La Paleontología es la ciencia que estudia los seres antiguos, es decir, animales y vegetales (principalmente) que habitaron la Tierra en épocas lejanas.

La paleontología la asociamos comúnmente con la palabra fósil, fósil es una palabra que viene de la palabra latina fossilis, que significa "extraído de la Tierra". Los autores Plinio El Viejo y Agrícola ya usaban este término. Hasta el s. XVIII se consideraba fósil todo lo que se sacaba de la Tierra: animales, minerales, etc. Pero a mediados del s. XVIII se restringe a los restos de un organismo del pasado.

La Paleontología tiene varias ramas:

• La paleontología estratigráfica: se ocupa de la relación estrato - tiempo.
• Bioestratigrafía: se encarga de organizar los estratos basándose en su contenido fósil. Saca conclusiones estratigráficas a partir de los fósiles.
• Tafonomía: estudia los procesos que conducen a la fosilización.

  La paleontología se basa en unos principios básicos, son estos:

• Principio del uniformismo: se basa en una serie de leyes biológicas inviolables. Enunciadas por Hutton, Lyell, Buffon y otros naturalistas de renombre.
• Principio del actualismo: explica los acontecimientos del presente estudiando los del pasado. Esta en relación con el Principio del Uniformismo.
• Principio de anatomía comparada: un fragmento de un ser, puede identificar a este completamente. Lo enunció Cuvier.
• Principio de la correlación orgánica.
• Cronología relativa.
• Evolución orgánica.

  En la primera mitad del s. XIX aparecieron las ramas fundamentales de la paleontología. Se escribieron tratado paleontológicos de gran relevancia como por ejemplo: Cours élémentaire de Paléontologie d´Orbigny (1849). Otras publicaciones desarrollaron enormemente algunas ramas, como es el caso de, The Origin of Species. Darwin. 1859. Desarrollo enormemente la paleontología evolutiva.En España se conocen documentos del s. XVI en los que se da a conocer la paleontología. Por ejemplo: Cieza, en Crónica del Peru. Desde 1969 se publica la Revista Española de Micropaleontología. En 1985 se fundó la Sociedad Española de Paleontología y desde el año 1986 se publica la Revista Española de Paleontología.

  La tafonomía que como hemos dicho antes se encarga de estudiar los procesos que conducen a la fosilización de un ser, se puede dividir en dos fases y un momento que separa la historia del ser:

• Fase bioestratinómica: procesos que se dan desde la muerte hasta el enterramiento, como ejemplos: destrucción de la materia orgánica, transporte.
• Enterramiento, que es el momento clave que divide la existencia del ser.
• Fase fósil diagenética: sufre los mismos procesos que el sedimento.

Al observar un fósil, es posible que podamos diferenciar si es un molde externo o interno del organismo en cuestión, para empezar debemos conocer la morfología del fósil. El molde externo obtiene el relieve inverso del fósil. El molde interno se produce cuando la cavidad de un fósil se rellena, si lo que es propiamente el fósil se disuelve, tendremos el molde interno, el cual reproduce las partes internas del fósil. Lo mejor para explicar esto es con fotografías o mejor aún utilizando una pequeña concha y un bloque de plastilina. Se suelen conservar únicamente las partes duras de los organismos, ejemplo, los huesos. Hay que tener en cuenta que la fosilización es un proceso excepcional, una pequeñísima parte de todos los organismos acaban fosilizando. La mayoría se destruyen antes de que fosilicen. Gracias a los fósiles conocemos organismos que vivieron hace millones de años en la Tierra pero debemos de pensar que la gran mayoría no fosilizaron. Por lo que el registro fósil es muy pequeño si se compara con la cantidad de especies que se cree han habitado la Tierra.

Los yacimientos paleontológicos son lugares de la Tierra en los que hay abundancia de fósiles, su extensión puede variar mucho, pueden ser yacimientos muy pequeños como por ejemplo un relleno por microorganismos de una cavidad milimétrica, hasta tener kilómetros de extensión.

Una población en paleontología es un conjunto de individuos de una misma especie que viven en un área en el mismo momento. Cuando hay más de una población se llama comunidad. Si nos encontramos con una comunidad que esta "in situ" es decir que no ha sido transportada se le asigna el nombre de paleocomunidad que es el mejor reflejo que podemos tener de una comunidad del pasado. Pero también se pueden encontrar comunidades transportadas, en las que podemos encontrar especies de diferentes ambientes o épocas.

Mecanismos de alteración tafonómica:

• Biodegradación: la materia orgánica se degrada rápidamente en un medio aeróbico mientras que si el medio es anaeróbico la materia orgánica fermenta, se producen procesos químicos complejos.
• Mineralización: frecuentemente fluidos ricos en minerales llegan a precipitar en una estructura fósil, cambiando la composición química del mismo. Un ejemplo muy vistoso son los ammonites piritizados tan cotizados en el mercado.
• Carbonificación: es un proceso similar al de mineralización, lo que sucede en este caso es que el contenido en carbono aumenta mucho, pudiendo llegar a encontrar fósiles que son en su totalidad carbón.
• Disolución: a veces no encontramos lo que es propiamente el organismo fósil si no que vemos la impresión que ha dejado este en la roca (antiguo sedimento), esto puede ser debido a fluidos que han cambiado de lugar las partículas que componían esa estructura.
• Deformación por procesos tectónicos: la morfología y geometría de algunas especies se conoce perfectamente pero es usual encontrar en la naturaleza un fósil con unas formas que no se correspondan con la especie, esto es debido a las fuerzas que actúan en la Tierra, ellas provocan deformaciones a las rocas y por lo tanto también a los fósiles que contienen estas.
• Relleno geopetal: es una estructura en la que han intervenido los procesos biológicos y los sedimentarios. Sencillamente se produce al rellenarse el hueco interior del fósil, parte por sedimento y parte por fluidos mineralizantes aunque también pueden verse diferentes tipos de sedimentos dentro del hueco. Esto puede ser una pista para conocer si los estratos que estamos viendo están en su posición original.

   

Paleoicnología:

Los rastros que han dejado los seres antiguos a lo largo de su vida se llaman icnofósiles. Se llaman también estructuras etológicas o biogénicas. Estas impresiones en las rocas se consideran también fósiles, aunque no sean propiamente restos de un ser antiguo, si no de su actividad. Son muy útiles para conocer la forma de vida de los seres antiguos. Muy raras veces se encuentra el ser y la huella juntos. Por ejemplo un trilobite dejando detrás de sí una huella de locomoción. Más normal es encontrar el trilobite por una parte y en otra zona huellas de trilobite (cruziana).

Cuando en una roca sedimentaria no se observa estratificación puede ser debido a la actuación de seres que vivían dentro de ese sedimento, resolviéndolo cada vez que se movían. A este movimiento del sedimento debido a seres vivos se le llama bioturbación. Cuando los seres excavan un sustrato ya consolidado se llama bioerosión. También los biodepósitos son icnofósiles, por ejemplo los llamados coprolitos.

Existen otro tipo de estructuras que se originan por la actividad orgánica y a la vez por la sedimentación, por eso se llaman estructuras órgano sedimentarias. Por ejemplo los estromatolitos. Al ser una estructura a caballo entre lo biológico y lo sedimentario se estudian a la vez por estratígrafos y paleontólogos.

 

Sistemática o taxonomía:

Es la parte de la paleontología que se encarga de estudiar la diversidad de los seres antiguos y de su agrupamiento para entenderlos mejor. La especie es la primera categoría para analizar los seres. Especie es un grupo de individuos potencialmente interfecundos y aislados reproductivamente de los demás grupos. Se habla de subespecie cuando se trata de una población o grupo de poblaciones que tiene ciertas diferencias genéticas con la especie, pero no se ha pasado el umbral de la infecundidad. La subespecie se puede considerar el germen de una nueva especie. En una localidad dos subespecies de la misma especie no se encuentran nunca en el mismo nivel estratigráfico.

Genero: agrupa una o varias especies semejantes y relacionadas.

Existen siete categorías taxonómicas: REINO - FILO - CLASE - ORDEN - FAMILIA - GENERO - ESPECIE

 

Formas de crecimiento y adaptación en los organismos

El estudio de restos fósiles y también la observación de seres vivos actuales ha podido determinar una serie de formas de crecimiento que a continuación detallaremos:

• Acrección de material sobre partes existentes: la presentan los animales con concha externa, por ejemplo los braquiópodos. Esta forma de crecimiento se puede intuir gracias a las líneas que presenta la concha. Leves cambios con la ontogenia.
• Adición de partes nuevas: la presentan los equinodermos, se trata de ir añadiendo partes nuevas al esqueleto.
• Muda: consiste en el desprendimiento del exoesqueleto dejando al exterior las partes blandas del animal hasta que se forma un nuevo exoesqueleto. Esta forma de crecimiento conlleva un gran gasto de energía y también un mayor cambio ontogenético. Las tres cuartas partes de los animales actuales presentan esta forma de crecimiento. Ejemplo, los artrópodos.
• Modificación: al ir creciendo el hueso, este va modificando su forma, por ello presenta un gran cambio ontogenético. Ejemplo, los vertebrados.

También se debe tener en cuenta la velocidad del crecimiento. Si las diferentes partes del ser vivo crecen a la misma velocidad, se trata de crecimiento isométrico (tipo de crecimiento raro). Si diferentes partes crecen de forma desigual sería un crecimiento anisométrico.

Los seres vivos se adaptan haciendo ajustes en su organismo, el que sobrevive es el que mejor se adapta. La evolución es consecuencia de la adaptación. Hay una relación entre la forma del organismo y la función que realiza esta. Se estudian mecanismos en organismos actuales para poder saber como podían funcionar los organismos del pasado.

El estudio del crecimiento en paleontología permite determinar a algunos fósiles como relojes absolutos ya que presentan líneas de crecimiento diurnas y nocturnas, influyen también los ciclos lunares. Permite saber el número de días que tenía el año en aquella época.

Existen dos modos de crecimiento de una población, directamente influyen las condiciones ambientales:

• Estrategia de la R: propia de especies oportunistas, suelen tener poco tamaño. Aprovechan para su desarrollo un momento en el que las condiciones son desfavorables para el resto de las especies. Se desarrollan rápidamente, gran tasa de natalidad, pero también desaparecen con rapidez. Emplean casi toda su energía en reproducirse. Ej: algunas especies de braquiópodos.
• Estrategia de la K: propia de especies en equilibrio con su ambiente. Viven en zonas estables con unas condiciones adecuadas para la vida. La tasa de natalidad es baja, emplean su energía en la adaptación al medio. El número de individuos de la población es más o menos constante.

Paleoecología

La palecología estudia como se interrelacionaban los organismos del pasado con su ambiente.

Definiciones relacionadas con la paleoecología:

• Ecosistema: lugar de la Tierra más todos los seres que viven en él. Ej: charco, tronco, isla, etc.
• Hábitat: es el medio ambiente que caracteriza un ecosistema.
• Nicho ecológico: es el lugar donde el organismo encuentra las condiciones perfectas para su vida.
• Biomasa: cantidad de materia viva que hay en un ecosistema.

Un ecosistema es más equilibrado cuanto mayor sea el número de especies que viven en él. En zonas de latitud elevada el número de especies es menor que en zonas de latitud baja. En zonas marinas la profundidad es el factor clave, a menor profundidad la biodiversidad es alta pero según vamos profundizando, el número de especies se reduce.

Los animales que viven en el medio marino se llaman bentónicos, dentro de estos se pueden hacer diferencias según el lugar en donde vivan:

• Viven sobre el fondo: epibiontes.
• Viven enterrados en el fondo: endobiontes.
• Viven nadando: nectónicos.
• Viven flotando: planctónicos.
• Viven cerca del fondo: nectobentónicos.
• Dentro de los organismos que viven en el fondo marino se pueden diferenciar los que están ligados al fondo con pequeña capacidad de movimiento (vágiles) y los que están ligados al fondo pero no tienen capacidad de movimiento (sesiles).

Cuando se estudia una paleocomunidad, no se encuentran todos los seres que la constituían ya que mucho de ellos no fosilizaron, por ejemplo los de muy pequeño tamaño o lo que no tenían partes duras. También decir que toda comunidad o ecosistema tiene al menos un depredador, y es raro que este fosilize con los demás miembros de la comunidad. Por esto existen diferentes modelos para interpretar una comunidad del pasado, para intentar acercarse a la realidad que se dio cuando vivían esos organismos. Vamos a ver dos:

Modelo holístico o global: consiste en analizar lo que encontramos y añadir lo que nosotros suponemos que falta. Ejemplo, vemos un animal perforado pues añadimos un animal perforador. Si no encontramos un predador, incluiremos uno.

Modelo del promedio temporal: trata del tiempo necesario para la formación de una asociación fósil. La velocidad de sedimentación influye en gran medida ya que si esta es lenta, se acumularán diferentes comunidades en una misma capa pero si es rápida hay una separación entre comunidades. Tenemos que tener en cuenta que un estrato puede representar muchos años o pocos. El espesor de un estrato no está en relación directa con el tiempo, uno de un metro de potencia puede representar más años que otro de 3 metros y viceversa.

Con el paso del tiempo, los sedimentos se van consolidando, expulsando el aire entre partículas, etc. Esto produce una compactación y por tanto un acercamiento de los organismos enterrados.

Factores ambientales como la temperatura, salinidad del agua, luz, oxigenación del medio y condiciones del sustrato son claves para que se desarrollen o no seres vivos, la morfología de estos viene dada por los valores de los parámetros anteriores.

Fósiles de facies

Se habla de biofacies cuando los fósiles dan un aspecto característico a una roca. Los fósiles de facies informan sobre las condiciones ambientales que existían en la época en la que se formó la roca. Los fósiles de facies eran organismos estereobiontes es decir no soportaban cambios ambientales, por eso nos indican un medio determinado. Los euribiontes son los que soportaban cambios por eso no nos sirven como fósiles de facies.

 

La evolución orgánica

Es el proceso por el que la vida ha cambiado a lo largo del tiempo. Existen básicamente tres modalidades básica de evolución:

• - División: se trata de una población que se va dividiendo en subpoblaciones.
• - Evolución filética: cuando toda la población cambia en bloque, se puede producir de varias formas.
• - Evolución cuántica: desplazamiento de una población en desequilibrio desde una zona adaptativa a otra en la que alcanza un nuevo equilibrio, proceso que tiene lugar a través de un intervalo de preadaptación.

   

El proceso por el que surge una nueva especie se llama especiación y se puede producir de dos formas diferentes:

• Anagénesis: cambio en bloque de una población que con el tiempo pasa a ser una especie diferente. Es simpátrida por que se produce sin cambiar de lugar.
• Cladogénesis: se produce al quedar una parte de la población separada del resto y como consecuencia evolucionar de forma diferente, por ejemplo debido al medio ambiente. Sería una especie alopátrida ya que se produce en un lugar diferente.

 

Equlibrio puntuado (Puntualistas)

Los paleontólogos puntualistas creen que la evolución no es algo gradual. Según ellos, los organismos tienen una morfología determinada hasta un momento en el que cambia. Es decir hay fases de inestabilidad que producen cambios. Para ellos un cambio en un organismo no tiene relación con la adaptación si no que a partir del cambio empieza una adaptación. Más información en: Eldredge & Gould (1972). Punctuated equilibria: An alternative to phyletic gradualism.

 

Niveles de evolución orgánica según Goldschmidt (1940)

• Microevolución: se produce en el interior de una población, da lugar a subespecies. Son callejones sin salida según Goldschmidt.
• Macroevolución: cambios que se producen en las categorías de especie en adelante., sería la verdadera evolución orgánica.

 

Velocidad de evolución

Se puede referir al número de taxones que aparecen en un tiempo determinado o al ritmo con el que van cambiando los caracteres morfológicos.

 

Modelos de evolución

• Radiación adaptativa: se trata del desarrollo rápido de una línea filética. Se puede producir como consecuencia de la aparición de nichos ecológicos debidos a una extinción. Ejemplo: cuando los mamíferos ocuparon el hueco que dejaron los grandes reptiles (reemplazamiento ecológico).
• Convergencia: cuando grupos de diferente filo desarrollan morfología parecidas debido a la adaptación a un mismo ambiente.

 

Extinciones

Es la muerte de todos los individuos de una especie. La muerte de un grupo de individuos puede estar en relación con la progresión de otros, es lo que se llama hipótesis"Reina Roja", la mejora de uno es a expensas de otro.

Las extinciones normales o de fondo, son las que se producen en todos los grupos de organismos a lo largo de toda la historia. Cuando desaparecen muchas formas distintas de grupos diferentes es lo que se llama extinción en masa o mayor. Hay tres tipos de extinciones en masa o mayores:

• Extinción gradual en masa: es simplemente un aumento de la velocidad en que se producen extinciones normales.
• Extinción escalonada en masa: se produce en momentos, escalones que pueden estar próximos o separados en el tiempo pero no más de 100.000 años.
• Extinción catastrofista: se trata de un acontecimiento global que afecta de manera instantánea a gran cantidad de especies.

Causas de las extinciones en masa:

• Cósmicas o astrofísicas: existen hipótesis que se basan en la posibilidad de que cuerpos estelares como los meteoritos o asteroides chocaran contra la Tierra produciendo grandes terremotos, entre otras catástrofes, que habrían producido la extinción de un gran número de especies. Estas teorías se apoyan en la existencia de una capa muy fina, unos tres milímetros, con un alto contenido en iridio, un metal que en la Tierra no se haya en gran cantidad pero si en otros planetas. Lo que podría hacernos suponer una lluvia de meteoritos que pudo producir la extinción de los dinosaurios, entre otros muchos organismos. Este nivel enriquecido en iridio marca el límite entre el Cretácico y el Terciario y lo podemos observar en varios lugares de España, como por ejemplo en Zumaia -Guipúzcoa o en Caravaca de la Cruz - Murcia .También se encontraron cerca de este nivel microtectitas que son unas pequeñas esferas de cuarzo formado como consecuencia de unas presiones muy elevadas, muy alejadas de las presiones que necesita el cuarzo común para formarse.
• Terrestres: Cambios en el nivel de mar (regresiones y transgresiones), cambios climáticos, vulcanismos generalizados pueden generar extinciones. Estas causas estarían en relación gracias a la tectónica de placas.

 

Agrupación de las especies en categorías sistemáticas mayores

Para la agrupación de las especies en categorías taxonómicas mayores, se crean las escuelas sistemáticas, las cuales son el modo fundamental para agrupar organismos, existen tres escuelas:

Escuela evolutiva clásica o ecléptica: basa el agrupamiento en el parentesco y la morfología. Los resultados se establecen en un árbol filogenético o filograma, en el que verticalmente se representa el tiempo y horizontalmente la divergencia morfológica.

Escuela cladista o sistemática filogenética: es la que más se usa, basa su clasificación en el parentesco. En un grupo a clasificar diferencia entre caracteres primitivos compartidos y caracteres heredados derivados. Son estos últimos los que darán lugar a la clasificación. Se basa en que dados tres taxones, dos de ellos estarán más emparentados entre sí que cualquiera de ellos con el tercero, por lo que hay que tener tres taxones mínimo para hacer la clasificación.

Escuela fenética o taxonomía numérica: utiliza solo la morfología para clasificar, pretende ser lo más objetiva posible.

 

Paleobiogeografía

La paleobiogeografía estudia la distribución en el planeta de los organismos del pasado. Antiguamente la gran dispersión de algunas especies se pensaba que era debida a puentes intercontinentales, hace ya tiempo que esa idea se desecho y fue dando paso a la tectónica de placas como base para entender la distribución de los organismos en la Tierra.

Existen dos escuelas en la biogeografía histórica, la dispersalista, que cree que los organismos se dispersan, colonizando nuevas áreas y la movilista, para esta última las áreas son las que se mueven llevando consigo a los organismos.

 

Veamos como ha cambiado la geografía de la Tierra en los últimos 514 millones de años:

 

 

Bioestratigrafia

La estratigrafía estudia las rocas estratificadas, su clasificación en unidades ordenadas y su interpretación histórica. Unidades más utilizadas:
- Litoestratigráficas, basadas sobre las características litológicas
- Bioestratigráficas, basadas sobre el contenido fósil
- Cronoestratigráficas, basadas sobre el tiempo de formación

La bioestratigrafía, utiliza el contenido fósil de los estratos para interpretar la secuencia histórica. Se basa en:
- Irreversibilidad de la evolución.
- Organismos fueron contemporáneos de los materiales que engloban sus fósiles (hay excepciones).
- Permite la ordenación temporal de los fenómenos geológicos.

Para un uso bioestratigráfico no todos los fósiles son útiles, si que lo son los fósiles de facies y los fósiles guía.

Fósiles guía, fósiles característicos o index fossils. Deben pertenecer a estirpes con evolución rápida (por tanto con corta duración temporal) y tener amplia distribución geográfica en facies variadas (deberían ser también abundantes y fácilmente reconocibles).

Los fósiles de facies indican un paleoambiente.

Estos fósiles ayudan a correlacionar sucesiones estratigráficas que puede realizar el geólogo en diferente lugares.

 

 

 

Libros de relacionados

 

Meléndez, B. 1999. Tratado de Paleontología, Textos Universitarios, nº 29. CSIC, Madrid, 457 pp.

Stearn, C.W. & Carroll, R.L. 1989. Paleontology: The Record of Life. John Wiley & Sons, Inc., 453 pp. 1. Fossils.

Raup, D.M. & Stanley, S.M. 1978. Principles of Paleontology, Second Edition. W.H. Freeman and Company, San Francisco, 481 pp. 1. Preservation and the fossil record.

Thenius, E. 1973. Fossils and the life of the past. The English Universities Press Ltd. London, Springer-Verlag, New York, Heidelberg, Berlin, 194 pp.

Briggs, D.E.G. & Crowther, P.R. (Eds.). Palaeobiology - A synthesis. 1990. Blackwell Science, 583 pp. Taphonomy of Fossil-Lagerstätten.

Foote, M. & Miller, A.I. 2007. Principles of Paleontology. Third Edition. W.H. Freeman and Company, New York, 354 pp.

Hennig, W. 1966. Phylogenetic Systematics. University of Illinois Press, 263 pp.

Sokal, R.R. & Sneath, P.H.A. 1963. Principles of Numerical Taxonomy. W.H. Freeman and Company, 359 pp.

 

 

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