Historia Ziemi - ebook

WSTĘP DO WYDANIA POLSKIEGO

Historia Ziemi to nie tylko obszerna książka dla studentów geologii czy geografii lub innych nauk przyrodniczych. To publikacja dla wszystkich, którzy interesują się historią naszej planety, nie tą kilkusetletnią, a tą mającą miliardy lat. O tej odległej historii Czytelnik ma najczęściej bardzo skąpą wiedzę – wiadomości zawarte w tej książce mają ją poszerzyć. Autorom udaje się te zamierzenia osiągnąć. Otrzymaliśmy księgę, w której zebrano najnowsze dane o geologicznej historii Ziemi. O jej powstaniu, formowaniu się skorupy ziemskiej, powłoki wodnej i atmosfery. O powstaniu na niej życia i jego ewolucji. O powstawaniu łańcuchów górskich, tworzeniu się i znikaniu oceanów. O procesach wulkanicznych i powstawaniu wielkich wylewów magmowych Syberii. O pojawieniu się przodków człowieka i o procesach, które doprowadziły do jego późniejszej dominacji w świecie współczesnym.

W obecnym, czwarty wydaniu oryginalnym a drugim wydaniu polskim, Czytelnik znajdzie informacje o tych najstarszych i tych młodszych etapach ewolucji Ziemi. O wędrówce kontynentów, o ich pękaniu, rozdzielaniu się i w konsekwencji o powstawaniu nowych oceanów Ziemi, a znikaniu starych. Wreszcie, o życiu na Ziemi na każdym jej etapie.

Polskiemu Czytelnikowi należą się jednak pewne wyjaśnienia dotyczące przekładu. W książce pozostawiono bardzo wiele nazw angielskich. Często są to terminy geologiczne znane stratygrafom i wielu geografom, używane powszechnie w literaturze fachowej. Wiele nazw obiektów geograficznych nie ma oficjalnie przyjętego polskiego odpowiednika i ich tłumaczenie nie byłoby właściwe, nawet jeśli nie sprawiałoby trudności językowych. Przykładem są znane góry Black Hills, które pozostały w zapisie oryginalnym, a nie w tłumaczeniu – Czarne Wzgórza. W przypadku formacji osadowych użycie nazw angielskich jest całkowicie uzasadnione, gdyż w nazwie formacji zawsze musi znajdować się miejsce, gdzie formacja została wydzielona. Pozostało tak nawet w sytuacji, gdy w nazwie formacji czy jakichkolwiek skał występuje nazwa obiektu geograficznego posiadającego polski egzonim. I tak np. pozostawiono zapis bazalty Columbia River, choć oficjalne spolszczenie nazwy rzeki to Kolumbia.

Zgodnie z umową na przekład książki na język polski, miała ona być w miarę możliwości przetłumaczona wiernie. Rzutuje to na nazewnictwo stosowane w polskim przekładzie, wzięte wprost z oryginału. Szczególnie dotyczy to nazewnictwa orogenez, zupełnie nieznanych większości polskich Czytelników. To utrudnia swobodne poruszanie się po treści książki. Wiele nazw jednostek geologicznych używanych w książce znanych jest wyłącznie w Ameryce Północnej. Zarówno tłumacz, jak i redaktor polskiego wydania musieli się sporo nagłowić, żeby zastosować terminy zrozumiałe dla polskiego Czytelnika, a odpowiadające zamysłowi autorów.

W obecnym przekładzie zrezygnowano z wielu terminów biologicznych zapożyczonych bezpośrednio z języka angielskiego lub stosowanych raczej w piśmiennictwie bardzo popularnym. I tak np. „rośliny beznasienne” zostały przetłumaczone jako rośliny zarodnikowe, a „brzuchonogi” zostały zastąpione przez ślimaki. Nie ma potrzeby mnożyć przykładów – w polskim tłumaczeniu wszystkie nazwy odpowiadają stosowanej terminologii biologicznej.

Autorzy podkreślają, że książka ma charakter uniwersalny. Nie da się jednak ukryć, że dominuje w niej amerykanocentryzm, gdyż zdecydowana większość informacji dotyczących geologii regionalnej dotyczy Ameryki Północnej, głównie Stanów Zjednoczonych. To z pewnością ogranicza możliwości wykorzystania przez polskiego Czytelnika zawartości książki do poznania historii geologicznej Europy.

Trzeba też zwrócić uwagę na niektóre sformułowania w oryginale, które nie zgadzają się z definicjami używanymi w Polsce i które w związku z tym zostały zmodyfikowane dla polskiego Czytelnika. Dzięki temu może on swobodnie poruszać się po treści książki. Oto dwa najbardziej jaskrawe przykłady.

Autorzy oryginału dość swobodnie podchodzili do terminu „clay”, co w tłumaczeniu polskim rzeczywiście znaczy „glina”. Jednak użycie tego słowa w tłumaczeniu polskim wielokrotnie nie odpowiadało rzeczywistemu znaczeniu. Dlatego w książce użyto terminu „minerały ilaste”. Również słowo „silt” oznacza po polsku zarówno „ił”, jak i „muł”. W zależności od kontekstu stosowano więc jeden lub drugi termin. I tak na przykład oryginalną informację, że less składa się z ziaren wielkości iłu, zastąpiono ziarnami wielkości mułu, co jest powszechnie przyjęte w literaturze geologicznej.

W oryginale znajduje się klasyfikacja skał okruchowych w zależności od wielkości ziaren, która odbiega od stosowanej w Polsce i w innych krajach Europy, co może mylić Czytelnika. Stąd też w przekładzie tym zdecydowano się podać polską klasyfikację, co w żadnym stopniu nie wpływa na merytoryczną wartość tekstu.

Prof. dr hab. Włodzimierz MizerskiO AUTORACH

Reprodukcja za zgodą Uniwersytetu Hawajskiego–SOEST

Reprodukcja za zgodą Uniwersytetu Wisconsin–Green Bay

Steven M. Stanley jest profesorem paleobiologii na Uniwersytecie Hawajskim. Jego badania naukowe obejmują: morfologię funkcjonalną, makroewolucję, wpływ zmian chemicznych wód morskich na biomineralizację, rozwój raf i sedymentację wapienną oraz rolę zmian klimatycznych w masowym wymieraniu gatunków. Prof. Stanley ukończył studia w roku 1963 na Uniwersytecie Princeton, a w roku 1968 doktoryzował się na Uniwersytecie Yale. Przed przeniesieniem się na Hawaje i podjęciem pracy na tamtejszym uniwersytecie dwa lata wykładał na Uniwersytecie w Rochester, a następnie przez 36 lat pracował naukowo i dydaktycznie na Uniwersytecie Johna Hopkinsa.

Dr Stanley jest autorem trzech wcześniejszych wydań Historii Ziemi oraz trzech wydań książek poprzedzających tę publikację, zatytułowanych Earth and Life Through Time oraz Exploring Earth and Life Through Time. Jest także autorem książek: Principles of Paleontology (wspólnie z Davidem M. Raupem), Macroevolution: Pattern and Process, The New Evolutionary Timetable (nominowanej do nagrody American Book Award), Extinction oraz: Children of the Ice Age: How a Global Catastrophe Allowed Humans to Evolve. Jest członkiem Narodowej Akademii Nauk, Amerykańskiej Akademii Sztuk i Nauk oraz Fundacji Pamięci Johna Simona Guggenheima, a także laureatem wielu nagród, w tym: Medalu Towarzystwa Paleontologicznego, Nagrody Jamesa H. Shea Narodowego Stowarzyszenia Wykładowców Nauk o Ziemi (za książki, których jest autorem), Medalu Mary Clark Thompson Narodowej Akademii Nauk, Medalu Williama Twenhofela Towarzystwa Geologii Sedymentacyjnej oraz Medalu Penrose’a Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego.

Dr Stanley prowadzi kursy z zakresu historii Ziemi, paleontologii, paleoekologii, makroewolucji, ekologii morskiej, bioróżnorodności, darwinizmu i biografii Karola Darwina.

John A. Luczaj jest geologiem terenowym zajmującym się sedymentologią, geochemią i hydrogeologią, oraz specjalistą w dziedzinie diagenezy systemów sedymentacyjnych. Prowadzi badania w zakresie dolomityzacji hydrotermalnej, inkluzji płynnych w minerałach, geochemii wód podziemnych i rekonstrukcji warstw wodonośnych, mapowania geologicznego, geomorfologii oraz nanosów jaskiniowych z epoki holocenu. Jednym z jego ważnych osiągnięć było pierwsze pomyślne datowanie dolomitu diagenetycznego z zastosowaniem metody uranowo-ołowiowej.

Dr Luczaj ukończył w roku 1993 podstawowe studia geologiczne na Uniwersytecie Wisconsin w Oshkosh, a w roku 1995 studia magisterskie na Uniwersytecie Kansas w Lawrence. Doktoryzował się w dziedzinie geologii na Uniwersytecie Johna Hopkinsa w roku 2000. W lecie roku 1993 pracował jako stażysta USGS–NAGT w Hawajskim Obserwatorium Wulkanologicznym. W latach 1999–2000 był adiunktem wizytującym na Uniwersytecie Towson, a w latach 2000–2002 na Uniwersytecie Zachodniego Michigan. W latach 2002–2005 pełnił funkcję konsultanta do spraw środowiska naturalnego, a następnie etatowego wykładowcy na Uniwersytecie Wisconsin–Green Bay. Obecnie jest kierownikiem katedry nauk o Ziemi na Wydziale Nauk Przyrodniczych i Stosowanych tegoż uniwersytetu. W ramach Przeglądu Historii Geologicznej i Naturalnej prowadzonego przez Uniwersytet Wisconsin wykonał w roku 2011 mapowanie podłoża geologicznego hrabstwa.

Dr Luczaj prowadzi kursy z zakresu geologii fizycznej, geologii historycznej, sedymentologii i stratygrafii, geologii glacjalnej, regionalnej geologii terenowej, hydrogeologii i radioaktywności. W swoich aktualnych badaniach koncentruje się na chemii wód podziemnych ograniczonego systemu warstw wodonośnych we wschodniej części stanu Wisconsin oraz na diagenezie skał osadowych ze szczególnym uwzględnieniem złóż ropy naftowej. Ostatnio opublikował artykuł przeglądowy na temat geologii Kuesty Niagary w tymże stanie. W roku 2001 otrzymał Nagrodę Vincenta E. Nelsona od Amerykańskiego Stowarzyszenia Geologów Ropy Naftowej za prace dotyczące dolomityzacji hydrotermalnej.PRZEDMOWA

W aktualnym wydaniu wykorzystana została fachowa wiedza nowego współautora, dr. Johna A. Luczaja z Uniwersytetu Wisconsin–Green Bay. Doświadczenie Johna i jego znajomość wielu działów geologii wniosły do tego podręcznika świeży ogląd wielu aspektów jego treści.

Jako współautorów łączy nas nie tylko intelektualna pasja do badań historii naszej planety, lecz także estetyczna i romantyczna fascynacja ich przedmiotem oraz jego ogromną skalą czasową i przestrzenną. Celem naszym jest rozbudzanie podobnego entuzjazmu w umysłach studentów.

Obecne wydanie, podobnie jak poprzednie, opiera się na podstawowej zasadzie najściślejszego powiązania fizycznej i biologicznej historii Ziemi, która musi być studiowana w sposób integrujący te dwa jej aspekty. Jak w wydaniach poprzednich, w rozdziałach I–X opisujemy fakty, procesy i koncepcje, których znajomość jest niezbędna do zrozumienia treści rozdziałów XI–XX prezentujących opis zmian systemu Ziemi od czasu jej powstania. Każdy z tych dalszych rozdziałów, poświęcony konkretnemu przedziałowi czasu geologicznego, zaczyna się od tematów ogólnych, takich jak charakter form życia występujących na tej planecie oraz globalnej paleogeografii i zmian klimatycznych. Następnie, w dalszych częściach większości tych rozdziałów, przechodzimy do przeglądu ważnych zdarzeń regionalnych.

Nowa wiedza

• Nowe przykłady zlokalizowanego ewolucyjnego pochodzenia konkretnych taksonów, takich jak słodkowodne meduzy na wyspie w Palau oraz morskie jeżowce (dolary piaskowe) Dendraster wzdłuż wybrzeży Kalifornii (s. 179–181; ryc. 7-14).

A

B

C

Geologicznie nagłe powstanie asymetrycznych jeżowców Dendraster w niewielkim regionie w powiązaniu z nowym życiowym zwyczajem stawania na dnie morskim i żerowania na unoszącej się w wodzie materii organicznej. (A: Rich Reid/National Geographic/Getty Images; B: Derek Tarr, wildoceanphoto.com; C: Według: S.C. Beadle, „Paleobiology” 1991, nr 17, s. 325–339).

• Aktualne poglądy na temat wszystkich wielkich epizodów masowego wymierania. Większa część książki zawiera prezentacje nowych informacji (rozdziały X+) ilustrujących zbieżności odchyleń proporcji izotopów z masowym wymieraniem jako odzwierciedlenia globalnych zmian klimatu (rozdział X; ryc. 10-19).

Równoległe negatywne odchylenia proporcji stabilnych izotopów węgla i tlenu wzdłuż granicy triasu i jury wskazujące na intensywne ocieplenie klimatu. (Według: C. Korte, S.P. Hesselbo, H.C. Jenkyns, R.E.M. Rickaby, C. Spotl, „Journal of Geological Society of London” 2009, nr 166, s. 431–445).

• Uaktualniona historia proterozoiku, z uwzględnieniem analizy wielkiej kolizji z asteroidą w Sudbury, która wydarzyła się w Kanadzie 1,85 mld lat temu i stopiła litosferyczne skały, tworząc masywne złoża rud metali (rozdział XII; ryc. 12-19).

Ruda miedzi, stożek zderzeniowy i megabrekcja – formy powstałe w wyniku kolizji w Sudbury. (A: Za zgodą Williama F. Cannona, U.S. Geological Survey; B: Za zgodą Jamesa St. Johna z Uniwersytetu Stanu Ohio w Newark; C: © Don Johnston/age fotostock/Alamy; D: Za zgodą Briana Allisona).

• Nowa ocena hipotezy dotyczącej Ziemi jako kuli śnieżnej (rozdział XII).

• Analiza czterech kontynentów powstałych w erze proterozoicznej, z nowymi ilustracjami (ryc. 12-22, 12-24 i 12-25).

Najnowsza rekonstrukcja superkontynentów Nuny, Rodinii i Pannocji, a także Gondwany tuż przed jej powstaniem. (A: Za zgodą Williama F. Cannona, U.S. Geological Survey; B: Za zgodą Jamesa St. Johna z Uniwersytetu Stanu Ohio w Newark; C: © Don Johnston/age fotostock/Alamy; D Za zgodą Briana Allisona). (Według: Z.-X. Li and D.A.D. Evans, „Geology” 2011, nr 39, s. 39–42). (Według: S.A. Pisarevsky, J.B. Murphy, P.A. Cawood, A.S. Collins, „Geological Society of London Special Publications” 2008, nr 294, s. 9–31).

• Nowe interpretacje fauny z łupków z Burgess (rozdział XIII) i innych paleozoicznych form życia, w tym trylobitów (ryc. 13-3).

Bardzo drobne trylobity kambryjskie interpretowane jako formy życia planktonicznego. (A: © Géry Parent; C i D: Źródło: B. Schoenemann, E.N.K. Clarkson, P. Ahlberg, E.D. Alvarez, „Paleontology” 2010, nr 53, s. 695–701).

• Nowy dowód w formie śladów potwierdzający, że kręgowce miały nogi i stopy z palcami, oraz że chodziły po ziemi na długo przed utrwaleniem swej obecności w uznawanym do tej pory zbiorze skamieniałości szkieletowych (ryc. 14-21).

Ślady znalezione w Polsce pokazują, że płazy chodziły po ziemi w początkach środkowego dewonu, na długo przed najstarszymi płazami znanymi ze skamieniałych szkieletów. (A: Grzegorz Niedźwiedzki).

• Nowy dowód rozległego zlodowacenia w pobliżu równika w późnym karbonie (ryc. 15-20 i 15-21).

Zarówno osady, jak i szczeliny w lessie powstałe w zamarzniętym gruncie sugerują istnienie w późnym karbonie rozległego zlodowacenia w niewielkich szerokościach geograficznych, na obszarach obecnych zachodnich Stanów Zjednoczonych. (Według: G.S. Soreghan, M.J. Soreghan, M.A. Hamilton, „Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology” 2008, nr 268, s. 234–259). (Zdjęcia: Dustin E. Sweet, Texas Technical University).

• Nowe dowody dotyczące przyczyn masowego wymierania pod koniec permu.

• Nowe dowody potwierdzające słuszność interpretacji historii Wielkiego Kanionu sięgającej wstecz co najmniej do późnej kredy (rozdział XVII).

• Uaktualnienie dyskusji dotyczącej biologii dinozaurów w: The Rise of the Dinosaurs: Why Were They So Successful? (Zmiana systemu Ziemi 16-1, ryc. 8).

Kolorystyka upierzonego latającego dinozaura, zrekonstruowana z wykorzystaniem rewolucyjnych nowych technik analitycznych. (Julius T. Csotonyi/Science Source).

• Uaktualnione interpretacje zmian klimatycznych w erze kenozoicznej (rozdziały XIX i XX).

• Najnowsze dowody dotyczące ewolucji człowieka (rozdział XIX).

Klaster igłowatych kolonijnych okrzemek z osadów w Oceanie Arktycznym sugerujący, o dziwo, że pokrywy lodowe istniały w Arktyce już 46 mln lat temu. (Za zgodą: Catherine E. Stickley, Uniwersytet w Tromsø).

Dodatkowe nowe treści

• Ponad tysiąc uaktualnień i zmian w danych liczbowych, tekstach i opisach ilustracji.

• Całkowicie zmienione i uaktualnione materiały fotograficzne.

• Skorygowana skala czasu geologicznego, z formalnym dodaniem okresu czwartorzędu.

• Rozszerzone ujęcie skrzyżowanych i względnych związków czasowych, takich jak wynikające z analizy uskoków i ksenolitów.

• Nowe definicje ważnych terminów naukowych, takich jak „Lagerstätte” i „mikrobiality”, coraz częściej używanych w literaturze dotyczącej historii Ziemi.

• Zrewidowane podrozdziały o filogenezie i bioróżnorodności w rozdziale III, z uwzględnieniem współczesnego obrazu filogenezy ogólnej i klasyfikacji życia na Ziemi, oraz z odpowiednim nowym materiałem ilustracyjnym (ryc. 3-6).

Radykalnie zrewidowane drzewo życia z wieloma nowymi nazwami głównych grup taksonomicznych.

• Inne nowe ilustracje dotyczące głównych grup Anthropoideae (małp, małp człekokształtnych i ludzi) (ryc. 3-7), filogenezy koni (ryc. 3-11) oraz filogenezy roślin (ryc. 3-19).

Ogólna filogeneza koni z wyszczególnieniem gatunków dla rodzaju Nannippus opracowana metodą analizy kladystycznej. (Według: B.J. MacFadden, „Science” 2005, nr 307, s. 1728–1730, oraz: K.C. Maguire i A.L. Stigall, „Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology” 2008, nr 267, s. 175–184).

• Inne nowe i uaktualnione ilustracje, w tym: fragmenty delty Missisipi (ryc. 5-17 i 5-18), rozwój stromatolitów (ryc. 5-30), mapy lokalizacji wirów podmorskich (ryc. 5-33), stratygrafia magnetyczna (ryc. 6-4), interpretacje datowania cyrkonowego (ryc. 6-9), niektóre krzywe izotopowe (ryc. 6-12); ryc. 10-10; ryc. 10-19; Zmiana systemu Ziemi 12-2, ryc. 4; ryc. 16-2; ryc. 19-14, wzniesienia i baseny (w tym: nowa mapa geologiczna basenu Michigan ), cenote na półwyspie Jukatan (Zmiana systemu Ziemi 17-1, ryc. 5).

Cenote, czyli studnie krasowe na półwyspie Jukatan. Niektóre z nich przypominają wyglądem krater wybity przez asteroidę, której upadek zniszczył dinozaury. (A: Martin Engelmann/Getty Images; B: Według: P.K.H. Maguire i in., „Geological Society of London Special Publications” 1998, nr 140, s. 177–193).PODZIĘKOWANIA

Autorzy wyrażają wdzięczność członkom wspaniałego zespołu wydawnictwa W.H. Freeman za pomoc w pracy nad nowym wydaniem tej książki. Starszy redaktor zamawiający Bill Minick koordynował całokształt działań. Kierowniczka projektu Jennifer Carey żonglowała mnóstwem piłek z niebywałą zręcznością. Redaktorka merytoryczna Valerie Raymond, jak zwykle zgłaszała, w miarę potrzeby, mądre i wartościowe sugestie. Jesteśmy też bardzo wdzięczni korektorce Normie Sims Roche; niemal wszystkie jej poprawki były słuszne i uzasadnione. Czytelnicy nie oceniają książek tylko na podstawie zewnętrznego wyglądu, lecz piękne okładki zawsze zachęcają do zapoznania się z tym, co jest między nimi. Projektant Vicki Tomaselli stworzył dla nas prawdziwe arcydzieło. Alexandra Truitt i Jerry Marshall mieli pełne ręce pracy, wyszukując cudowne zdjęcia i okazując niebywałą cierpliwość w konfrontacji z naszymi perfekcjonistycznymi skłonnościami. Redaktor pomocniczy Tue Tran wykonał wiele ważnych zadań w całym przebiegu procesu wydawniczego.

Na naszą wdzięczność zasługują również następujące osoby, które dokonywały krytycznych przeglądów tekstów i recenzowały kolejne wydania książki:

Beth Nichols Boyd, Yavapai College

Barbara Brande, University of Mentevallo

Lloyd Burckle, Columbia University

Beth A. Christensen, Georgia State University

Fred Clark, University of Alberta

D.J. Collom, Mount Royal College

William C. Cornell, University of Texas at El Paso

Rory D. Cottrell, University of Rochester

John W. Creasy, Bates College

R.A. Davis, College of Mount St. Joseph

Louis Dellwig, University of Kansas

Steven R. Dent, Northern Kentucky University

Mathew E. Dornbush, University of Wisconsin–Green Bay

James R. Ebert, SUNY College at Oneonta

Stanley C. Finney, California State University, Long Beach

William J. Frazier, College of Charleston

Jay M. Gregg, Missouri University of Science and Technology

David H. Griffing, University of North Carolina, Charlotte

John P. Grotzinger, California Institute of Technology

John R. Groves, University of Northern Iowa

Bryce M. Hand, Syracuse University

Stephen T. Hasiotis, University of Kansas

Leo Hickey, Yale University

Alisa K. Hylton, Central Piedmont Community College

Calvin James

Markes E. Johnson, Williams College

James O. Jones, University of Texas, San Antonio

Amanda Palmer Julson, Blinn College

David T. King, Jr., Auburn University

Andrew H. Knoll, Harvard University

Karl J. Koenig, Texas A&M University

James Lamb, Wake Technical Community College

David Liddell, Utah State University

Steve Macias, Olympic College

Michael T. May, Western Kentucky University

Daniel J. Meinhardt, University of Wisconsin–Green Bay

Robert Merrill, California State University, Fresno

Stephen J. Mojzsis, University of Colorado

Cathryn R. Newton, Syracuse University

Anne Noland, University of Louisville

Geoffrey Norris, University of Toronto

Joseph Pachut, Indiana University /Purdue University, Indianapolis

Mark E. Patzkowsky, Pennsylvania State University

Michael C. Pope, Washington State University

Lisa Pratt, University of Indiana, Bloomington

Gregory J. Retallack, University of Oregon

Charles A. Ross, Western Washington University

B.L. Schmidt, Lamar University

Frederic J. Schwab, Washington and Lee University

Peter Sheehan, Milwaukee Public Museum

Larry T. Spencer, Plymouth State University

Randall Spencer, Old Dominion University

Ron Stieglitz, University of Wisconsin–Green Bay

Eric C. Straffin, Edinboro University of Pennsylvania

John F. Taylor, Indiana University of Pennsylvania

Nicholas W. Taylor, Minneapolis Community and Technical College

Mari Vice, University of Wisconsin–Platteville

David K. Watkins, University of Nebraska, Lincoln

Neil A. Wells, Kent State University

Harry Williams, University of North Texas

Mark A. Wilson, The College of Wooster

Margaret M. Yaccobucci, Bowling Green State University