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PALEONTOLOGÍA
TEMARIO
Primera Parte
Definición de Paleontología
Historia de la Paleontología
Registro fósil
Tafonomía
Poblaciones, Especies y Paleontología
Paleontología y Evolución
Segunda Parte
Ambientes sedimentarios
Paleoecología
Bioestratigrafía
DEFINICIÓN
Paleontología (Blainville 1825): Palaios = Antiguo, Ontos = Vida u organismo y Logos =
Estudio, Tratado Etimológicamente: “Estudio de la Vida Antigua”, fósil = fossilis del
verbo fodere (“excavar”) y significa “objeto desenterrado”
La Paleontología es la ciencia que estudia los seres vivos del pasado a través de sus
fósiles y las huellas de su actividad orgánica que ha quedado grabada en los
sedimentos antiguos.
DESARROLLO HISTÓRICO
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Edad Antigua: Los primeros restos fósiles usados por el hombre aparecen en tumbas
prehistóricas y se les consideraba dotados de poderes mágicos.
En Grecia en el siglo VI a. de C. se les atribuye por primera vez a restos de seres vivos.
La escuela Pitagórica los asociaba solamente a seres vivos actuales.
Siglo IV a. de C. la escuela Aristotélica sostenía que los fósiles se generaban
espontáneamente en el interior de la Tierra.
Edad Media: Comienza con concepciones erróneas considerando a los fósiles como
“Juegos de la naturaleza”. En el siglo X el Hispano-Árabe Avicena sostuvo que en un
principio existía un “barro primitivo” denominado “vis plastica” que tenía la propiedad
de formarlos gracias a que estaba dotado de una fuerza creadora. En el siglo XIII el
Monje Italiano Ristoro d’Arezzo concluye que los fósiles son la evidencia del diluvio
universal.
Edad Moderna:
El Renacentista Italiano Leonardo Da Vinci decía que el diluvio no se dio en todo el
globo terrestre y reconoció que los fósiles son restos de seres vivos que habitaban en
el punto geográfico donde se encontraban. Además opinó que los fósiles de origen
marino encontrados sobre los continentes demostraban cambios periódicos del nivel
del mar.
El Danés Nicolás Steno (padre de la estratigrafía) rescató las ideas de Da Vinci y
defendió que los fósiles fueron en el pasado seres vivos y que las rocas sedimentarias
en las que se suelen encontrar no son de la misma edad; y por ende los fósiles
tampoco.
Edad Contemporánea:
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El inglés William Smith en el siglo XIX reconoció que los estratos de la corteza terrestre
se podían identificar y ordenar cronológicamente por su contenido fósil.
El francés Georges Cuvier (verdadero padre de la Paleontología pues la elevó a ciencia)
demostró que las osamentas fósiles representaban especies ya extintas.
El francés Jean B. Lamark postuló la existencia de un mecanismo evolutivo en el que
los cambios de los seres vivos a través del tiempo son producto de la influencia del
ambiente y una fuerza inherente que los impulsa a mejorar sus características.
El inglés Charles Darwin postuló la evolución de las especies por medio de la selección
natural.
RAMAS DE LA PALEONTOLOGÍA
Paleontología de Vertebrados: Estudia los restos de organismos fósiles que tienen una
osamenta o esqueleto
Paleontología de Invertebrados: Estudia los restos de organismos fósiles que carecen
de columna vertebral
Paleobotánica: Estudia los restos fósiles de plantas
Micropaleontología: Estudia los fósiles que requieren del uso del microscopio para su
identificación y estudio (tamaño <1mm). Que sin embargo también incluye el estudio
de los roedores o murciélagos.
Palinología: Estudia los granos de polen y esporas, así como los restos orgánicos
conocidos como palinomorfos (dinoflagelados, restos de plantas, esporas de hongos,
acritarcas, etc.).
Paleobiología: Estudia e interpreta los aspectos biológicos de los organismos fósiles;
su comportamiento, estructura, función de sus órganos, reproducción, etc.
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Paleoecología: Estudia e interpreta las relaciones entre los organismos fósiles y su
medio ambiente. Parámetros como diversidad, densidad poblacional, tasa de
crecimiento o de mortalidad, niveles tróficos, etc.
Paleoicnología: Estudia e interpreta las evidencias de actividad orgánica:
Paleobiogeogafía: Estudia la distribución de los organismos fósiles.
CIENCIAS AFINES Y QUE APOYAN A LA PALEONTOLOGÍA
Tafonomía: Los procesos desde que el organismo muere hasta que es descubierto
como fósil.
Taxonomía: Clasifica sistemáticamente a los organismos.
Estratigrafía: Establece la secuencia y edad de las capas que contienen los fósiles.
Sedimentología: Estudia los aspectos de los sedimentos, los procesos bajo los cuales
fueron depositados estos sedimentos y su contenido fosilífero.
Petrografía: Estudia y describe las características de las rocas.
EL REGISTRO FÓSIL
Tipos de fósiles:
Fósiles corporales:
Son las partes duras y/o blandas de un organismo que se han conservado total o
parcialmente.
Bajo condiciones excepcionales tales como:
Conservación en hielo (Mamuts en Siberia)
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Conservación en ámbar (insectos en el báltico, Chiapas y Centroamérica)
Turberas (Alces en Irlanda, hombre de Tollund en Dinamarca)
Petróleo y asfalto (Rinocerontes de las minas de asfalto en los Cárpatos orientales),
en el rancho La Brea en EUNA.
Calizas arcillosas (Lutita Burgess en Canadá)
Moldes Internos:
Formados por un relleno de sedimentos o de sustancias minerales de las partes que
han quedado huecas en el organismo después de la putrefacción de la materia
orgánica.
Moldes Externos:
Reproducciones naturales en negativo de las superficies externas de los organismos o
de sus estructuras.
Huellas de actividad orgánica (Icnopaleontología):
Se producen cuando el organismo aun estaba todavía vivo y son útiles para conocer su
comportamiento de los organismos y los procesos de sedimentación. Se les conoce
como “Icnofósiles”.
Huellas de paso (pistas o tracks): Formadas por organismos reptantes o pisadas de
organismos superiores.
Conductos de habitación (galerías): Dejados como evidencia de organismos de cuerpo
blando, invertebrados o vertebrados inferiores dentro del sedimento.
Puestas de Ovíparos (nidos): Nidos de dinosaurios en Mongolia o en Utah, Argentina.
Coprolitos: Materia fecal de organismos vertebrados permineralizados.
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Fósiles químicos: Son ciertas sustancias, como los aminoácidos, que se encuentran
contenidas en las rocas sedimentarias y permiten reconocer la existencia de
organismos vivos en el momento que se depositó el sedimento pero que no pudo
fosilizar.
TAFONOMÍA
Tafonomía: Parte de la Paleontología que estudia la transición de un organismo o parte de
él o de sus huellas desde la biosfera a la litosfera, es decir, estudia los procesos
generadores de fósiles. Se divide en dos ramas principales que son la Bioestratinomía y la
Fosildiagénesis.
Bioestratinomía: Su estudio comienza con la agonía de un organismo y termina con el
enterramiento del animal muerto o moribundo o bien de sus restos desarticulados.
Esta rama de la Tafonomía trata de responder a las preguntas de la causa de la muerte del
organismo, la duración del periodo previo al enterramiento, la autoctonía o aloctonía de
los restos encontrados y las características ambientales del lugar de la acumulación.
Fosildiagénesis: Su estudio de los procesos tafonómicos que acontecen desde el
momento en que se entierra un resto susceptible de convertirse en fósil hasta su
descubrimiento. Estos procesos son muy variados, e incluyen cambios en los restos
originados por las altas presiones y temperaturas, reemplazamiento
mineral, recristalización, reelaboración tafonómica, etc.
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POBLACIONES
Estos factores influyen en su desarrollo:
Variabilidad de las poblaciones
Diferencias ontogénicas
Cambios genéticos, dentro de los cuales existe:
Presión de selección
Presión de mutación
Sistema de reproducción
Diferencias no genéticas
Genotipo y Fenotipo
Las poblaciones fósiles
Índice de Natalidad
Velocidad de crecimiento
Índice de mortalidad
ONTOGENIA (también llamada morfogénesis u ontogénesis) describe el desarrollo de
un organismo, desde el óvulo fertilizado hasta su forma adulta. La ontogenia es estudiada
por la biología del desarrollo. "La ontogenia es la historia del cambio estructural de una
unidad sin que ésta pierda su organización. Este continuo cambio estructural se da en la
unidad, en cada momento, o como un cambio desencadenado por interacciones
provenientes del medio donde se encuentre o como resultado de su dinámica interna".
El desarrollo animal u ontogenia cumple dos funciones principales: Genera diversidad
celular (diferenciación) a partir del huevo fecundado (cigoto) y organiza los diversos tipos
celulares en tejidos y órganos (morfogénesis y crecimiento). Asegura la continuidad de la
vida de una generación a la siguiente (reproducción).
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SINOPSIS DE LAS ERAS GEOLÓGICAS DESDE EL PUNTO DE VISTA PALEONTOLÓGICO
Precámbrico 4620-542 millones de años (MA)
Aparición de las primeras bacterias (Isuasphera gottlobensis), hace unos 3800ma,
proteínas fósiles aproximadamente hace 3600 MA y el desarrollo de organismos
pluricelulares a partir de organismos unicelulares más sencillos.
CÁMBRICO 542-488 MA
Aparición de los principales filos de invertebrados y de muchas clases; dominan los
trilobites y los braquiópodos; algas diversas.
ORDOVÍCICO 488-444 MA
Aparición de vertebrados (ostracodermos); dominan braquiópodos y cefalópodos.
SILÚRICO 444-416 MA
Invasión de la tierra por vegetales y artrópodos; peces arcaicos, euriptéridos, corales,
moluscos.
DEVÓNICO 416-359 MA
Edad de los peces (principalmente de agua dulce); primeros árboles (sin corteza), bosques
y anfibios.
CARBONÍFERO 359-299 MA
Selvas de helechos, abundan tiburones y crinoideos; radiación de los anfibios; primeros
reptiles.
PÉRMICO 299-251MA
Radiación de los reptiles que desplazaron a los anfibios como grupo dominante; etapa
glacial generalizada.
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La extinción masiva del Permo–Triásico (P–Tr), fue un evento que ocurrió hace
251.4 millones de años. Se trató del evento de extinción más grande que se ha registrado,
cerca del 96% de todas las especies marinas y el 70% de las especies de
vertebrados terrestres se extinguieron; además es la única extinción en masa de insectos
conocida. 57% de todas las familias y el 83% de todos los géneros fueron extintos.
Existen varios mecanismos propuestos para explicar ésta extinción masiva aunque se cree
que fue la combinación de todos ellos los que la detonaron, en una fase temprana se llevó
a cabo un cambio ambiental global debido a cambios en el nivel del mar, anoxia, aridez y
cambios en la circulación del mar. La fase tardía estuvo representada por eventos
catastróficos tales como impacto de meteoritos, volcanismo y una súbita liberación de
hidrometano desde el piso marino.
TRIÁSICO 251-199 MA
Primeros dinosaurios, tortugas, ictiosauros y plesiosauros; dominan las cícadas y coníferas.
JURÁSICO 199-145.5 MA
Dominio de reptiles en tierra, mar y aire; primeros pájaros (eslabón perdido entre reptiles
y aves); mamíferos arcaicos.
CRETÁCICO 145.5-65.5 MA
Dominio de las angiospermas; aparición de mamíferos placentarios; primeros árboles de
hoja caduca.
PALEÓGENO 65.5-23 MA
Predominio de mamíferos arcaicos (Paleoceno); surgimiento de órdenes y subórdenes de
mamíferos (Eoceno); surgimiento de familias actuales de mamíferos (Oligoceno)
NEÓGENO 23 MA AL RECIENTE
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Surgimiento de subfamilias actuales de mamíferos; difusión de llanuras herbáceas;
evolución de mamíferos que pastan (Mioceno); aparición de muchos géneros actuales de
mamíferos (Plioceno); especies modernas de mamíferos; decremento en número de
mamíferos grandes; formación extensa de glaciares (Pleistoceno); especies y subespecies
actuales; dominio del hombre (Holoceno).
EVOLUCIÓN
Jean Baptiste Lamarck (1744-1829)
Sus principales ideas fueron:
“El cambio de organismos inferiores a superiores se produce por una tendencia innata a la
perfección”.
“La variación o especiación a lo largo del tiempo geológico se debe a cambios adaptativos
inducidos fundamentalmente por el uso o desuso de los órganos de los seres vivos”.
“Todo ello hace variar su morfología y al transmitirse genéticamente hace que aparezcan
especies nuevas”.
Charles Robert Darwin (1809-1882)
Sus principales ideas fueron:
La hipótesis de la selección natural contiene cinco afirmaciones fundamentales:
1.- “Todos los organismos producen más descendencia de la que el medio puede
sostener”.
2.- “Existe una abundante variabilidad intra-específica para la mayoría de los caracteres”.
3.- “La competencia por los recursos limitados lleva a lucha por la vida (o la existencia,
según A. Russel Wallace, coautor de la idea)”.
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4.- “Se produce descendencia con modificaciones heredables”.
5.- “Como resultado se originan nuevas especies”.
TEORÍA GENÉTICA DE LA EVOLUCIÓN
Genetistas mutacionistas
Las especies constituyen entidades discretas y continuas, desconectadas entre sí en el
tiempo y en el espacio.
Son las macro mutaciones (mutaciones que implican cambios bruscos) las que actúan
como factores desencadenantes del cambio evolutivo, por lo que la selección natural no
influye en gran medida, ya que el cambio inducido por la mutación no tiene por qué ser
necesariamente adaptativo.
TEORÍA SINTÉTICA DE LA EVOLUCIÓN
Junta los conceptos evolutivos de las teorías anteriores (adaptación, selección natural,
mutaciones). Según esta teoría, la especiación se genera por la acumulación lenta y
gradual de pequeños caracteres introducidos por micro mutaciones. Sobre esta
variabilidad actúa la selección natural como principal agente evolutivo teniendo en cuenta
los siguientes postulados:
“Las nuevas especies surgen por la transformación de poblaciones ancestrales en
sus descendientes modificados”.
“La transformación es continua y lenta”.
“Afecta a toda la población o a una gran parte”.
“Tiene lugar en toda o una gran parte del área geográfica ocupada por la
población”.
TEORÍA DE LOS EQUILIBRIOS PUNTUADOS
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Propone que existe inicialmente un aislamiento de una pequeña población periférica,
seguido de un aislamiento geográfico total, lo cual conlleva a que se interrumpa el flujo
genético con otras poblaciones. De este modo:
“Las nuevas especies se originan por sucesivas divisiones de líneas”.
“El desarrollo es rápido en su origen”.
“El origen tiene lugar a partir de pequeñas subpoblaciones periféricas
aisladas”.
“El cambio tiene lugar solamente en una pequeña parte del área geográfica
ocupada por la población”.
AMBIENTES SEDIMENTARIOS
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Costas someras áridas o Sabkhas. A lo largo de las líneas de costa donde la entrada de
agua fresca es rara y la evaporación incrementa la salinidad del agua marina hasta un
punto en el que los minerales como la halita y el yeso son precipitados.
*IMPORTANTE*: Les recomiendo consultar las imágenes de PowerPoint de clase para
entender y relacionar este cuadro sinóptico
PALEOECOLOGÍA
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Ecología: es el estudio de las relaciones mutuas entre los organismos y su ambiente. La
Paleoecología es el mismo tipo de estudio para las especies fósiles.
Ecosistema: es la mayor de las unidades de estudio consideradas en ecología y consiste en
una porción determinada de ambiente físico junto con los organismos contenidos en él. El
ecosistema incluye todas las interacciones, físicas, químicas y biológicas que tienen lugar
dentro de los límites físicos escogidos.
Hábitat: es el medio ambiente en el cual un organismo vive.
Nicho ecológico: es la posición del organismo en el hábitat comprendiendo su modo de
vida y el papel que desempeña en el ecosistema.
Población: conjunto (número) de individuos de una especie que ocupan un hábitat.
Comunidad: conjunto de poblaciones de dos o más especies diferentes que ocupan un
mismo hábitat.
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FLUJO DE MATERIALES EN UN ECOSISTEMA
FLUJO DE ENERGÍA EN UN ECOSISTEMA
La porción más oscura de cada barra representa la energía que queda fijada en la biomasa
del área estudiada; la porción más clara representa la energía perdida a través de la
respiración, movimiento, etc.
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EL ECOSISTEMA MARINO
FACTORES LIMITANTES
Tipo de fondo o sustrato
Dependiendo si es duro o blando; será más fácilmente colonizado por la epifauna sésil y la
infauna respectivamente. Además los fondos detríticos lodosos suelen presentar mayor
abundancia de sedimentívoros, mientras que los fondos detríticos arenosos están
colonizados principalmente por suspensívoros.
Salinidad
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La salinidad actual del agua de mar está en el orden de 35 partes por mil. La mayoría de
los animales marinos son estenohalinos (tolerancia a cambios de salinidad es pequeña);
tan sólo algunos son eurihalinos (su tolerancia a cambios de salinidad es mayor)
Clasificación de salinidades en aguas naturales:
Término Salinidad
Descriptivo partes por mil
Agua dulce 0-0.5
Agua salobre 0.5-30
Agua marina 30-40
Agua hipersalina 40-80
Salmuera >80
TEMPERATURA
En general, la distribución de la vida en el océano es una función directa de la
temperatura, mientras que los factores anteriores influyen de una manera más local. Su
efecto principal es la distribución latitudinal de las especies; la diversidad de las especies
va disminuyendo desde el ecuador hasta los polos, aumentando sin embargo en el
número de individuos por especie como tendencia general.
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BIOESTRATIGRAFÍA
Parte de la Estratigrafía que trata de los restos o evidencia de vida pasada en los estratos y
de la organización de estos estratos en unidades basadas en su contenido fósil.
Los materiales presentes en una sección estratigráfica puede ser divididos en volúmenes
(unidades estratigráficas) de acuerdo con dos criterios observables: la litología y su
contenido fósil.
Los fósiles en las rocas estratificadas suministran dos tipos interesantes de información: el
primero es acerca de la edad relativa de las rocas que los contienen y el segundo hace
referencia a las características del medio sedimentario.
UNIDADES BIOESTRATIGRÁFICAS
Facie (Facies): es un cuerpo rocoso con características específicas. Una facie debería
idealmente ser una roca distintiva que se forma bajo ciertas condiciones de
sedimentación, reflejando un proceso en particular o ambiente.
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Litofacies: tipo de facies definida por sus características litológicas.
Biofacies: tipo de facies definida por sus características biológicas.
FÓSIL ÍNDICE O FÓSIL GUÍA
Condiciones para su uso:
Que tengan una amplia distribución horizontal, es decir, que sean especies con un
amplio rango de tolerancia a los cambios ambientales que regulen su distribución
(temperatura del agua, salinidad, tipo de sedimento, profundidad, etc.).
Que tengan una corta distribución vertical, o lo que es lo mismo, una alta tasa de
evolución.
Que su esqueleto sea fácilmente fosilizable, de manera que tengamos una gran
abundancia de ejemplares, los cuales han de tener los suficientes rasgos morfológicos
reconocibles para que se puedan determinar correctamente.
Taxón: es cada especie particular o cualquier grupo monofilético de organismos.
Unidad bio-estratigráfica o Biozona: conjunto de estratos que se constituyen como
unidad por su contenido fósil o carácter paleontológico y que, por consiguiente, es posible
diferenciar de los estratos adyacentes.
Biocrón: el intervalo de tiempo de duración de una especie o taxón y representado por
una biozona.
Bio-horizonte o capa guía: son superficies de cambio bio-estratigráfico o que poseen un
carácter bio-estratigráfico distinto. Resulta de gran valor para la correlación y contiene
una o más especies de fósiles. Puede ser aplicado también a estratos que varían su
espesor dependiendo de las condiciones y la tasa de sedimentación, con lo cual la
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distancia de los bio-horizontes de aparición o desaparición variará ya que a su vez esta
depende de la variación de la tasa de evolución.
Isócrona de la aparición de especies nuevas: un concepto básico de suma importancia
bio-estratigráfica es considerar que las especies aparecen simultáneamente en toda la faz
de la tierra.
Hiato (hiatus): un periodo de no deposición o erosión de sedimento; un hueco en el
registro estratigráfico donde el tiempo ha pasado sin quedar representado por algún
sedimento o depósito.
Extinciones: Es el proceso de desaparición de una o más especies. Existen las extinciones
normales y masivas.
Biozona de Extensión: Intervalo estratigráfico que abarca la distribución total, tanto
vertical como horizontal, de un determinado taxón.
Biozona de Apogeo: Se caracteriza por la abundancia relativa cuantitativamente
diferenciable de uno o más taxones.
Biozona de Conjunto (Cenozonas): Intervalo estratigráfico donde existen varias especies
fósiles cuya presencia, característica de la unidad, está delimitada por bio-horizontes.
Biozona de Intervalo: Conjunto de estratos delimitados por dos bio-horizontes con dos
organismos diferentes.
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