Universidad Católica Boliviana “San Pablo” IMA – 342

INGENIERÍA AMBIENTAL

2011

PALEONTOLOGÍA

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PALEONTOLOGÍA

INTRODUCCIÓN

Según la teoría transformista, las especies animales y vegetales no son fijas, se van transformando hasta llegar a nuevas especies. La paleontología confirma dicha teoría, pues demuestra que además de las especies, los grupos de clasificación animal y vegetal han evolucionado.

Aunque la edad de la Tierra excede los 4500 millones de años, su historia geológica comienza con la consolidación de su corteza continental, hace 3800 millones de años. Casi de inmediato aparecieron los primeros organismos, que fueron evolucionando y adaptándose a los cambios, otros desaparecieron. Toda esta historia se halla registrada casi por completo en las rocas. La paleontología es la ciencia que se ocupa de reconstruir, dentro de lo posible, la vida en otras eras geológicas. Los fósiles, es decir, los organismos conservados y las huellas de su existencia, constituyen su principal fuente de información.

RESEÑA HISTÓRICA

La paleontología es una disciplina prácticamente reciente que no fue sino hasta finales del siglo XVIII que se constituyó como ciencia. Sin embargo, ya los hombres prehistóricos tenían interés en los fósiles y los consideraban objetos mágicos. Los antiguos filósofos también proporcionaron las referencias más antiguas respecto a los fósiles. Y varios científicos también mostraban interés por los mismos. Hasta mediados del siglo XVIII aún se creía que los fósiles eran “juegos” de la naturaleza, resultado de las fuerzas sobrenaturales. A finales del siglo XVIII se marcó el inicio de la paleontología científica con los dos principios de estratigrafía del inglés William Smith, el principio de superposición, de dos capas sedimentarias normalmente situadas la una sobre la otra, la más antigua es la más profunda; el principio de continuidad, estratos que contengan los mismos fósiles se han depositado en la misma época, la correlación así establecida equivale a reconocer la continuidad de una capa dada en el espacio. Georges Cuvier fue el fundador de la Anatomía Comparada y la Paleontología de los vertebrados, como él existen otros científicos que han aportado a esta ciencia.

ETIMOLOGÍA

La palabra paleontología proviene de tres raíces griegas:

Palaios = Antiguo

Ontos = El ser, lo que es

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Logos = Estudio

Siendo entonces la paleontología, “La ciencia de los seres del pasado”.

DEFINICIÓN

La Paleontología es la ciencia que estudia, los organismos que vivieron en el pasado en la Tierra, además busca sus posibles relaciones mutuas y con el medio en el que se desarrollaron y su distribución en el tiempo. Este estudio se basa en el análisis de los restos de aquellos organismos, que se han conservado a través del tiempo geológico y llegan hasta nosotros formando parte de rocas sedimentarias, a dichos restos se les llama fósiles. La Paleontología por tanto, se ocupa del estudio de los fósiles analizando detalladamente sus estructuras y buscando una interpretación lógica a las características que nos muestran, y comparándolas con las de los organismos actuales. Si bien suele estar más vinculada con la Geología (y en particular con la estratigrafía) por la procedencia o localización de los fósiles y porque estas ciencias convergen al momento de interpretar los yacimientos donde estos fueron encontrados. Es una ciencia que posee un cuerpo de doctrina propio y comparte fundamentos y métodos con la Geología y la Biología, con las que se integra estrechamente.

OBJETIVOS

Entre sus objetivos están:

La reconstrucción de los seres vivos pretéritos.

El estudio de su origen.

Sus cambios en el tiempo.

Las relaciones entre ellos y con su entorno.

Su distribución espacial y migraciones.

Las extinciones.

Los procesos de fosilización o de la correlación y datación de las rocas que los contienen.

La finalidad primordial de la Paleontología es la reconstrucción de los fósiles, no sólo de sus partes esqueléticas, sino también las partes orgánicas desaparecidas, restituyendo a los seres fosilizados, el aspecto que tuvieron en vida, sus actitudes, etc.

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Para ello se vale de los siguientes principios: actualismo, anatomía comparada, correlación orgánica y correlación funcional.

Actualismo biológico: Es preciso para interpretar los fósiles como seres vivos, aceptando que se regían por las mismas leyes físicas y biológicas, y tenían las mismas necesidades que los actuales. Así se puede afirmar que los peces del Silúrico tenían branquias, porque las tienen los peces actuales (aunque no sean los mismos); y que los dinosaurios ponían huevos, como los cocodrilos, pues se han encontrado fósiles de huevos, y nidos, conservados en algunos yacimientos.

Anatomía comparada: Permite ubicar al fósil en el lugar que le corresponde dentro del cuadro general de los seres vivos, obteniendo así el punto de referencia necesario para poder aplicar el principio de la correlación orgánica, y así reconstruir un animal completo, aunque sólo se tenga una pequeña parte del mismo.

Principio de correlación orgánica: Cada ser orgánico forma un conjunto cuyas partes se complementan, determinando todas las demás y por tanto puede ser reconocido por un fragmento cualquiera, bastando en último término un trozo de hueso para identificarlo.

Correlación funcional: Conocida mejor como morfología funcional, es la parte de la Paleontología que trata de las relaciones entre la forma y la función, es decir: que intenta relacionar las estructuras observadas en los fósiles con la función que realizarán en el organismo cuando estaba vivo. Para ello utiliza diversos métodos o líneas de análisis.

I. Comparación de grupos con estructuras homólogas: Consiste en comparar las estructuras de algunos grupos fósiles con las de sus correspondientes representantes actuales pero resulta a veces poco fiable, pues las mismas estructuras o partes anatómicas en un determinado grupo pueden haberse modificado profundamente a lo largo de la evolución y realizar funciones muy diferentes. Del mismo modo, un mismo grupo puede ocupar nichos ecológicos muy diferentes a lo largo del tiempo.

II. Comparación de estructuras análogas: Este el método más útil y fiable en Morfología Funcional. Así puede decirse que, mientras que el análisis evolutivo constituye el campo de acción de la homología, el análisis morfo-funcional constituye el campo de la analogía. Este análisis parte generalmente de la comparación de estructuras homoplásicas (que tienen la misma forma) para inferir la misma función en ambos grupos. Pero

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dichas estructuras que tienen la misma forma pueden tener orígenes muy diferentes y los grupos que las presentan pueden no guardar una relación filética entre ellos. Así los paleontólogos razonan correctamente que las aletas pectorales de un pez y las extremidades anteriores de un delfín y de un ictiosaurio realizan la misma función. Algo semejante puede decirse del ala de un reptil volador (pterosaurio), de la de un ave y de la de un mamífero volador (murciélago). Todo esto hay que realizarlo, incluso en grupos biológicos que no tienen representantes actuales y que sólo conocemos por sus fósiles.

Principio de superposición estratigráfica: Enunciado por William Smith recuperando las ideas de Nicolaus Steno (ley de Steno), un siglo anterior. En una serie estratigráfica normal (no invertida) los estratos de la parte inferior son siempre más antiguos que los de la superior. El contenido en fósiles de dichos estratos debe cumplir el mismo principio.

Principio de correlación estratigráfica: Estratos pertenecientes a la misma época se caracterizan por un contenido en fósiles similar. Este principio, en la práctica, es cierto pero con matizaciones, ya que otros factores como las barreras físicas o el clima condicionan esto.

Dado que el objeto de estudio de la paleontología son los fósiles se procederá a definirlos, explicar su formación, complementando además con algunos datos acerca de ellos.

FÓSILES

DEFINICIÓN

Se llaman fósiles los restos de organismos completos o fragmentos de ellos encontrados en las rocas y también todas las huellas de actividad debidas a seres vivientes, conservadas en las formaciones geológicas.

REGISTRO FÓSIL:

Este registro corresponde a un documento histórico, único e irrepetible (cada fósil extraído de los yacimientos paleontológicos es un resto o evidencia menos de la vida que existió en el pasado). Está integrado por los restos y evidencias de los organismos del pasado ya obtenidos así como los aún contenidos en los yacimientos paleontológicos.

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El registro fósil evidencia el patrón evolutivo y los eventos mayores de radiaciones, extinciones y colonizaciones o expansiones rápidas y están comprobadas en varios lugares del mundo.

Fósil Guía (= fósil índice)

Es un organismo extinguido útil en bioestratigrafía y cronología relativa por cumplir las siguientes condiciones:

Distribución estratigráfica restringida (relacionado con la evolución rápida).

Distribución geográfica amplia (sin estar restringido a una facies sedimentaria o a un ambiente determinado).

Abundante.

Subfósil

Se trata de los restos de cualquier organismo, extinguido o no, encontrado en yacimientos del Holoceno o Reciente.

Problemático

Recibe este nombre cualquier estructura cuyo origen orgánico no ha podido ser corroborado.

Pseudofósil

Son estructuras de origen inorgánico que poseen un aspecto orgánico (dendritas de manganeso).

Fósiles Químicos (= marcadores biológicos o biomarcadores)

Son las moléculas presentes en el sedimento o en el petróleo, cuyo estructura está relacionada con compuestos biológicos producidos en la actualidad. Permiten reconocer la presencia de un organismo particular, diferenciar ambientes dulceacuícolas o marinos, reconstruir el ambiente de formación de la roca madre y establecer regímenes de descomposición particulares.

Fósil Viviente

Organismos actuales o recientes que poseen grandes afinidades morfológicas con especies o grupos sistemáticos extinguidos, o que han sobrevivido dilatadas épocas geológicas con un cambio morfológico reducido.

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TIPOS DE FÓSILES

Restos de organismos: Conchillas, huesos, dientes, troncos, hojas, polen, esporas y huevos, entre otros.

Inalterados

o Se preservan las partes blandas (momificación). Se conocen diferentes medios protectores (ámbar, hielo, turba, suelos congelados, hidrocarburos).

o Sólo se preservan las partes duras.

Alterados

o Por permineralización o impregnación. Los poros que integran una estructura de origen biológico son rellenados por otros materiales.

o Por reemplazo (petrificación, calcificación, silificación, piritización, carbonización).

Evidencias de organismos

Moldes o rellenos

Son reproducciones generalmente en negativo de los caracteres externos o internos de un organismo o algunas de sus partes. Se forman

en la matriz que rodea al material de origen biológico y reproducen los caracteres morfológicos en tres dimensiones.

Molde externo, reproduce en negativo los caracteres externos de un organismo o alguna de sus partes.

Molde interno, reproduce en negativo los caracteres internos de un organismo o el esqueleto.

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Molde secundario, réplica o cast, reproduce en positivo la forma y los caracteres superficiales o externos del material biológico original, pero carece por completo de estructura interna.

Molde compuesto, reproduce sobre la misma superficie caracteres internos en negativo y caracteres externos en positivo. Se produce cuando, luego de la disolución de la conchilla, el espacio entre ambas superficies ambas superficies del molde resultante desaparece por compresión.

Huellas o señales de actividad biológica (= paleoicnitas, trazas fósiles)

Son signos de actividad originadas por un organismo ya sea en contacto con la superficie de un substrato (paleoicnitas o trazas) o en el interior de un sedimento (bioturbación), alterando la

estratificación primaria y fábrica de este último.

Impresiones o improntas

Reproducen los caracteres externos, pero solamente en dos dimensiones, es decir, sobre un plano. Se producen cuando el resto orgánico toma contacto con un medio blando, donde queda reducido generalmente a una delgada película.

Productos del metabolismo o bromatolitos (desechos fecales) o estructuras con aspecto de cálculo presentes en las cavidades de los organismos.

FORMACIÓN

La fosilización es el conjunto de procesos de transformación de la materia viva en un resto mineralizado. Consiste en la sustitución de molécula o moléculas de los restos vegetales y animales de la materia orgánica por la materia inorgánica o mineral, conservándose hasta la morfología original, lo cual permite su estado.

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Los fósiles más antiguos se encuentran en los estratos inferiores y los fósiles más recientes en los estratos más superficiales.

PROCESOS DE FOSILIZACIÓN:

Carbonización.- Las plantas que quedaron bajo muchas capas de sedimentos fueron planchadas, muchos de sus constituyentes se evaporaron o volatilizaron, sólo quedó el carbono, el cual formó una capa delgada que se conservó adherida a la roca.

Momificación.- El organismo o alguna parte del mismo se conserva con muy pocos cambios en la composición, forma y/o estructura originales, debido a la ausencia o acción reducida de procesos destructivos. El factor decisivo durante este proceso es el medio protector que envuelve al organismo, el que impide su putrefacción.

Petrificación o mineralización.- Consiste en el reemplazo molécula a molécula del esqueleto original mediante la acción de soluciones circulantes en el medio. La estructura interna puede permanecer intacta, aunque generalmente se destruye en cierta medida. Se conocen diversas sustancias reemplazantes, siendo las más comunes:

Carbonato, por lo general la calcita reemplaza a la aragonita.

Dolomita, El material original es reemplazado por dolomita.

Sílice, la sustancia de reemplazo es SiO2. La estructura original se conserva sólo si el reemplazo es molécula a molécula. Es muy común en madera.

Sulfuros, el caso más común es la pritización.

Inclusión.- Un organismo, generalmente un insecto, queda atrapado en la resina de las coníferas; cuando se solidifica, con el tiempo se transforma en ámbar, el organismo conserva su color, forma y tamaño original.

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Congelación.- Los organismos que mueren por las bajas temperaturas son cubiertos por hielo y se conservan íntegros.

DIVISIÓN

La paleontología se divide en tres campos de estudio:

1. Paleobiología

Estudia los organismos del pasado en todos sus aspectos, tanto sistemáticos como fisiológicos, ecológicos, evolutivos, etc. Algunas especialidades paleobiológicas son:

Paleozoología. Se encarga del estudio de los animales extintos, a partir de sus restos fósiles, y de su taxonomía. Aquí se incluyen disciplinas como:

Paleoantropología,

Paleoentomología

Dinosaurología (Paleoherpetología).

Paleobotánica. Se encarga del estudio de seres vegetales o fúngicos extintos y su taxonomía. Es una disciplina menos extendida que la anterior. Se incluyen disciplinas como la Palinología o estudio de pólenes y esporas.

Micropaleontología. Es el estudio de los fósiles microscópicos (microfósiles y nanofósiles), para lo cual se emplean técnicas especiales de muestreo, preparación y observación con el microscopio.

Paleoicnología. Se encarga del estudio de las huellas de organismos del pasado.

Paleoecología. Se encarga del estudio de la ecología de los seres vivos del pasado y de la reconstrucción de los medioambientes y los ecosistemas presentes en la Tierra durante las diferentes eras geológicas.

Paleobiogeografía. Se aborda desde la Biogeografía descriptiva e histórica, y se encarga de la distribución paleogeográfica de los seres vivos y biomas del pasado y las causas que originaron tal distribución.

2. Tafonomía

Estudia los procesos de fosilización y la formación de los yacimientos de fósiles. Se divide en dos campos principales:

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Bioestratinomía, que estudia los procesos ocurridos desde la producción de los restos hasta el enterramiento o paso a la litosfera.

Fosildiagénesis, que estudia los procesos posteriores al enterramiento.

El análisis tafonómico previo es indispensable para cualquier estudio bioestratigráfico, paleoecológico o paleobiogeográfico, entre otros.

3. Biocronología

Estudia la edad de las entidades paleobiológicas, su ordenación temporal y la datación de eventos bióticos del pasado. Está estrechamente relacionada con la Bioestratigrafía, aplicación de la Paleontología a la Estratigrafía.

TÉCNICAS PALEONTOLÓGICAS

Existen diferentes técnicas usadas comúnmente en Paleontología.

Métodos mecánicos

Los límites físicos de los fósiles representan áreas de debilidad, ya que la constitución química es diferente de la matriz que los incluye. Por tanto, para separarlos se puede usar métodos de percusión (martillo y cincel).

Técnicas de abrasión: Generalmente se usa un gas (aire comprimido, nitrógeno o dióxido de carbono) que propulsa un polvo abrasivo.

Calentamiento: Se recurre a cambios muy bruscos de temperatura, para separar por dilatación diferencial.

Técnicas de percusión y desbastado: Se usa un limpiador neumático de fósiles con puntas especiales (mayor tamaño para el desbastado y puntas cada vez más finas para el trabajo delicado). Para ello se debe reconstruir la disposición del fósil antes de empezar, así como comprobar la petrología de la roca y apoyar los especímenes en un elemento que absorba las vibraciones (como un saco de arena).

Métodos químicos

Se usan en función de la naturaleza de los fósiles y la roca.

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Mediante una técnica llamada disgregación química, consiste en agua con detergentes que disminuyen la tensión superficial en la interfase arcilla-agua para rocas arcillosas o limos. El agua oxigenada tiene un efecto similar. Los ácidos también son usados ampliamente utilizados en la extracción de fósiles: ácido clorhídrico (HCl(aq)), ácido fluorhídrico (HF(aq)), ácido nítrico (NO3), ácido fórmico o ácido acético.

Técnicas de extracción de microfósiles

Se deben distinguir técnicas dependiendo del tipo de roca.

Rocas calcáreas: Se utiliza ácido acético (CH3COOH) o fórmico (HCOOH) para fósiles fosfáticos.

Rocas silíceas: Se utiliza ácido clorhídrico al 10%.

Rocas arcillosas: En este caso se recurre al agua oxigenada o a detergentes.

Técnicas palinológicas: Se utiliza ácido fluorhídrico o clorhídrico.

Técnicas de concentración

Se utilizan líquidos pesados como el bromoformo (CHBr3) y tetrabromoetano (C2H2Br4,), pero son muy tóxicos. La alternativa más segura es el uso de politungstato de sodio (3Na2WO4.9WO3.H2O) soluble en agua lo que permite variar su peso específico. Se realiza una filtración con tamices de tamaño adecuado en función de los grupos fósiles.

Secciones delgadas

Se llevan a cabo cuando los fósiles y microfósiles poseen una composición igual que la de la matriz.

Consolidantes y adhesivos

La consolidación o endurecimiento es necesario para la conservación y manipulación de muchos ejemplares. Los adhesivos y consolidantes deben ser fácilmente eliminables en caso necesario. Para aquellos fósiles que hayan sufrido métodos de extracción mecánica se realiza un sellado de fracturas con resinas solubles. Los métodos químicos de preparación necesitan de adhesivos y consolidantes que protejan a los fósiles del ataque químico, como armazón y refuerzo. En todos los métodos de preparación es necesario llevar un meticuloso control de todos los pasos realizados.

IMPORTANCIA DE LA PALEONTOLOGÍA

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Certifica la existencia de vida en épocas geológicas pasadas, y permite explicar la diversidad y distribución geográfica de los organismos actuales.

Proporciona información con respecto al ambiente donde habitaron los fósiles.

Evidencia los cambios ambientales y geográficos ocurridos durante la historia geológica.

Indica la edad relativa de las rocas que contienen a los fósiles, por lo tanto, permite determinar el orden de sucesión de los estratos sedimentarios y efectuar equivalencias temporales con otras unidades litológicas.

BIBLIOGRAFÍA

www.wikipedia.com

www.paleo.explora.tripod.com

Jean Aubouin, Robert Brousse, Jean – Pierre Lehman: Tratado de Geología tomo II, Paleontología – Estratigrafía, Ed. Omega.

Vojtěch Turek, Jaroslav Marek, Josef Beneš: La gran Enciclopedia de los Fósiles.