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Experimentos en Tafonomía


La fosilización de los organismos vivos es el resultado de procesos biológicos, físicos y químicos que ocurren durante la sedimentación del elemento en su ambiente deposicional. Estos procesos, ocurridos durante la muerte, enterramiento y diagénesis afectan el registro fósil de manera importante, pudiendo ocurrir la eliminación, resedimentación, conservación de partes duras, y excepcionalmente la conservación de tejidos blandos del elemento. Es por esto, que la identificación de los procesos tafonómicos es fundamental en la interpretación del registro fósil y estudios asociados a éstos (Parson-Hubbard et al., 2011). (Parson-Hubbard, Brett, & Walker, 2011).

A continuación, tres experimentos asociados a tafonomía.
Tafonomía experimental de pequeños vertebrados. (Brand et al., 2003)
• Resumen del experimento:
El experimento de Brand et al. (2003) se basa principalmente en el estudio de la descomposición y desarticulación de pequeños vertebrados, como por ejemplo anfibios, reptiles, aves y mamíferos bajo condiciones controladas, cuyos resultados se comparan con su equivalente bajo condiciones externas no controladas en la ciudad de California, que presenta un clima seco durante el verano, y lluvias importantes limitadas solo a la época invernal, siendo posible observar los procesos tafonómicos asociados a los pequeños vertebrados antes mencionados.

Las condiciones de “fosilización” utilizadas fueron:
1) Ambiente lacustre-fluvial: acuarios con agua dulce
2) Ambiente marino: acuarios con agua de mar
Tanto las condiciones 1) y 2), se llevaron a cabo bajo temperatura controlada, y al aire libre.
3) Ambiente terrestre: recipientes tipo jaula, puestos sobre el suelo fuera de las dependencias del edificio de investigación.
4) Transición terrestre-lacustre/fluvial: condiciones de 3), pero luego de un mes los restos eran transferidos a acuarios con agua dulce. (simulando muerte en tierra, con posterior resedimentación e incorporación a un sistema fluvial o lacustre)
5) Terrestre con variaciones en la humedad del suelo (simulando un ambiente con mayor precipitación).


• Aportes y conclusiones:
De manera general, este experimento permitió la observación de la rápida desaparición de los tejidos blandos en ambientes terrestres gracias a los organismos saprófagos, velocidad que además se veía incrementada en ambientes húmedos (de mayor precipitación) y principalmente en cadáveres de menor tamaño. Por otra parte, en ambientes acuáticos, ésta descomposición se ve ralentizada.

Otro punto importante, es que la desarticulación es más rápida en ambientes acuáticos, dado que la descomposición de los tejidos que sostienen los huesos ocurre simultáneamente con la descomposición del resto de tejidos. Por el contrario, cadáveres de ratas por ejemplo, podrían permanecer articulados durante un año o más en ambientes terrestres, obviamente sin considerar la acción de carroñeros.

En el caso de las aves, se pudo apreciar que la secuencia de desarticulación suele ser progresiva, comenzando por la cabeza y finalizando con las extremidades.

En el caso de los mamíferos, el desprendimiento de dientes resultó ser mayor en animales de mayor tamaño, e intensificada, en ambientes acuáticos. En ambiente seco, la conservación de dientes en mandíbulas es mayor, y resulta interesante la presencia de agrietamientos, rasgo ausente en ambientes acuáticos, por lo que el hallazgo de un conjunto de mandíbulas de roedores con todos o la mayoría de los dientes sin grietas, supone una inmersión en agua y posterior acumulación rápida.

Si bien es cierto que algunas personas argumentan que los resultados entregados por estos experimentos no son relevantes para su utilización en la interpretación de procesos de fosilización dada la ausencia de animales carnívoros y carroñeros (los cuales son causantes importantes de desarticulación), el estudio de fósiles en campo, en conjunto con los datos arrojados por este experimento permiten una observación más completa de los procesos asociados a la fosilización.

Imagen extraída de Brand et. al, 2003. Muestra porcentajes de desarticulación experimental de pequeños vertebrados en los distintos ambientes. 

Tafonomía experimental en bivalvos (Best et al., 2004) y corales (Estrada-Alvarez et al. 2004)

• Resumen del experimento:
Los bivalvos, deben ser sin duda alguna, uno de los elementos de mayor estudio tafonómico (Parson-Hubbard et al., 2011). El expuesto en esta oportunidad, el experimento de Best et al. (2004) estudió la respuesta experimental de los bivalvos desplegados en los arrecifes de Madang Laguna, Papua Nueva Guinea, durante un periodo de un año (1992-1993), el cual fue diseñado de manera paralela a un estudio similar en corales (Estrada-Alvarez et al. 2004). El experimento consistía básicamente en 3 condiciones de estudio:

1) Arrecife Nagada Harbour: baja energía
2) Arrecife isla Gosem: energía moderada
3) Arrecife Paddoz: alta energía
En las cuales, se dispusieron ejemplares articulados de dos especies de Bivalvos: Grafarium tumidum (microestructrua orgánica baja) y Geloina coaxans (microestructura orgánica alta y periostraco) los cuales se desplegaron por aproximadamente 10 cm por debajo del sedimento y agua. Realizando observaciones, mes y medio, y doce meses después de la implementación.

En el caso de los corales, se estudiaron ejemplares pertenecientes al género Fungia. Teniendo especial importancia los procesos de bioerosión y abrasión principalmente. La distribución espacial de estos fue similar a la de los bivalvos.


• Aportes y conclusiones:
Luego de un año, el 79% de los ejemplares fueron recuperados, presentándose una totalidad de las pérdidas en el arrecife Paddoz de alta energía.
De manera general, los ejemplares enterrados se conservan mejor. Apreciándose:

 Tasas de incrustaciones y perforaciones fueron mayores en los depósitos expuestos que enterrados.
 Ligamentos y periostraco eran más propensos a persistir durante el entierro.

Los niveles de energía de arrecifes similares entre Gosem y Nagada resultaron en patrones similares. Sin embargo, son significativamente distintos de Paddoz basado en una menor desarticulación, pérdida de periostraco más baja, y mayores tasas de incrustación.

Geloina coaxans tenía tasas más altas de alteración tafonómica que Gafrarium tumidum, ya que presentaron mayor bioerosión e incrustación.
Las principales incrustaciones sobre conchas experimentales fueron las algas calcáreas, y foraminíferos. La actividad perforadora de gusanos jugó un papel importante en el proceso de degradación.

En el caso de los corales, la bioerosión fue el proceso tafonómico dominante, en todos los ejemplares.


Mineralización en huevos de crustáceos. (Hippler et al, 2011)

Los microfósiles globulares fosfatados interpretados actualmente como embriones cuya edad corresponde al ediacárico y cámbrico inferior hallados en Duoshantuo, al sur de China, representan un importante historial de evolución animal y desarrollo de vida (Xiao & Knoll, 2000). Además, son de los fósiles más antiguos descubiertos y resulta una interrogante importante el cómo fue posible su conservación tridimensional y cuáles fueron los procesos que favorecieron esta excepcional conservación.

A continuación, la descripción del experimento.

• Resumen del experimento:
En esta oportunidad, Hippler (2011) busca explicar la conservación de los fósiles de Duoshantuo por medio de un trabajo experimental. Éste consiste en someter huevos de crustáceos (cangrejos de río), los cuales se considera están cubiertos por una membrana vitelina interior y un corión. Son ricos en yema, y alcanzan diámetros de hasta 1000 micrómetros, y que para esta oportunidad se observó el comportamiento de huevos precalentados y huevos fríos. Éstos, son incluidos en un gel compuesto de carbonato de calcio, ácido fosfórico al 85%, agua destilada y carbono activado en polvo. Ocurriendo mineralización de Brushita, según la reacción:

CaCO3 +H3PO4 +H2O→CaHPO4•2H2O+CO2

• Aportes y conclusiones:
En éste experimento realizado por Hippler, se apreció que transcurridos aproximadamente veinte días, la mineralización comenzaba a hacerse evidente, llegando incluso en algunos lugares a formar acumulaciones cristalinas de cerca de 150 micrones de diámetro. Este proceso, no se vio afectado, por la adición de carbono activado, y los análisis mediante difracción de rayos x, demuestran un claro enriquecimiento en fósforo y calcio sobre la superficie de los huevos. Notándose una conservación morfológica similar a la que se conserva en los “embriones” fósiles. Cabe mencionar, que la mineralización se limita solamente al exterior del huevo, dando lugar a huevos “huecos”, lo cual se aprecia también en los huevos fósiles ediacáricos y cámbricos.

Cabe mencionar, que en este caso se pudo comprobar que el pre calentamiento de los huevos, favorece la conservación de su morfología esférica, cosa que no ocurría de igual forma en los huevos fríos, en los cuales existía una mineralización completa pero una conservación parcial de la morfología. Por lo tanto, se plantea la hipótesis de que un suministro de calor, posiblemente asociado a la migración de fluidos hidrotermales en las proximidades al lugar de acumulación favorece la preservación íntegra de embriones, huevos, larvas y pequeños animales.

Finalmente, este experimento mostró que la mineralización completa de la superficie externa de los huevos de cangrejo de río, sólo es posible bajo condiciones anaeróbicas, después de una o dos semanas. Y que por otra parte, el precalentamiento de los huevos favorecía su conservación morfológica.

A modo de conclusión, se notó que el yacimiento de Duoshantuo, no solo constituyó un ambiente propicio para la evolución de estos metazoos, sino también un ambiente excepcional para su preservación y fosilización.

Referencias

Best, M., Burniaux, P., & Pandolfi, J. (2004). Experimental bivalve taphonomy in reefs of Madag Lagoon, Papua Nueva Guinea. Canadian Paleonthology conference , 8-12.

Brand, L., Hussey, M., & Taylor, J. (2003). Experimental taphonomy of turtles. Journal of Taphonomy , 1 (4), 233-245.

Estrada-Alvarez, L., Edinger, E., & Pandolfi, J. (2004). Taphonomy of modern corals from Madang Lagoon, Papua New Guinea. Canadian Paleontology Proceedings (2), 23-28.

Hippler, D., Steiner, M., Scholtz, G., & Franz, G. (2011). Experimental mineralization of crustacean. Biogeosciences Discuss , 12051-12077.

Parson-Hubbard, K., Brett, C., & Walker, S. (2011). Taphonomic field experiments and the role of the Shelf and Slope Experimental taphonomy initiative. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology , 195–208.

 

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