que els punts no s'alineessin?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 39

Apartat a)

Resultat

Alineats; pendent m=6,41⋅10−3m = 6{,}41\cdot10^{-3}; ordenada a l'origen b=0,7050b = 0{,}7050.

Resolució

  1. Pendents entre punts consecutius. 0,71782−0,708212,0−0,5=0,73705−0,717825,0−2,0=0,75628−0,737058,0−5,0=0,00641\dfrac{0{,}71782 - 0{,}70821}{2{,}0 - 0{,}5} = \dfrac{0{,}73705 - 0{,}71782}{5{,}0 - 2{,}0} = \dfrac{0{,}75628 - 0{,}73705}{8{,}0 - 5{,}0} = 0{,}00641
  2. Alineació. Els tres pendents són iguals: els punts estan alineats.
  3. Ordenada a l'origen. b=0,70821−0,00641⋅0,5=0,7050b = 0{,}70821 - 0{,}00641\cdot0{,}5 = 0{,}7050.

Apartat b)

Resultat

t≈4,50⋅108 anys=450 Mat \approx 4{,}50\cdot10^{8}\ \text{anys} = 450\ \text{Ma}; (87Sr/86Sr)0=0,7050(^{87}\mathrm{Sr}/^{86}\mathrm{Sr})_{0} = 0{,}7050

Resolució

  1. Equació de l'isòcron. m=eλt−1⇒t=ln⁡(1+m)λm = e^{\lambda t} - 1 \Rightarrow t = \dfrac{\ln(1 + m)}{\lambda}.
  2. Càlcul. t=ln⁡1,006411,42⋅10−11=6,39⋅10−31,42⋅10−11=4,50⋅108 anys=450 Mat = \dfrac{\ln 1{,}00641}{1{,}42\cdot10^{-11}} = \dfrac{6{,}39\cdot10^{-3}}{1{,}42\cdot10^{-11}} = 4{,}50\cdot10^{8}\ \text{anys} = 450\ \text{Ma}
  3. Relació inicial. La relació 87Sr/86Sr inicial és l'ordenada a l'origen, 0,7050 (la d'un mineral sense rubidi).

Apartat c)

Resultat

Perquè amb diversos minerals l'edat i la relació inicial surten del mateix ajust, sense suposicions, i l'alineació és una comprovació interna.

Resolució

  1. Per què funciona. Cada mineral té una proporció Rb/Sr diferent, però tots van començar amb el mateix 87Sr/86Sr.
  2. Un sol mineral. Caldria conèixer (o suposar) la relació inicial.
  3. Diversos minerals. L'edat i la relació inicial surten del propi ajust, sense suposicions; a més, la qualitat de l'alineació dona una comprovació interna.

Apartat d)

Resultat

Indicaria que el sistema no ha estat tancat (pèrdua o guany de Rb o Sr) o que els minerals tenen orígens diferents: l'edat no seria fiable.

Resolució

  1. Sistema obert. Hi ha hagut pèrdua o guany de Rb o Sr (metamorfisme, alteració, circulació de fluids).
  2. Barreja. O bé es van barrejar materials amb orígens diferents (sense la mateixa relació inicial).
  3. Conclusió. En aquest cas l'edat no és fiable.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 40

Una població de papallones té dos al·lels d'un gen de la coloració, A i a.
a) En una mostra de 400 individus hi ha 210 AA, 140 Aa i 50 aa. Calcula les freqüències alèl·liques, els genotips esperats segons Hardy-Weinberg i el valor de χ2χ^{2} (el valor crític amb 1 grau de llibertat i p = 0,05 és 3,84). Interpreta el resultat.
b) En una altra població, l'al·lel recessiu a té freqüència q = 0,20 i els homozigots aa tenen una eficàcia biològica de 0,6 (els altres genotips, 1,0). La freqüència a la generació següent és q' = q·(1−s⋅q)(1−s⋅q2)\tfrac{(1 - s\cdot q)}{(1 - s\cdot q^{2})} amb s = 0,4. Calcula q' i q'' per a dues generacions.
c) Les simulacions donen 14 generacions per baixar q de 0,20 a 0,10, i 127 generacions per baixar de 0,02 a 0,01. Explica per què disminuir un al·lel recessiu rar és tan lent.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 40

Apartat a)

Resultat

p=0,70p = 0{,}70, q=0,30q = 0{,}30; esperats 196 AA, 168 Aa, 36 aa; χ2=11,1>3,84\chi^{2} = 11{,}1 > 3{,}84: la població no és en equilibri de Hardy-Weinberg.

Resolució

  1. Freqüències al·lèliques. p=2⋅210+140800=0,70q=1−p=0,30p = \dfrac{2\cdot210 + 140}{800} = 0{,}70\qquad q = 1 - p = 0{,}30
  2. Esperats (Hardy-Weinberg). AA: p2⋅400=0,49⋅400=196p^{2}\cdot400 = 0{,}49\cdot400 = 196; Aa: 2pq⋅400=0,42⋅400=1682pq\cdot400 = 0{,}42\cdot400 = 168; aa: q2⋅400=0,09⋅400=36q^{2}\cdot400 = 0{,}09\cdot400 = 36.
  3. Prova de χ2\chi^{2}. χ2=(210−196)2196+(140−168)2168+(50−36)236=1,00+4,67+5,44=11,1\chi^{2} = \dfrac{(210 - 196)^{2}}{196} + \dfrac{(140 - 168)^{2}}{168} + \dfrac{(50 - 36)^{2}}{36} = 1{,}00 + 4{,}67 + 5{,}44 = 11{,}1
  4. Interpretació. 11,1>3,8411{,}1 > 3{,}84: es rebutja l'equilibri. Hi ha un dèficit d'heterozigots (140 contra 168 esperats), que pot indicar aparellaments entre parents (endogàmia, F=1−140168=0,17F = 1 - \tfrac{140}{168} = 0{,}17), una població subdividida o selecció.

Apartat b)

Resultat

q′=0,187q' = 0{,}187; q′′=0,175q'' = 0{,}175

Resolució

  1. Primera generació. q′=0,20⋅1−0,4⋅0,201−0,4⋅0,04=0,20⋅0,920,984=0,187q' = 0{,}20\cdot\dfrac{1 - 0{,}4\cdot0{,}20}{1 - 0{,}4\cdot0{,}04} = 0{,}20\cdot\dfrac{0{,}92}{0{,}984} = 0{,}187
  2. Segona generació. q′′=0,187⋅1−0,4⋅0,1871−0,4⋅0,1872=0,187⋅0,9250,986=0,175q'' = 0{,}187\cdot\dfrac{1 - 0{,}4\cdot0{,}187}{1 - 0{,}4\cdot0{,}187^{2}} = 0{,}187\cdot\dfrac{0{,}925}{0{,}986} = 0{,}175
  3. Interpretació. L'al·lel desfavorit disminueix, però a poc a poc (unes 1,2–1,3 centèsimes per generació).

Apartat c)

Resultat

Perquè la selecció només actua sobre els homozigots aa (q2q^{2}); quan q és petit, gairebé tots els al·lels a estan amagats en heterozigots.

Resolució

  1. Sobre qui actua la selecció. Només sobre els homozigots aa, la proporció dels quals és q2q^{2}.
  2. Al·lel rar. Quan q és petit, gairebé tots els al·lels a són en heterozigots Aa, que no són afectats i «amaguen» l'al·lel de la selecció. Amb q=0,02q = 0{,}02, els aa són només el 0,04 % de la població: per això calen 127 generacions per reduir-lo a la meitat, en lloc de 14.
  3. Conseqüència. Els al·lels recessius poc freqüents (per exemple, els de moltes malalties hereditàries) poden persistir durant moltíssimes generacions.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 41

Fa uns 56 Ma, en el límit Paleocè-Eocè, el registre geològic mostra un descens brusc de δ13Cδ^{13}C d'uns 3 ‰ a l'atmosfera i els oceans, i un escalfament global. Suposa que l'oceà i l'atmosfera contenen 40 000 Gt de carboni amb δ13Cδ^{13}C = 0 ‰, i que el descens es va produir per injecció d'un carboni orgànic molt empobrit en 13C (δ13Cδ^{13}C = -50 ‰, com el del metà biogènic). El δ13Cδ^{13}C de la barreja és la mitjana ponderada per les masses.
a) Planteja el balanç i calcula la massa de carboni injectat.
b) Compara-ho amb les unes 700 Gt de carboni emeses per l'activitat humana des de 1850 (ordre de magnitud).
c) Si les emissions humanes actuals són de 10 Gt de C per any, en quant de temps s'emetria la mateixa quantitat?
d) Per què es diu que el ritme actual és «sense precedents» tot i que la quantitat total sigui del mateix ordre?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 41

Apartat a)

Resultat

m≈2550 Gtm \approx 2550\ \text{Gt} de C.

Resolució

  1. Dades. Dipòsit: 40 000 Gt amb δ13C=0\delta^{13}C = 0 ‰; carboni injectat: massa mm amb δ13C=−50\delta^{13}C = -50 ‰; barreja final: −3-3 ‰.
  2. Balanç de masses (mitjana ponderada). δfinal=40 000⋅0+m⋅(−50)40 000+m=−3\delta_{\text{final}} = \dfrac{40\,000\cdot0 + m\cdot(-50)}{40\,000 + m} = -3
  3. Càlcul. −50 m=−3 (40 000+m)⇒−47 m=−120 000⇒m=2550 Gt de C-50\,m = -3\,(40\,000 + m) \Rightarrow -47\,m = -120\,000 \Rightarrow m = 2550\ \text{Gt de C}

Apartat b)

Resultat

Unes 3,6 vegades el carboni emès pels humans des de 1850 (el mateix ordre de magnitud).

Resolució

  1. Comparació. 2550700≈3,6\dfrac{2550}{700} \approx 3{,}6: l'esdeveniment va injectar unes 3,6 vegades tot el carboni que hem emès fins ara; és el mateix ordre de magnitud (milers de Gt).
  2. Observació. Les xifres són aproximades: les estimacions científiques de la massa alliberada varien en milers de Gt segons el δ13C que se suposi per a la font.

Apartat c)

Resultat

t≈255 anyst \approx 255\ \text{anys} (uns dos segles i mig).

Resolució

  1. Càlcul. t=2550 Gt10 Gt/any=255 anyst = \dfrac{2550\ \text{Gt}}{10\ \text{Gt/any}} = 255\ \text{anys}
  2. Conclusió. Al ritme actual, emetríem la mateixa quantitat en uns dos segles i mig.

Apartat d)

Resultat

Perquè al Paleocè-Eocè la injecció va durar milers d'anys, unes 40 vegades més que els 255 anys actuals: els sistemes naturals tenen molt menys temps per respondre.

Resolució

  1. Durada al passat. El registre mostra que la injecció del Paleocè-Eocè va durar milers d'anys (de l'ordre de 10 000 anys, amb molta incertesa) i va portar a un escalfament de diversos graus i a l'acidificació oceànica, amb extincions d'organismes marins.
  2. Comparació de ritmes. 10 000255≈40\tfrac{10\,000}{255} \approx 40: aquells milers d'anys són unes 40 vegades més que el temps que trigaríem al ritme actual.
  3. Conclusió. La quantitat és del mateix ordre, però el ritme no: els ecosistemes i els sistemes naturals de regulació (la dissolució de carbonats, la meteorització) tenen molt menys temps per respondre.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 42

De 100 gèneres de bivalves nascuts alhora (una cohort), es compta quants en continuen vius al cap de 5, 10, 15 i 20 Ma: 61, 37, 22 i 14, respectivament.
a) Calcula ln(N100\tfrac{N}{100}) per a cada moment i comprova si el logaritme és proporcional al temps.
b) Dedueix la taxa d'extinció λ, la durada mitjana (1λ\tfrac{1}{\lambda}) i la semivida dels gèneres.
c) La «llei de Van Valen» afirma que la probabilitat d'extinció d'un gènere és independent de la seva edat. Explica si les dades hi concorden i què significa en termes evolutius.
d) Si un gènere de la cohort ja ha viscut 20 Ma, quina és la probabilitat que sobrevisqui 10 Ma més segons aquest model?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 42

Apartat a)

Resultat

ln⁡(N/100)=−0,494; −0,994; −1,514; −1,966\ln(N/100) = -0{,}494;\ -0{,}994;\ -1{,}514;\ -1{,}966; el quocient pel temps és gairebé constant (≈−0,099 Ma−1\approx -0{,}099\ \text{Ma}^{-1}): sí que és proporcional.

Resolució

  1. Logaritmes. ln⁡0,61=−0,494\ln 0{,}61 = -0{,}494; ln⁡0,37=−0,994\ln 0{,}37 = -0{,}994; ln⁡0,22=−1,514\ln 0{,}22 = -1{,}514; ln⁡0,14=−1,966\ln 0{,}14 = -1{,}966.
  2. Quocients pel temps. −0,0989-0{,}0989; −0,0994-0{,}0994; −0,1010-0{,}1010; −0,0983 Ma−1-0{,}0983\ \text{Ma}^{-1}.
  3. Conclusió. El quocient és pràcticament constant, així que ln⁡(N/N0)\ln(N/N_{0}) és proporcional al temps: N=N0 e−λtN = N_{0}\,e^{-\lambda t} (supervivència exponencial).

Apartat b)

Resultat

λ≈0,099 Ma−1\lambda \approx 0{,}099\ \text{Ma}^{-1}; durada mitjana ≈10 Ma\approx 10\ \text{Ma}; semivida ≈7,0 Ma\approx 7{,}0\ \text{Ma}.

Resolució

  1. Taxa. λ\lambda és la mitjana dels quocients canviats de signe: λ≈0,099 Ma−1\lambda \approx 0{,}099\ \text{Ma}^{-1}.
  2. Durada mitjana. 1λ=10,099≈10 Ma\dfrac{1}{\lambda} = \dfrac{1}{0{,}099} \approx 10\ \text{Ma}.
  3. Semivida. t1/2=ln⁡2λ=0,6930,099=7,0 Mat_{1/2} = \dfrac{\ln 2}{\lambda} = \dfrac{0{,}693}{0{,}099} = 7{,}0\ \text{Ma}

Apartat c)

Resultat

Sí que hi concorden: una supervivència exponencial vol dir risc d'extinció constant; els gèneres no «envelleixen» ni milloren amb l'edat (hipòtesi de la Reina Roja).

Resolució

  1. Concordança. Una corba de supervivència exponencial vol dir que el risc d'extinció és el mateix en cada moment, independentment de quant fa que existeix el gènere: les dades hi concorden.
  2. Significat evolutiu. Els gèneres no «envelleixen»: ser antic no garanteix estar millor adaptat, perquè l'entorn (incloent-hi els altres organismes, que també evolucionen) canvia constantment.
  3. Reina Roja. És la idea que cal evolucionar contínuament només per no extingir-se.

Apartat d)

Resultat

P≈0,37P \approx 0{,}37 (37 %), igual que per a un gènere acabat de néixer.

Resolució

  1. Plantejament. Com que el risc no depèn de l'edat, els 20 Ma ja viscuts no influeixen.
  2. Càlcul. P=e−0,099⋅10=e−0,99=0,37P = e^{-0{,}099\cdot10} = e^{-0{,}99} = 0{,}37
  3. Conclusió. La probabilitat és del 37 %, la mateixa que per a un gènere nou.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 43

La temperatura de formació d'una closca de carbonat es pot estimar amb T (°C) = 16,5 - 4,3·Δ + 0,14·Δ2Δ^{2}, on Δ = δ18Ocloscaδ^{18}O_{\mathrm{closca}} - δ18Oaiguaδ^{18}O_{\mathrm{aigua}} (en ‰, en escales homogeneïtzades). Un foraminífer fòssil té δ18Oδ^{18}O = -0,5 ‰.
a) Calcula la temperatura si l'aigua de mar tenia δ18Oδ^{18}O = -1,0 ‰ (món sense casquets de gel).
b) Recalcula-la si l'aigua tenia δ18Oδ^{18}O = 0 ‰ (món amb casquets de gel com els actuals).
c) Explica per què els casquets de gel enriqueixen l'oceà en 18O i per què això fa ambigua la temperatura.
d) Proposa com es podria separar l'efecte de la temperatura del del volum de gel.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 43

Apartat a)

Resultat

T≈14,4 ∘CT \approx 14{,}4\ ^{\circ}\text{C}

Resolució

  1. Dades. δ18Oclosca=−0,5\delta^{18}O_{\mathrm{closca}} = -0{,}5 ‰ i δ18Oaigua=−1,0\delta^{18}O_{\mathrm{aigua}} = -1{,}0 ‰, de manera que Δ=−0,5−(−1,0)=+0,5\Delta = -0{,}5 - (-1{,}0) = +0{,}5 ‰.
  2. Càlcul. T=16,5−4,3⋅0,5+0,14⋅0,25=16,5−2,15+0,035=14,4 ∘CT = 16{,}5 - 4{,}3\cdot0{,}5 + 0{,}14\cdot0{,}25 = 16{,}5 - 2{,}15 + 0{,}035 = 14{,}4\ ^{\circ}\text{C}

Apartat b)

Resultat

T≈18,7 ∘CT \approx 18{,}7\ ^{\circ}\text{C}

Resolució

  1. Dades. Δ=−0,5−0=−0,5\Delta = -0{,}5 - 0 = -0{,}5 ‰.
  2. Càlcul. T=16,5+2,15+0,035=18,7 ∘CT = 16{,}5 + 2{,}15 + 0{,}035 = 18{,}7\ ^{\circ}\text{C}
  3. Comparació. Amb la mateixa closca, la temperatura canvia 4,3 °C només per 1 ‰ de diferència en l'aigua.

Apartat c)

Resultat

Perquè l'evaporació s'emporta preferentment 16O, que queda atrapat al gel; l'oceà s'enriqueix en 18O i un δ18O alt pot voler dir aigua més freda o més gel.

Resolució

  1. Fraccionament isotòpic. En l'evaporació de l'oceà s'escapa preferentment l'isòtop lleuger 16O, de manera que la pluja i la neu que alimenten els casquets de gel són pobres en 18O.
  2. Efecte sobre l'oceà. Quan s'acumula molt gel a terra, l'aigua que queda a l'oceà és més rica en 18O (δ més alt), i les closques que hi creixen també ho són.
  3. Ambigüitat. Un δ18O alt de la closca pot correspondre tant a aigua més freda com a més volum de gel: aquí, 1 ‰ de canvi de l'aigua equival a 4,3 K de diferència de temperatura.

Apartat d)

Resultat

Cal un segon indicador independent del volum de gel, com la relació Mg/Ca de la closca o els isòtops agregats (Δ47).

Resolució

  1. Termòmetres independents. La relació Mg/Ca de la closca depèn de la temperatura però no del volum de gel; els isòtops agregats (Δ47) són un termòmetre que no depèn de l'aigua.
  2. Estimar el gel. També es pot fer servir el nivell del mar indicat per terrasses i sediments per descomptar la part del gel, o mostres d'aigua de porus, que registren el δ18O de l'aigua de mar antiga.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 44

El C-14 té un període de semidesintegració de 5730 anys. Una mostra de fusta conté un 20 % del C-14 que té un organisme viu.
a) Calcula'n l'edat.
b) Si la mesura té una incertesa relativa del 3 % en la fracció de C-14, quina és la incertesa en l'edat? (σtσ_{t} = (T12\tfrac{1}{2}/ln 2)·(σfσ_{f}/f))
c) Si el límit de detecció és el 0,1 % del C-14 inicial, quina és l'edat màxima datable?
d) Una mostra de 50 000 anys és contaminada amb un 1 % de carboni modern (afegint una quantitat igual a l'1 % del carboni que conté un organisme viu). Quina edat aparent obtindrem? Explica el resultat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 44

Apartat a)

Resultat

t≈13 300 anyst \approx 13\,300\ \text{anys}

Resolució

  1. Llei de la desintegració. f=(12)t/Tf = \left(\tfrac{1}{2}\right)^{t/T} amb f=0,20f = 0{,}20 i T=5730 anysT = 5730\ \text{anys}.
  2. Càlcul. t=−5730⋅log⁡20,20=5730⋅2,32=13 300 anyst = -5730\cdot\log_{2}0{,}20 = 5730\cdot2{,}32 = 13\,300\ \text{anys}

Apartat b)

Resultat

σt≈250 anys\sigma_{t} \approx 250\ \text{anys}: t=13 300±250 anyst = 13\,300 \pm 250\ \text{anys}.

Resolució

  1. Propagació d'incerteses. σt=T1/2ln⁡2⋅σff=57300,693⋅0,03=8267⋅0,03=248 anys\sigma_{t} = \dfrac{T_{1/2}}{\ln 2}\cdot\dfrac{\sigma_{f}}{f} = \dfrac{5730}{0{,}693}\cdot0{,}03 = 8267\cdot0{,}03 = 248\ \text{anys}
  2. Resultat. t=13 300±250 anyst = 13\,300 \pm 250\ \text{anys}.

Apartat c)

Resultat

tmax⁡≈57 000 anyst_{\max} \approx 57\,000\ \text{anys}

Resolució

  1. Plantejament. fmin⁡=0,001f_{\min} = 0{,}001.
  2. Càlcul. tmax⁡=5730⋅log⁡21000=5730⋅9,97=57 100 anyst_{\max} = 5730\cdot\log_{2}1000 = 5730\cdot9{,}97 = 57\,100\ \text{anys}
  3. Conclusió. Uns 57 000 anys: per això el C-14 no serveix per datar dinosaures ni altres restes molt més antigues.

Apartat d)

Resultat

Edat aparent ≈36 300 anys\approx 36\,300\ \text{anys}: la mostra sembla uns 14 000 anys més jove.

Resolució

  1. Fracció real. f=2−50 000/5730=2−8,73=0,0024 (0,24 %)f = 2^{-50\,000/5730} = 2^{-8{,}73} = 0{,}0024\ (0{,}24\ \%)
  2. Amb contaminació. S'hi afegeix un 1 %: es mesura f=0,0024+0,0100=0,0124f = 0{,}0024 + 0{,}0100 = 0{,}0124.
  3. Edat aparent. t=5730⋅log⁡210,0124=36 300 anyst = 5730\cdot\log_{2}\dfrac{1}{0{,}0124} = 36\,300\ \text{anys}
  4. Explicació. Una contaminació molt petita en termes absoluts té un efecte enorme perquè la mostra ja té molt poc C-14 (l'1 % afegit és quatre vegades més del que hi queda). En mostres de més de 30 000 anys cal una preparació molt acurada (neteja amb àcid i àlcali) i mesures de control.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 45

Volem reconstruir les relacions de parentiu entre quatre vertebrats: salamandra (A), llangardaix (B), gat (C) i ratpenat (D), amb un peix com a grup extern (tots els caràcters en estat 0). Presència (1) o absència (0) de sis caràcters en A, B, C i D: 1) pulmons: 1, 1, 1, 1; 2) amnios: 0, 1, 1, 1; 3) pèl: 0, 0, 1, 1; 4) tres ossets a l'orella mitjana: 0, 0, 1, 1; 5) ales: 0, 0, 0, 1; 6) cua llarga: 1, 1, 1, 0.
a) Per a cada arbre, compta el nombre mínim de canvis evolutius (passos): T1 = (A,(B,(C,D))), T2 = (A,((B,C),D)) i T3 = ((A,B),(C,D)). L'arrel és el grup extern.
b) Quin arbre és el més parsimoniós?
c) Què és un caràcter homoplàsic i quin ho és aquí?

Tres arbres filogenètics arrelats T1, T2 i T3 de la salamandra, el llangardaix, el gat i el ratpenat, amb el peix com a grup extern
Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 45

Apartat a)

Resultat

T1 = 7 passos; T2 = 9 passos; T3 = 8 passos.

Resolució

  1. Criteri de parsimònia. Un caràcter costa 1 pas si les espècies que el tenen formen un grup natural (monofilètic) a l'arbre, i més si no.
  2. T1 = (A,(B,(C,D))). Pulmons 1 (guany a l'ancestre d'A–D); amnios 1 (B, C, D formen grup); pèl 1 (C, D); ossets 1 (C, D); ales 1 (D); cua llarga 2 (guany a l'ancestre d'A–D i pèrdua en D). Total = 7.
  3. T2 = (A,((B,C),D)). Pulmons 1; amnios 1; pèl 2 (C i D no són germans: calen dos canvis); ossets 2; ales 1; cua 2. Total = 9.
  4. T3 = ((A,B),(C,D)). Pulmons 1; amnios 2 (A no en té però B sí, i B, C, D no són un grup en aquest arbre); pèl 1; ossets 1; ales 1; cua 2. Total = 8.

Apartat b)

Resultat

El més parsimoniós és T1, amb 7 passos.

Resolució

  1. Comparació. T1 (7) < T3 (8) < T2 (9).
  2. Interpretació. T1 agrupa els mamífers (C, D), que són germans dels rèptils (B), amb la salamandra com a més externa. Coincideix amb la filogènia acceptada.

Apartat c)

Resultat

Un caràcter homoplàsic és el que no s'explica per un únic origen comú (apareix més d'un cop o es perd); aquí és la cua llarga.

Resolució

  1. Definició. Un caràcter homoplàsic és el que no s'explica pel mateix origen en tots els que el tenen: apareix més d'un cop (convergència) o es perd (reversió).
  2. Cas de l'exercici. És la cua llarga: A, B i C la tenen, però D no, i costa 2 passos en els tres arbres.
  3. Comprovació. Els altres cinc caràcters són compatibles amb un únic origen a T1.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 46

La velocitat d'evolució d'un caràcter es mesura en darwins: d = (ln x2x_{2} - ln x1x_{1})/Δt, amb Δt en milions d'anys (un darwin és un canvi d'un factor e per milió d'anys). Es mesura la longitud mitjana (mm) d'una peça dental en successives capes d'una successió: 10,0 Ma: 12,0 mm; 8,0 Ma: 12,1; 6,0 Ma: 11,9; 5,0 Ma: 12,0; 4,9 Ma: 15,0; 4,0 Ma: 15,1; 2,0 Ma: 15,0.
a) Calcula la velocitat en darwins entre 5,0 i 4,9 Ma, i entre 10,0 i 2,0 Ma (comparant només els extrems).
b) Descriu el patró (estasi o canvi gradual?) i explica com encaixa amb l'equilibri puntuat.
c) Indica dues raons no evolutives que podrien explicar un salt així en un registre fòssil.
d) Per què les velocitats calculades en intervals curts surten tan més grans que en intervals llargs?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 46

Apartat a)

Resultat

5,0 → 4,9 Ma: d≈2,2d \approx 2{,}2 darwins; 10,0 → 2,0 Ma: d≈0,028d \approx 0{,}028 darwins.

Resolució

  1. Fórmula. d=ln⁡x2−ln⁡x1Δtd = \dfrac{\ln x_{2} - \ln x_{1}}{\Delta t}, amb Δt\Delta t en Ma.
  2. Interval curt (5,0 → 4,9 Ma). d=ln⁡(15,0/12,0)0,1=0,2230,1=2,2 darwinsd = \dfrac{\ln(15{,}0/12{,}0)}{0{,}1} = \dfrac{0{,}223}{0{,}1} = 2{,}2\ \text{darwins}
  3. Extrems (10,0 → 2,0 Ma). d=ln⁡(15,0/12,0)8=0,2238=0,028 darwinsd = \dfrac{\ln(15{,}0/12{,}0)}{8} = \dfrac{0{,}223}{8} = 0{,}028\ \text{darwins} És l'evolució neta entre els extrems, sense veure el salt.

Apartat b)

Resultat

Estasi llarga amb un salt brusc: és el patró que prediu l'equilibri puntuat, no el gradualisme.

Resolució

  1. Estasi. Entre 10 i 5 Ma el caràcter oscil·la només ±0,1 mm al voltant de 12 mm, i entre 4,9 i 2 Ma també és estable, a 15 mm.
  2. Salt. Hi ha un únic canvi brusc d'un 25 % en un interval molt curt (≤ 0,1 Ma = 100 000 anys).
  3. Equilibri puntuat. Aquest patró d'estasi llarga amb salts breus és el que prediu l'equilibri puntuat (Eldredge i Gould), i es contraposa al gradualisme.

Apartat c)

Resultat

Un hiat o discordança que elimini part del registre, o una immigració d'una població diferent.

Resolució

  1. Raó 1: hiat. Un hiat o una discordança que elimini part de la successió i faci semblar sobtat un canvi que va ser gradual.
  2. Raó 2: immigració. Una població nova, ja de 15 mm, hauria substituït l'anterior: el canvi seria geogràfic i no evolutiu in situ.
  3. Altres. També hi podrien intervenir canvis en la mida de la mostra o en la preservació.

Apartat d)

Resultat

Perquè en intervals llargs els canvis ràpids es dilueixen amb els períodes d'estasi i les inversions, i el Δt gran redueix el quocient.

Resolució

  1. Dilució. En intervals llargs, els canvis ràpids (fins i tot fluctuacions) queden compensats per l'estasi o per inversions del canvi, i el canvi net és petit.
  2. Efecte del denominador. En dividir per un Δt\Delta t petit el valor creix: aquí, el mateix canvi dona una velocitat 80 vegades més gran en 0,1 Ma que en 8 Ma.
  3. Conclusió. Cal comparar velocitats mesurades sobre intervals de durada semblant.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 47

La lluminositat del Sol ha crescut amb el temps: L(t)/L0 = 1/[1 + 0,4·(1 - t/t0)], on t és l'edat del Sol i t0 = 4,57 Ga. Constant solar actual: 1361 W/m2; albedo 0,30 (es manté constant); σ = 5,67·10-8 W/(m2·K4). Fa 3,5 Ga ja hi havia microorganismes que vivien en aigua líquida.
a) Calcula la lluminositat relativa del Sol fa 3,5 Ga (t = 1,07 Ga).
b) Calcula la temperatura d'equilibri sense efecte hivernacle en aquell moment i l'actual.
c) Quin escalfament addicional per efecte hivernacle hauria calgut per mantenir l'aigua líquida (273 K)? Compara-ho amb l'efecte hivernacle actual (~33 K).
d) Aquest és el «problema del Sol feble» de la jove Terra: proposa una solució i una dificultat.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 47

Apartat a)

Resultat

L/L0≈0,765L/L_{0} \approx 0{,}765: el Sol lluïa un 77 % del que fa ara.

Resolució

  1. Dades. t=1,07 Gat = 1{,}07\ \text{Ga}, t0=4,57 Gat_{0} = 4{,}57\ \text{Ga}.
  2. Càlcul. LL0=11+0,4 (1−1,07/4,57)=11+0,4⋅0,766=11,306=0,765\dfrac{L}{L_{0}} = \dfrac{1}{1 + 0{,}4\,(1 - 1{,}07/4{,}57)} = \dfrac{1}{1 + 0{,}4\cdot0{,}766} = \dfrac{1}{1{,}306} = 0{,}765

Apartat b)

Resultat

Fa 3,5 Ga: Te≈238 K (−35 ∘C)T_{e} \approx 238\ \text{K}\ (-35\ ^{\circ}\text{C}); actual: Te≈255 K (−18,6 ∘C)T_{e} \approx 255\ \text{K}\ (-18{,}6\ ^{\circ}\text{C}).

Resolució

  1. Balanç radiatiu (llei de Stefan-Boltzmann). Te=[S (1−a)4σ]1/4T_{e} = \left[\dfrac{S\,(1 - a)}{4\sigma}\right]^{1/4}
  2. Fa 3,5 Ga. S=0,765⋅1361=1042 W/m2S = 0{,}765\cdot1361 = 1042\ \text{W/m}^{2}: Te=[1042⋅0,704⋅5,67⋅10−8]1/4=238 K=−35 ∘CT_{e} = \left[\dfrac{1042\cdot0{,}70}{4\cdot5{,}67\cdot10^{-8}}\right]^{1/4} = 238\ \text{K} = -35\ ^{\circ}\text{C}
  3. Actual. Amb S=1361 W/m2S = 1361\ \text{W/m}^{2}: Te=254,6 K=−18,6 ∘CT_{e} = 254{,}6\ \text{K} = -18{,}6\ ^{\circ}\text{C}.

Apartat c)

Resultat

Caldria un efecte hivernacle d'uns 35 K, una mica més que els 33 K actuals tot i que el Sol era més feble.

Resolució

  1. Càlcul. 273−238=35 K273 - 238 = 35\ \text{K} d'escalfament per efecte hivernacle.
  2. Comparació. És una mica més que els 33 K d'ara, tot i que el Sol era més feble. Per tenir la temperatura d'avui (288 K) haurien calgut 50 K.

Apartat d)

Resultat

Solució: més gasos d'efecte hivernacle (CO₂, metà); dificultat: aquestes concentracions no es poden mesurar directament al registre geològic.

Resolució

  1. Solució. Una atmosfera amb més gasos d'efecte hivernacle que l'actual (CO₂, i metà produït per microorganismes); també s'invoca un albedo més baix (menys núvols i menys continents).
  2. Dificultat. Les concentracions necessàries no es poden mesurar directament en el registre geològic, i els models depenen de supòsits sobre l'atmosfera de l'època.
  3. Conclusió. L'atmosfera ha de tenir un paper actiu en el manteniment de l'habitabilitat al llarg del temps geològic.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 48

Per demostrar la selecció natural en el laboratori, un grup cultiva bacteris en medi amb un antibiòtic a una concentració baixa (tres línies replicades) i sense antibiòtic (tres línies de control). Cada dia fan una dilució 1:100 i tornen a sembrar, amb la qual cosa cada dia equival a 6,64 generacions. Freqüència de bacteris resistents en una de les línies amb antibiòtic els dies 0 a 4: 0,001; 0,004; 0,015; 0,05; 0,16. Als controls, sempre al voltant de 0,001.
a) Calcula ln[p(1−p)\tfrac{p}{(1 - p)}] per a cada dia i comprova que creix de manera lineal.
b) Calcula el coeficient de selecció per generació (s = pendent/6,64) de la línia.
c) Quina variable és la independent, quina la dependent, i per què són necessaris els controls i les rèpliques?
d) Com es podria comprovar que la resistència ja existia abans de posar l'antibiòtic (experiment de Luria i Delbrück)?

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 48

Apartat a)

Resultat

Logits: −6,91; −5,52; −4,18; −2,94; −1,66-6{,}91;\ -5{,}52;\ -4{,}18;\ -2{,}94;\ -1{,}66; creix d'uns 1,3 per dia, de manera aproximadament lineal.

Resolució

  1. Càlcul. ln⁡p1−p\ln\dfrac{p}{1 - p}: dia 0: −6,91-6{,}91; dia 1: −5,52-5{,}52; dia 2: −4,18-4{,}18; dia 3: −2,94-2{,}94; dia 4: −1,66-1{,}66.
  2. Increments. 1,39; 1,33; 1,24; 1,29: són semblants, de manera que el creixement és aproximadament lineal, amb un pendent d'uns 1,3 per dia.

Apartat b)

Resultat

s≈0,20s \approx 0{,}20 per generació.

Resolució

  1. Pendent. −1,66−(−6,91)4=1,31 dia−1\dfrac{-1{,}66 - (-6{,}91)}{4} = 1{,}31\ \text{dia}^{-1}.
  2. Coeficient de selecció. s=1,316,64=0,20 per generacioˊs = \dfrac{1{,}31}{6{,}64} = 0{,}20\ \text{per generació}
  3. Interpretació. Els resistents es reprodueixen un 20 % més de pressa que els sensibles en aquest medi. En la selecció d'organismes haploides, el logit de la freqüència creix linealment amb el nombre de generacions amb pendent s.

Apartat c)

Resultat

Independent: la presència d'antibiòtic (i el temps); dependent: la freqüència de resistents. Els controls i les rèpliques descarten altres causes i l'atzar.

Resolució

  1. Variables. Independent: la presència d'antibiòtic (i el temps); dependent: la freqüència de resistents.
  2. Controls. Les línies sense antibiòtic demostren que el canvi no es deu al pas del temps ni a les condicions de cultiu.
  3. Rèpliques. Mostren que el resultat es repeteix i no és una casualitat (deriva genètica) d'una sola línia.

Apartat d)

Resultat

Amb l'experiment de Luria i Delbrück: molts cultius independents sense antibiòtic; si el nombre de resistents varia molt entre cultius, les mutacions eren prèvies.

Resolució

  1. Disseny. Es fan créixer molts cultius petits independents sense antibiòtic i després s'hi afegeix l'antibiòtic.
  2. Predicció si la resistència fos induïda. Tots els cultius tindrien un nombre semblant de resistents.
  3. Predicció si ja existia. Si sorgeix per mutacions aleatòries prèvies, el nombre de colònies resistents varia molt entre cultius (molts si la mutació va aparèixer aviat, cap en d'altres).
  4. Resultat. Es va observar aquesta gran variació: les mutacions precedeixen la selecció.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 49

En una capa d'argila d'1 cm de gruix i densitat 2,5 g/cm3, situada al límit entre dos períodes geològics, s'ha mesurat 30 ppb d'iridi (30·10−910^{-9} en massa), mentre que les roques de dalt i de baix en tenen 0,03 ppb. Suposa que l'excés d'iridi prové d'un asteroide amb 0,5 ppm d'iridi (5·10−710^{-7} en massa) i densitat 3000 kg/m3\text{kg/m}^{3}, i que es va repartir uniformement per tota la superfície de la Terra (5,1·101810^{18} cm2). Les dades són didàctiques.
a) Calcula la massa d'iridi per cm2 (en ng) de la capa.
b) Calcula la massa total d'iridi dipositada a tota la Terra (en t).
c) Calcula la massa de l'asteroide i el seu diàmetre, suposant-lo esfèric.
d) Raona quines suposicions fan que aquest càlcul sigui només una estimació i quins altres indicis cal buscar per confirmar un impacte.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 49

Apartat a)

Resultat

≈75 ng/cm2\approx 75\ \text{ng/cm}^{2} d'iridi en excés.

Resolució

  1. Massa de capa per cm². 1 cm⋅2,5 g/cm3=2,5 g/cm21\ \text{cm}\cdot2{,}5\ \text{g/cm}^{3} = 2{,}5\ \text{g/cm}^{2}.
  2. Iridi en excés. 2,5⋅(30−0,03)⋅10−9=7,5⋅10−8 g/cm2=75 ng/cm22{,}5\cdot(30 - 0{,}03)\cdot10^{-9} = 7{,}5\cdot10^{-8}\ \text{g/cm}^{2} = 75\ \text{ng/cm}^{2}

Apartat b)

Resultat

≈3,8⋅1011 g=3,8⋅105 t\approx 3{,}8\cdot10^{11}\ \text{g} = 3{,}8\cdot10^{5}\ \text{t}

Resolució

  1. Plantejament. Suposem que l'excés d'iridi es va repartir uniformement per tota la superfície terrestre: n'hi ha prou de multiplicar la massa per cm² per la superfície de la Terra.
  2. Càlcul. 7,5⋅10−8 g/cm2⋅5,1⋅1018 cm2=3,8⋅1011 g=3,8⋅105 t7{,}5\cdot10^{-8}\ \text{g/cm}^{2}\cdot5{,}1\cdot10^{18}\ \text{cm}^{2} = 3{,}8\cdot10^{11}\ \text{g} = 3{,}8\cdot10^{5}\ \text{t}
  3. Conclusió. Unes 380 000 tones d'iridi: una quantitat enorme per a un element tan escàs a l'escorça.

Apartat c)

Resultat

M≈7,6⋅1014 kgM \approx 7{,}6\cdot10^{14}\ \text{kg}; D≈7,9 kmD \approx 7{,}9\ \text{km} (uns 8 km).

Resolució

  1. Massa de l'asteroide. M=3,8⋅1011 g5⋅10−7=7,6⋅1017 g=7,6⋅1014 kgM = \dfrac{3{,}8\cdot10^{11}\ \text{g}}{5\cdot10^{-7}} = 7{,}6\cdot10^{17}\ \text{g} = 7{,}6\cdot10^{14}\ \text{kg}
  2. Volum. V=7,6⋅1014 kg3000 kg/m3=2,5⋅1011 m3V = \dfrac{7{,}6\cdot10^{14}\ \text{kg}}{3000\ \text{kg/m}^{3}} = 2{,}5\cdot10^{11}\ \text{m}^{3}
  3. Diàmetre (esfera). D=(6Vπ)1/3=(4,9⋅1011)1/3=7,9⋅103 mD = \left(\dfrac{6V}{\pi}\right)^{1/3} = \left(4{,}9\cdot10^{11}\right)^{1/3} = 7{,}9\cdot10^{3}\ \text{m}
  4. Interpretació. Uns 8 km: és de l'ordre del que es proposa per a l'impactor que va causar l'extinció de fa 66 Ma (uns 10 km).

Apartat d)

Resultat

Suposa repartiment uniforme, una composició coneguda de l'asteroide i que tot l'excés és extraterrestre; per confirmar-ho cal quars xocat, microtectites i un cràter d'edat compatible.

Resolució

  1. Suposicions. La repartició uniforme de l'iridi (en realitat depèn de la latitud, de la distància a l'impacte i dels vents), la composició de l'asteroide (el contingut d'iridi varia entre tipus de meteorits), que tot l'excés d'iridi sigui extraterrestre i que no hi hagi hagut concentració o dilució a la capa.
  2. Altres indicis. Quars amb deformacions per xoc, microtectites (esferes de vidre) i un cràter d'edat compatible (Chicxulub, a la península del Iucatan).

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Exercici 50

En una població aïllada de mida efectiva N, l'heterozigositat esperada decau cada generació segons HtH_{t} = H0H_{0}·(1−1(2N))t(1 - \tfrac{1}{(2N)})^{t} a causa de la deriva genètica.
a) Calcula la fracció de l'heterozigositat inicial que es conserva al cap de 100 generacions per a N = 10, N = 50 i N = 5000.
b) Calcula en quantes generacions es perd la meitat per a N = 50.
c) Una espècie amenaçada passa per un coll d'ampolla de 5 generacions amb N = 10. Quina fracció de la diversitat es conserva? Per què la recuperació posterior del nombre d'individus no restaura la diversitat?
d) Explica per què les poblacions petites són més vulnerables a l'extinció malgrat tenir una gran taxa de reproducció.

Mira la solucióAmaga la solucióde l'exercici 50

Apartat a)

Resultat

N = 10: ≈0,006\approx 0{,}006 (0,6 %); N = 50: ≈0,37\approx 0{,}37 (37 %); N = 5000: ≈0,99\approx 0{,}99 (99 %).

Resolució

  1. Fórmula. H100H0=(1−12N)100\dfrac{H_{100}}{H_{0}} = \left(1 - \dfrac{1}{2N}\right)^{100}.
  2. Càlcul. N = 10: 0,95100=0,0060{,}95^{100} = 0{,}006; N = 50: 0,99100=0,3660{,}99^{100} = 0{,}366; N = 5000: 0,9999100=0,9900{,}9999^{100} = 0{,}990.
  3. Interpretació. La deriva genètica esborra la diversitat molt de pressa en poblacions petites i gairebé gens en les grans.

Apartat b)

Resultat

t≈69t \approx 69 generacions.

Resolució

  1. Plantejament. 0,99t=0,50{,}99^{t} = 0{,}5.
  2. Càlcul. t=ln⁡0,5ln⁡0,99=69 generacionst = \dfrac{\ln 0{,}5}{\ln 0{,}99} = 69\ \text{generacions}

Apartat c)

Resultat

Es conserva el 77 % (0,955=0,7740{,}95^{5} = 0{,}774); la recuperació demogràfica no torna els al·lels perduts.

Resolució

  1. Càlcul. 0,955=0,7740{,}95^{5} = 0{,}774: el coll d'ampolla de 5 generacions fa perdre un 23 % de l'heterozigositat.
  2. Per què no es recupera. Encara que la població torni a créixer, no pot recuperar els al·lels perduts: només la mutació (molt lenta) o l'entrada d'individus d'altres poblacions (flux gènic) en crearien o en reintroduirien.

Apartat d)

Resultat

Perquè tenen poca diversitat per adaptar-se, pateixen endogàmia i són més sensibles a l'atzar.

Resolució

  1. Poca diversitat. La població s'adapta pitjor als canvis (malalties, clima) perquè té menys variació sobre la qual actuï la selecció.
  2. Endogàmia. Fa més freqüents els homozigots per al·lels recessius perjudicials.
  3. Atzar. Els efectes de l'atzar (una sequera, un incendi) poden eliminar bona part d'una població petita, encara que es reprodueixi molt.
  4. Conservació. Per això es busquen poblacions de mida gran, connexions entre poblacions i, de vegades, translocacions d'individus entre elles.

Nivell Batxillerat: t'ajudem amb el dubte? Pregunta-ho per WhatsApp · Ensenya-ho a casa

Preguntes freqüents

Per què no es pot datar un os de dinosaure amb carboni 14?

Perquè el carboni 14 només serveix fins a uns 50.000 anys. Un dinosaure té més de 66 milions d'anys i ja no li queda carboni 14 mesurable.

Què diu el principi de superposició?

Que en una sèrie de capes sedimentàries no deformades, les de sota són més antigues que les de sobre.

Tornar a Biologia, Geologia i Ciències Ambientals

Altres temes de Biologia, Geologia i Ciències Ambientals 1r Batxillerat