Tafonomía

Paleontología. Paleobiología. Paleobioquímica. Arqueología. Registro Fósil. Representatividad. Procesos Bioestratinomicos. Efectos de Descomposición. Fosildiagénisis

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TEMA 2: TAFONOMÍA.

  • EL REGISTRO FÓSIL.

  • Representatividad.

  • Tipos de especies.

  • Cantidad (abundancia y diversidad).

  • TAFONOMÍA.

  • PALEOBIOQUÍMICA.

O

  • REGISTRO FOSIL.

Se considera fósiles los siguientes elementos.

  • Manifestaciones de la actividad de los organismos.

  • Sustancias bioquímicas que pueden aparecer en los sedimentos.

  • Distinguimos microfósiles cuando hay que usar microscopio.

  • Si necesitamos microscopio electrónico lo llamamos nanofósiles.

  • Y los que vemos a simple vista son macrofósiles.

Un resto fósil se considera hasta hace 13000 años y hacia la actualidad son subfósiles.

El RF es el conjunto de los fósiles conocidos. Representa una pequeña muestra y además no es al azar y está distorsionada y sesgada. Cualquier investigador tiene que tener en cuenta este aspecto.

Existen en la naturaleza yacimientos fosilíferos excepcionales que nos dan una información valiosa sobre la vida del pasado. Aquí están los fósiles perfecfectamente conservadas.

  • Representatividad.

En la actualidad se conocen 1,5 millones de sp y cada año crece el número y se clasifican unas 10000 sp de insectos nuevos y 100 aves sin nombrar.

El nº de insectos clasificados es 85000 y aves 9000 sp.

Se estima que el nº de esp actuales son 4500000 que solo se conocen unas 200000 sp fósiles. Tenemos que pensar que una de las causas de que haya pocas sp fosilizadas es la preservación.

La diversidad biológica ha ido aumentando a lo largo del tiempo. Cuando vemos como ha ido aumentando la diversidad vemos cuadros del cámbrico a la actualidad. La diversidad aumenta gradualmente y curiosamente coincide con la potencia de sedimentos en esa época también.

La diversidad se mide en nº de sp. Géneros familias que hay en el RF y esta diversidad en función de nº de taxones vemos que es diferente según los grupos que estamos manejando.

En estos cuadros se debe tener en cuenta el nº de investigadores que trabajan en cada época.

La duración media de un biocrón es de 2´75 mill a en un periodo de 600 mill a con 4´5 mill de especies actuales. Tendríamos 982 mill de sp y este número sería el que deberíamos tener en la actualidad.

En el cámbrico había más filum que en la actualidad.

  • Tipos de especies:

Las sps no se conservan de la misma manera. Parte de la poca diversidad que tienen algunas sp es que no se han conservado apropiadamente el ambiente por tanto era clave para su preservación y además de esto, dependía del tipo de organismo y la cantidad de indiv.

  • Cantidad : número de especies que podíamos encontrar en una época determinada.

  • TAFONOMÍA.

Es la ciencia que estudia las leyes del enterramiento, surgió en el año 1940.

El concepto actual dice que es el estudio de los fenómenos ambientales que afecta a los organismos a partir de su muerte.

- Nacimiento.

- Muerte.

Laurence en 1968 - Enterramiento final.

- Descfubrimiento.

Bioestratinomía es el estudio de los factores ambientales que afectan a los organismos de su muerte al enterramiento final de sus restos o parte de sus restos.

Fosildiagénesis son los procesos físico-químicos-biológicos que afectan a un organismo desde el enterramiento hasta que se descubre.

  • PALEOBIOQUÍMICA.

Componentes fundamentales de los organismos. Como por ejemplo el aragonito y la calcita magnesiana que son los componentes fundamentales de las conchas de los organismos y luego cuando fosilizan se transforman también en apatita ( F,Cl,OH) Ca5 (PO4)3 constituyen parte de los huesos y los conodontos.

Los braquiópodos inarticulados también están compuestos de apatita.

También se componen de ópalo SiO2 más H2Oy forma parte de los esqueletos de esponjas, radiolarios y diatomeas junto consilico flagelados.

Celestina: es un sulfato de Sr y también está en esqueleto de radiolarios.

Estroncianina: que es un carbonato de Sr y está en esq de gasterópodos.

Magnetita: se encuentra en el esqueleto del chitón también en bacterias lo podemos hallar. Ç

Vaterita: es una variedad de CaCO3 que es hexagonal y con la peculiaridad de que solo aparece en el mundo biológico cuando se produce daño en las conchas.

Lignina, esporopolenina y quitina.

  • PROCESOS BIOESTRATINOMICOS.

Son los principales responsables de la pérdida de información en el registro fósil, un 60 o 50% de los organismos son componentes blandos y se descompondrían. Las partes blandas tan solo aparecen en condiciones muy excepcionales ( turberas) aunque puede que se pierdan los esq ya que los ácidos se los comen los huesos.

En condiciones normales la descomposición comienza con la muerte de un org y actúa hasta que este org desaparece totalmente o se mineraliza.

Tenemos proceso de descomposición ligadas a:

  • Org macrófagos o carroñeros.

  • Org micrófagos como hongos y bacterias.

En la tasa de descomposición influyen los siguientes factores:

  • Cantidad de agua.

  • Factores ambientales como PH, EH Y Tª y geoquímicos de los componentes de partida.

  • Naturaleza del C org.

  • En un medio oxigenado la materia orgánica es oxidada una vez que desaparece el O2 los microrganismos se ven forzados a usar otros aceptores de electrones en su respiración, el orden de estas reacciones lo controla la energía libre del sistema.

    Luego se produce la Metanogénesis que es la reducción o fermentación del CO2 a metano.

    Todas estas reacciones no siempre se dan en todos los medios.

    • La oxidación se da en todos los medios pero en un medio marino anaeróbico solo se da la sulfatación y la metanogénesis.

    • La producción de Fe y NO3 se da en ambos medios.

    • Y la metanogénesis sin sulfatoreducción se da siempre en medios de H2O dulce.

    Todos estos procesos pueden ocurrir tanto en la columna de agua como dentro de los sedimentos. También se pueden dar estos procesos dentro de una concha.

    En medios anaeróbicos se produce excelente preservación. Para la descomposición de algo se necesita cantidad de O2 elevada.

    (CH2O)106 (NH)16 HP + 106 O2 PO6 CO2 + 16 NH3 + PO4H3 + 106 H2O

    un mol de materia orgánica son 3.55 kg por tanto 106 molec. O2 lo que son 2374.4 litros de O2

    Con una concentración de C org superior al 55 se produce anoxia ya que el O2 no es capaz de neutralizarlo, (en un fondo oceánico ocurre esto).

    La anoxia reduce considerablemente la tasa de descomposición. Hay muchas molec org no pueden ser degradadas si previamente no han sido oxidadas.

    La lignina debe se oxidada previamente sino no se puede degradar después. Los factores ambientales son difíciles de determinar. El PH ideal es el neutro aunque en turberas que es ácido se conservan muy bien las partes blandas no así los huesos.

    Dentro de los compuestos hay de dos tipos:

    • Volátiles son los que se degradan con una gran facilidad excepto, algunos que son muy resistentes son:

    • Refactarios por ejemplo la lignina.

    La descomposición tiene efectos también en las propiedades hidrodinámicas de los organismos. Cuando un cadáver se introduce en un tambor de turbulencias podemos observar que aguanta mucho. Sin embargo a la descomposición aguanta menos tiempo que al transporte que es lo que se intenta simular con el tambor.

    EFECTOS DE DESCOMPOSICIÓN.

    Es la principal fuente de pérdida de información en el registro fósil.

    • Caracterización:

    Se puede clasificar en tres:

    • Grado de descomposición que presenta un resto fósil.

    • Minerales particulares y marcadores geoquímicos, asociados a cada régimen de descomposición.

    • Microorganismos asociados a al descomposición del sedimento.

    • Materia orgánica en el registro fósil:

    • Origen, acumulación y preservación.

    Cuando analizamos la materia orgánica en el registro fósil vemos que aparece una gran abundancia de moléculas orgánicas que se ha denominado fósiles químicos o marcadores biológicos.

    El estudio requiere técnicas muy sofisticadas y nos indica un registro muy detallado de la actividad biológica de los organismos que estaban presentes en aquella época.

    Generalmente para que la materia orgánica se nos presente en los sedimentos tiene que ocurrir una serie de condicionantes y es materia orgánica debe evitar los procesos de fotooxidación.

    La actividad microbiana y los organismos detritivos.

    La forma más común de acumularse la materia orgánica es como heces fecales.

    MARCADORES BIOLÓGICOS.

    Nos pueden determinar al grupo biológico al que pertenecen. El campo de marcadores está actualmente en expansión.

    Lo que se hace es que sobre una célula de 20 micras coger una micromuestra y ver los componentes que tiene.

    PROCESOS FISÍCO QUE AFECTAN A LOS ORGANISMOS.

    • DESTRUCTIVOS

    Durabilidad es la resistencia de un organismos a la destrucción y rotura por diferentes agentes de tipo físico.

    Generalmente son de cinco tipos:

  • Desarticulación es la disgregación en multielementos de unas determinados esqueletos. Hay ciertos organismos que favorecen que permanezcan juntos.

  • Fragmentación se puede producir bien mediante un impacto físico o por carroñeros u otros agentes bióticos. Las conchas tienden a romperse según líneas de debilidad, por ejemplo áreas con menor ornamentación líneas de crecimiento y por supuesto determinados ángulos de su morfología y composición del esqueleto y también en función de un porcentaje mayor o menor dentro de la estructura de la concha. Generalmente hay esqueletos que se fragmentan fácil y rápidamente.

  • Abrasión es igual que el pulido (como los cantos de los ríos. Depende de tres factores:

    • Energía del medio.

    • Tiempo de exposición.

    • Tamaño del grano del sedimento de los fondos (si es arena o fango desgastará menos).

    También hay que fijarse en la micromuestra de la concha. Las estructura cruzadolaminares hacen que sea muy resistentes los esqueletos porosos desaparecen muy pronto.

  • Bioerosión son fragturas asociadas a organismos reconocibles como fracturas de esponjas o algas endolíticas que son muy abundantes en los medios marinos someros. Estos son los responsables (algas y esponjas ) de una perdida del 16 al 20% en peso de conchas actuales.

  • Corrosión y disolución:

  • Debido a que las H20 tienen poco CaCO3 y se llega a disolver la concha del organismo incluso vivo.

    + sensible Fosfatos > sílece > calcita > aragonito - estable

    También los esqueletos de mucha materia orgánica son muy resistente a la disolución.

    19/10/98

    DURABILIDAD DE LOS ESQUELETOS.

    Todos los procesos anteriores son muy evidentes en el rf y afectan a los esqueletos de forma muy diferente.

    Hay diferentes tipos de esqueletos:

    • Macizos: por ejemplo un coral o bioconstrucciones de serpúlidos.

    • Arborescentes: alga calcárea, crinoideo, briozoo.

    • Bivalvos: son los propios.

    • Unibivalvos:

    • Compuestos: artrópodos, vertebrados.

    Los macizos son los menos propicios a la rotura y los más resistentes. Los arborescentes son muy sensibles a la fragmentación y por lo tanto muy buenos indicadores de la energía del medio. Los esqueletos compuestos son hallados cuando hay enterramientos rápidos ya que nos hay ya ningún tipo de organismos que actúe sobre él. También va a influir otros factores externos como el transporte y la hidrodinámica de los esqueletos. El comportamiento hidrodinámico de las conchas es muy complejo y muchas veces imprevisible debido a los diferentes morfologías y la gran diversidad de variables implicadas. Hay factores que influyen como son:

    • Tipo de simetría y su grado.

    • Grado de alargamiento.

    • Grado de curvatura.

    • Ángulo apical.

    • Carácter y distribución de la ornamentación así como el tipo de dientes y procesos de la charnela.

    • Distribución de la masa.

    • Relación masa total-superficie.

    También pueden influir por ejemplo la presencia de gases dentro de las conchas que permiten la flotabilidad de las conchas cuando ha muerto el animal.

    Los factores externos más importantes van a ser.

    • Agentes del transporte: ríos, mareas corrientes de turbidez, viento.

    • Fuerza ejercida por el agente.

    Si las conchas están boca arriba las corrientes son pocas ya que apenas se mueven los restos. Las conchas alargadas en areas con corrientes de oscilación se distribuyen en dos grupos más o menos equivalentes.

    FOSILDIAGÉNESIS.

    Es ya cuando ocurren los procesos ya enterrados.

    Diagénesis de los esqueletos carbonatados, aragonito y calcita magnesiana son los componentes más abundantes dentro de la concha de los fósiles. Fósiles de corales rugosos estromatopónidos plantean problemas para averiguar su composición original.

    El aragonito tiene gran contenido en algas verdes, Sr, corales. El Mg en muchos organismos dependen de la temperatura y de la salinidad. Todo depende de la mineralogía original del organismo. Fluidos que circulan entre los poros de los sedimentos.

    El aragonito se suele preservar solo en condiciones excepcionales como en rocas arcillosas y muy ricas en materia orgánica para que se preserve el esqueleto en aragonito aunque luego se puede transformar en calcita por varias vías:

    • Disolución total: los fluidos de los poros no están saturados en CaCO3 y se nos produce la disolución total del esqueleto y posteriormente el área que queda vacía se rellena otra vez de calcita y en este caso en el interior se suelen formar drusas.

    • Calcificación: las conchas preservan totalmente las estructuras resiste tal cual. Este proceso se puede sustituir el aragonito por calcita, gradualmente y se preservan perfetamente todas las estructuras originales. Muchas veces se usan técnicas para la determinación de la composición de las conchas como catodoluniniscencia.

    20/10/98.

    • Fosfatización: suele ser bastante rápido. En la diagénesis se produce un enriquecimiento del flúor en la molécula y da mucha dureza.

    NÓDULOS CARBONATADOS.

    Son muy numerosos y contienen biotas muy bien preservados. Estos nódulos pueden ser de dos tipos calcita y siderita. Se asocian siempre a sedimentos muy ricos en materia orgánica. Se suelen preservar los fósiles en 3D y pueden preservar también sus partes blandas. El tamaño de los nódulos va de 10cm a 10 mt. Se ha encontrado plesiosausrios completos en nódulos. La forma va a depender fundamentalmente del tamaño, del grano del sedimentos y de la porosidad. Si se circula bien por el sedimento los nódulos son esféricos.

    Si son sedimentos impermeables los nódulos van a ser alargados.

    La formación de los nódulos se produce por anoxia gradualmente. En un medio aeróbico se libera mucho CO2 y bicarbonato. En la anoxia se libera CO3= y radicales libres de bicarbonato. Cuando se produce estos se acumulan y saturan y se forman los nódulos. En un medio marino tenemos que el aporte de bicarbonato y calcio también hay sulfídrico de la sulfatación que se combina con el Fe y da pirita y el bicarbonato con el calcio da calcita. Cuando no hay sulfato se forman nódulos de siderita. La siderita se asocia a medios dulceacuícolas. En medios marinos son nódulos de calcita y en su interior pirita. Una variante de este proceso son las calizas litográficas. Ya no influye la porosidad ya que se producen en la superficie del sedimento y son con estructura de sedimento continuo. Son lagos completamente anóxicos y los restos se incluyen en estas bandas de calizas litográficas.

    Formación de la pirita.

    Se puede decir que la pirita es abundante en medios marinos de grano fino y su formación se conoce bien, se da en la diagénesis temprana. En un proceso rapidísimo y también se produce debajo, de la interfase sedimento agua aquí es donde se crea la pirita. En los medios marinos la principal reacción involucrada en la reducción de la materia orgánica son las bacterias sulforeductoras que producen la sulfatoreducción. Este proceso tan rápido de mineralización nos provoca la preservación de fósiles de forma excepcional y piritizados.

    Se pueden encontrar tejidos blandos como apéndices de trilobites muy bien piritizados. Dentro de la piritiditación es determinante si los restos son refractarios o volátiles. Refractarios son celulosa quitina y lignina. La lignina es muy común en el registro fósil. Y las células más pequeñas y gruesas permanecen mejor que las grandes y delgadas (en los árboles en el verano) las delgadas desaparecen las formas de las células y se rellenan de pirita toda la banda de célula delgadas. En las conchas también se produce la piritización en los márgenes internos de toda la concha y el CO3= se reemplaza totalmente por pirita, dando una preservación excepcional. Los fosfatos cuando piritizan se conservan en su totalidad ya que los fosfatos son muy refractarios. Las formas más comunes de pirita son :

    #Framboires en forma de fresa.

    #Sedimentos piritizados en organismos.

    #Rellenos de cavidades en el sedimento se rellena de pirita.

    22/10/98

    PRESERVACIÓN COMO FOSFATO.

    El fosfato es un compuesto natural que forma parte de los tejidos duros, cutículas escamas dientes y también en tejidos blandos un 80%C 18%N y 1% P por lo tanto vemos que también se da en las partes blandas. Las partes duras ya tienen de por si un elevadísimo potencial de fosilización.

    Otros restos como calcita, sílice y los tejidos blandos también pueden ser y son fosfatizados es decir que aparecen como registro fósil fosilizados.

    FOSFATO PRIMARIO.

    Forma parte de esqueleto de vertebrados y su disposición es la siguiente: Ca(PO4)6 (OH)2 es el hidroxiapatito en esta fórmula algunos OH- se pueden reemplazar por F sobretodo en restos de dientes dando un compuesto que es el hidosifluoroapatito cuya característica es que es mucho menos soluble. (para más resistencia en los dientes).

    Los caparazones de algunos invertebrados tienen composiciones similares.

    Paleoecología

    Bioestratinomía

    Fosildiagénesis.

    MO. Sulfatos.

    Sulfatorreducción aeróbica.

    Oxidación bact.

    Reducción bact. SH2 Reactivos con el Fe2+

    SFe Greisita yMackinowita

    S=

    S2Fe

    S2Fe

    PIRITA.