¡Dejadme vivir! Geología, Paleontología, Ecología, Educación.

Enrique Gil Bazán.
Doctor en Ciencias Geológicas (Paleontología).
Dpto. Biología y Geología. IES Ramón y Cajal (Zaragoza)
Consejería de Educación, Universidad, Cultura y Deporte. Diputación General de Aragón.
Zaragoza, Aragón, España.

lunes, 27 de abril de 2015

Los arrecifes coralinos jurásicos de Arroyo Cerezo, en el Rincón de Ademuz (Valencia).


Arrecife coralino actual.
     Son bien conocidos por su estado de conservación y espectacularidad los arrecifes fósiles de  Jabaloyas, en la provincia de Teruel. Y en la lindante comarca valenciana del Rincón de Ademuz también se han  descubierto y estudiado, en concreto junto a la población de Arroyo Cerezo, restos bien conservados de arrecifes coralinos, también del Jurásico superior.
Posición de la isla Iberia en el mar del Tetis jurásico.(.)
     Hace más de 150 millones de años  la isla que denominamos ahora como Iberia,  se situaba en el lado oeste del famoso mar del Tetis, abierto hacia el este, y próxima a la apertura del Atlántico norte, separando los actuales continentes europeo y americano. Durante muchos millones de años las subidas y bajadas del nivel del mar, relacionadas con los cambios climáticos de entonces, permitieron el avance y retroceso de la línea de costa jurásica, con el consiguiente depósito de materiales carbonatados en su fondo y la proliferación de organismos capaces de construir estructuras arrecifales bien desarrolladas debido al clima tropical reinante.
 
Situación geográfica de Arroyo Cerezo
 en el Rincón de Ademuz (Valencia).
 
     A juzgar por los arrecifes de coral actuales, la construcción carbonatada de los mismos se debe a la simbiosis entre corales  y algas, que facilita la formación del propio esqueleto coralino. Teniendo en cuenta que los factores limitantes de su formación son la temperatura y la luz  (tropical para el primero y la existente a no más de 30 metros de profundidad para el segundo),   los arrecifes fósiles representan unos excelentes y fiables indicadores paleoecológicos.  Además, una característica a reseñar de estos arrecifes es que en la formación de su esqueleto calcáreo también intervinieron  otros organismos además de los propios corales, sobre todo esponjas calcáreas (estromatopóridos) y cianobacterias.

Barranco de Arroyo Cerezo. En la ladera norte, la de la izquierda de la imagen,
 es en la que afloran los arrecifes jurásicos.
     Aunque la conservación de estos pináculos recifales es buena hay cierto nivel de rotura en los mismos debido a dos procesos de diferente naturaleza. Por un lado la acción mecánica del oleaje, y por otro una posible bioerosión debida a la acción de otros organismos, como moluscos bivalvos. Los numerosos fragmentos coralinos fijados entre ellos por la acción de las cianobacterias se consolidan y fijan como gran estructura por relleno de sus huecos con material carbonatado precipitado de un visible color amarillo.

Vista parcial de los arrecifes de Arroyo Cerezo.
 Encima de la palabra "Arrecifes" un pináculo recifal (ver la escala vertical con la referencia
 de una persona a modo de escala). Por encima de los pináculos los niveles de oolitos,
 y más arriba, de oncolitos. (.)
Vista general del corte de materiales jurásicos donde se localizan los pináculos de arrecifes.
    
Pináculos coralinos formados por corales y esponjas calcáreas. (.)
     Si se observa la vertiente norte del barranco de Arroyo Cerezo se distinguen varios altos pináculos recifales (de hasta 8 m), resultado del ascenso paulatino del nivel del mar, lo que facilitó su gran crecimiento  vertical. Cubriendo estos pináculos hay también depósitos carbonatados en estratificación horizontal aparente resultado de la diagénesis de arenas carbonatadas formadas por oolitos, es decir, partículas milimétricas formadas por precipitación carbonatada entorno a un núcleo, originadas en un medio sedimentario agitado como el de una zona de oleaje costero. Más arriba de la serie, al límite del barranco, los niveles calcáreos están formados por acumulaciones de oncolitos, es decir, partículas esferoidales de hasta 5 cm de tamaño formadas por láminas concéntricas de cianobacterias alrededor de un núcleo carbonatado.
 

(.)

Vista parcial de los pináculos arrecifales de Arroyo Cerezo.
 Ángel Zaragoza Luz nos da una idea de sus dimensiones.
 

     A finales del Jurásico y comienzos del Cretácico se continentaliza la zona por retirada de la línea de costa, quedando registro sedimentario y fósil de tipo continental, como los restos de dinosaurios de Riodeva y Aras de Alpuente. Durante el Cretácico superior vuelve el mar con depósitos marinos. El relieve actual, corresponde  a la incisión lineal producida por  una importante red de drenaje que actúa sobre materiales mesozoicos y cenozoicos fuertemente deformados. Esta deformación no es puntual sino que se genera en diferentes episodios tectónicos ocurridos en el transcurso de la Orogenia Alpina desde finales del Cretácico.

Nota: Las imágenes marcadas en su pie de figura con el signo (.) han sido modificadas de:

2015. Santisteban, C; Aurell, M; Bádenas, B. Arroyo cerezo: Arrecifes y arenas blancas tropicales de finales del Jurásico. Texto divulgativo del Geolodía 15 (Valencia). 8 págs. Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT). 

martes, 21 de abril de 2015

Apuntes básicos para clasificar micromamíferos.


Mandíbula fósil de roedor.
 
     El término coloquial “micromamífero” es utilizado por naturalistas y paleontólogos para designar con él  a mamíferos de pequeño tamaño. Se incluye en él a los organismos pertenecientes a los órdenes de Quirópteros, Insectívoros, Roedores y Lagomorfos. No se incluyen otros mamíferos que por su pequeño tamaños también podrían denominarse micromamíferos pero que pertenecen a otros órdenes jerárquicos de organismos.
     Como para el resto de los mamíferos, los elementos anatómicos más importantes para su clasificación pertenecen al esqueleto craneal, y en especial las piezas dentarias. En ellas se reflejan las variaciones morfológicas y biométricas que los diferentes taxones han podido experimentar a lo largo del tiempo, reflejando así linajes evolutivos relacionados u originados por cambios en los paleoecosistemas. La clasificación dentaria de los mamíferos se basa en el modelo dentario de Osborn, aunque algunos de los grupos que aquí se exponen no se ajustan al mismo.
Modelo de molar tribosfénico de Osborn: los molares inferiores, más rectangulares por lo general, tienen los nombres de sus cúspides terminados en "ido": protocónido, por ejemplo.. Los molares superiores son de corona más cuadrada.
   
     Los grupos principales de  estos pequeños mamíferos presentan una fórmula dentaria de incisivos, caninos, premolares y molares así: I,C,PM,M/I,C,PM,M = 1003/1003, excepto para los lagomorfos que es 2033/1023, por ser duplicidentados, es decir, con doble fila de incisivos en el maxilar y con  premolares.


 
     Los micromamíferos son especialmente sensibles a los cambios ambientales, detectándose a través de sus asociaciones faunísticas todo tipo de modificaciones paleoecológicas que se hayan producido a lo largo del tiempo. Desde un punto paleoambiental y bioestratigráfico, los que  menos información ofrecen son los quirópteros, siendo los órdenes restantes los que permiten realizar precisiones paleontológicas interesantes.
     Las familias y géneros de micromamíferos más representativos de esos tres órdenes son los siguientes:
 
1.- Orden INSECTIVORA.
     Presentan dentición rizodonta y lofodonta, formada por lofos o crestas transversales. Sus piezas dentarias se ajustan al patrón del molar tribosfénico de Osborn. Existe registro fósil desde el Cretácico superior.
1.1.-  Familia SORICIDAE.
     Dentición rizodonta, braquidonta, y lofodonta. Con pigmentación roja dentaria en algunos taxones. Especial característica en la forma  del cóndilo articular de la mandíbula, siendo ese uno de los rasgos característicos para su clasificación.


     Género Sorex. Dentición puntiaguda con extremos coloreados de rojo.
 
Mandíbula de Sorex sorex. Nótese las puntas rojizas de los dientes.

 
2.- Orden RODENTIA.
     Micromamíferos simplicidentados. Se conocen  restos fósiles desde el Paleoceno. De los roedores destacan tres familias muy útiles en las reconstrucciones paleoambientales y la obtención de datos bioestratigráficos.
2.1.- Familia ARVICOLIDAE.
    Familia muy diversificada  en géneros y especies, sus taxones son utilizados en paleontología con criterio  de diferenciación bioestratigráfica y cronoestratigráfica a lo largo de todo el  Pleistoceno.  Con dentición arrizodonta (sin raíces), e hypsodonta, es decir, con la corona dentaria muy alta, su estructura no se ajusta al molar tribosfénico de Osborn. Presentan elementos morfológicos reflejados en su superficie oclusal  que requieren para su estudio el uso de una terminología dentaria especial.

      Se utiliza para la clasificación de especies de esta familia el primer molar inferior, M1, pues es la pieza donde quedan reflejadas las variaciones biométricas y morfológicas que les distingue de otras. En ocasiones también se usa el tercer molar superior, M3.
      Algunos géneros significativos de esta familia son:
 
      Géneros Mimomys/ Arvicola.
 
     Rizodonto el primero y arrizodonto el segundo, son  arvicólidos  de gran talla dentaria, presentando su M1 tres triángulos cerrados en superficie oclusal.
 
M1 inferior de Mimomys.



Mandíbula derecha con M1,
 M2 y M3 de Arvicola.
    
     Género Terrícola.

     Dentición arrizodonta con M1 provisto de tres triángulos cerrados, presentando confluencia entre los triángulos T4 y T5, formando el denominado “rombo pitymyano”.
 
Terricola subterraneus. 1,2,3,4: M1 inferiores derechos.


     Género Microtus.
 
     Dentición arrizodonta con M1 provisto de cinco triángulos cerrados con asimetría variable de los triángulos labiales respecto a los linguales.

M1 inferior derecho de Microtus.
Triángulos T4 y T5 alternos.


2.2.- Familia MURIDAE.
     Dentición rizodonta, braquidonta y bunodonta. Su estructura dentaria no se ajusta al molar tribosfénico de Osborn, presentando una superficie oclusal en todos sus molares con numerosas cúspides. Son válidas todas las piezas dentarias para su clasificación.
       Género Apodemus.
 
Dientes de múridos. La línea blanca
 horizontal representa 1 mm.

Apodemus sylvaticus: 1,2: M1 inferiores; 3,4: M1 superiores;
5,6: M2 superiores; 7,8: M2 inferiores. 
 
2.3.- Familia CRICETIDAE.
     Dentición rizodonta, braquidonta y bunodonta. Su estructura dentaria se ajusta al molar tribosfénico de Osborn. Son válidas también todas las piezas dentarias para su clasificación.
       Género  Allocricetus.
 
M1 inferior de Allocricetus.
Allocricetus bursae.
1,2: M1 inferiores; 5,6: M3 inferiores.

3.- Orden LAGOMORPHA.
     Son duplicidentados con dentición arrizodonta e hypsodonta que no se ajusta al molar de Osborn. Con dobles incisivos en el maxilar y sencillos en la mandíbula, los molares superiores se caracterizan por presentar dos lóbulos alargados y los inferiores aplanados. La pieza dentaria más útil para la clasificación es el  tercer premolar superior, PM3.
      Géneros Lepus (liebre), y Oryctolagus (conejo).
 
Cráneo de Oryctolagus. Nótese el doble incisivo del maxilar.
 
Doble incisivo superior en lagomorfos.
 
 
 
 
 

domingo, 19 de abril de 2015

La extinción masiva de los dinosaurios a finales del Cretácico y la diversificación de mamíferos.


  


 
     Hasta hace pocas fechas se relacionaban los dos fenómenos. La gran y muy conocida extinción de los dinosaurios de hace 65 ma (millones de años) se vinculaba a la aparición posterior de los grandes grupos de mamíferos que conocemos hoy en día, debido al estudio de sus abundantes yacimientos y  fósiles. A pesar de ser la finicretácica una de las extinciones porcentualmente menos importantes que ha  sufrido la vida en la Tierra, resulta ser la más conocida por culpa de los mediáticos  grandes reptiles.
     Sin embargo, de la evolución basal de los mamíferos, es conocido, como mucho, el hecho de que aparecieron a finales del Triásico, primer período del Mesozoico, y que casi no evolucionaron y diversificaron hasta el Cenozoico, estando representados durante todo el Mesozoico por un tipo de ratas grandes con dentición insectívora. El cómo pudieron esos mamíferos sobrevivir a la extinción cretácica, junto a las aves, y diversificarse enormemente después son preguntas que no tienen por ahora una clara respuesta. Puede haber ocurrido infinidad de cosas.
     Lo que sí se sabe es que las más de 4500 especies conocidas actualmente de mamíferos surgen en dos fases diferentes y bien distantes en el tiempo.

 
     Genetistas y paleontólogos, con la eficaz ayuda de informáticos, han establecido las relaciones de parentesco entre las especies de mamíferos con el fin de establecer un modelo de árbol filogenético de los mamíferos. Los 40 órdenes de mamíferos que se conocen hoy  aparecieron y se diversificaron entre hace 100 y 80 ma, coexistiendo pues con los dinosaurios hasta los 65 ma que se extinguen estos últimos por completo. La influencia del gran meteorito destructivo que acaba con la vida de los grandes reptiles a finales del Cretácico y otros grupos, como los invertebrados ammonites, les deja “indiferentes”, al parecer, a los mamíferos.Traspasados 15 ma después del famoso límite Cretácico/Terciario, conocido como K/T, se produce la segunda gran expansión de los mamíferos, apareciendo entonces los cientos de familias que se conocen de los mismos hasta llegar a las 4557 especies actuales. Este fenómeno de diversificación se produce a partir del Eoceno, y se continúa durante el Oligoceno y Mioceno. Esta amplia diversificación de mamíferos coincide con otro acontecimiento paleoclimático  producido  durante el Eoceno:  se tiene constancia de un gran incremento de la temperatura terrestre durante ese período, de hasta 13ºC más alta que la actual,  lo que favoreció diversos procesos de cambios paleoambientales drásticos que debieron incitar a una serie de adaptaciones en los organismos que, a su vez, estimularon procesos evolutivos en sus grupos troncales.
     Por tanto, un gran calentamiento global producido hace casi 55 millones de años hizo que los muchos grupos conocidos hoy en día de mamíferos aparecieran sobre la Tierra, sin que se pueda relacionar este episodio con la extinción de los dinosaurios de hace 65 ma.
 
 

miércoles, 15 de abril de 2015

Los isótopos del oxígeno en la determinación de paleotemperaturas.



Foraminíferos.
     La ciencia ha demostrado  que la temperatura del planeta ha ido cambiando a lo largo de los tiempos geológicos. Esto se ha debido a varios factores relacionados con los ciclos de Milankovitch, como la proximidad o lejanía de la Tierra al Sol, la excentricidad de la órbita terrestre, o el ángulo que forma el eje de la Tierra con el plano de giro de la misma alrededor de nuestra estrella. Además, otros factores como los determinados por la tectónica de placas en relación con la cambiante posición de los continentes ha sido determinante para que la Tierra disfrutase, en general,  de uno u otro clima a lo largo de su historia.
 
 
     Se han realizado estudios y obtenido datos fiables para gran parte de los 570 millones de años que comprende el Fanerozoico, episodio en el que han aparecido y diversificado todos los grupos de organismos que se conocen. Pero para relacionar y conocer la dimensión y origen diverso del cambio climático actual es necesario adentrarse en las condiciones climáticas reinantes durante los 2,5 millones de años últimos, es decir, durante el Cuaternario. Esas han sido muy variadas y complicadas, y por lo que se sabe ahora,  distan mucho de las simples y tradicionales glaciaciones Donau, Günz, Mindel, Riss y Würm, y sus respectivos episodios interglaciales, que han servido como referencia durante la segunda mitad del siglo pasado.
      Además de otras técnicas aplicadas tan importantes como ésta en la obtención de paleotemperaturas, uno de los mejores controles se ha obtenido con el estudio y aplicación en geología de los isótopos del oxígeno. Este elemento presenta tres isótopos (elementos con diferente número de neutrones que de protones en su núcleo atómico) que son el O16, O17 y O18, siendo  el O16 casi el 99% del total, y el O17 casi imperceptible en cuanto a la cantidad  respecto a los otros dos. Pues bien, se ha demostrado que las temperaturas del planeta en el pasado, y sus variaciones, tienen que ver con la relación que hay entre el O18 y el O16. La relación O18/O16 (en las figuras aparece como &O18) ha variado según  la temperatura imperante, siendo mayor esta relación cuanto  más baja sea la temperatura. Este fenómeno se ha observado realizando estudios en las conchas carbonatadas de los foraminíferos marinos planctónicos (minúsculos protozoos de vida planctónica y/o bentónica), y en las capas de  hielo en los polos.
 
    
     El O18 es más pesado que el O16. Por esa razón, durante los períodos de mucho frío las moléculas de agua en las que el oxígeno que interviene es el O16 (H2O16) pasan más fácilmente a la atmósfera, por evaporación desde la superficie marina, que las moléculas de agua con O18 (H2O18), que queda “atrapada” en el resto de la masa marina. Esta agua (H2O18) va a ser utilizada por los foraminíferos en la fabricación de su concha carbonatada por absorción de sales, por lo que ese caparazón tendrá oxígeno 18 en mayor proporción que el que cabría esperar respecto al oxígeno 16. Por tanto, estudiando el tipo y proporción de oxígenos englobados en las conchas de los foraminíferos enterrados en el fondo marino tras su muerte, y recogidos miles de años después ya fosilizados, podremos interpretar, con un cierto margen de error, la temperatura reinante en la Tierra cuando esos organismos vivieron. Si la proporción de O18 respecto al O16 disminuyera de forma considerable,  se podría deducir un aumento de temperaturas. De esta manera podemos confeccionar gráficas que reflejen alternancias de sucesivos períodos “fríos” y “cálidos” en el planeta.  Por otro lado, las moléculas de agua con O16 que se evaporan desde la superficie marina, y que debido a la circulación general atmosférica pueden precipitar más tarde en forma de nieve en zonas de acumulación de hielo, incrementarán la proporción de O16 respecto al O18 de esas masas de agua helada, lo que se relacionaría entonces  con  períodos fríos. Con la información obtenida con el uso de los isótopos del oxígeno, tanto en las masas de hielo como con los fósiles de foraminíferos, han podido detectarse hasta 102 episodios fríos y cálidos alternantes durante los últimos 2,5  millones de años.

jueves, 9 de abril de 2015

Apuntes de geotermia: algunos conceptos básicos.

Fumarolas en san Miguel, (Islas Azores).



     No es frecuente ver en nuestros alrededores las denominadas “centrales geotérmicas”. No tenemos esa suerte. Las condiciones geológicas que se precisan para poder obtener energía de las entrañas terrestres son muy concretas y especiales, sobre todo para un uso masivo de este tipo energético. Sin embargo, los recientes estudios sobre sus sistemas de obtención permiten tener expectativas, aplicando nuevas tecnologías, de realizar instalaciones sostenibles y poco impactantes sobre el entorno que permitan un uso más generalizado, aunque sea doméstico, de este recurso geológico.
     Lugares especiales como Islandia o las Islas Azores son pioneros en la obtención de energía geotérmica debido a que esas islas se localizan en zonas estratégicas desde un punto de vista geológico. La experiencia obtenida en estos sitios, y el desarrollo tecnológico necesario, sin duda permitirán en un futuro no muy lejano la implantación de sistemas de aprovechamiento de la energía del subsuelo, además de ser totalmente respetuosos con la naturaleza.
      Mientras llega esa situación puede ser interesante revisar y controlar algunos de los conceptos básicos que se emplean ya en temas relacionados con la geotermia moderna.
1.- Concepto de geotermia.
     La geotermia es en la actualidad uno de los campos de estudio en pleno desarrollo por lo que genera una nomenclatura y bases de funcionamiento propios.  La energía geotérmica es la energía calorífica que se transmite desde zonas profundas de la Tierra hacia el exterior de la corteza terrestre. Es una fuente de energía renovable, sostenible y  “casi” infinita. Engloba el calor almacenado en rocas, suelos y aguas subterráneas, pero no en aguas superficiales del planeta.
 
2.- Gradiente geotérmico.
     Este término se refiere al incremento de temperatura que se consigue con la profundidad terrestre. El gradiente térmico normal (GTN) oscila entre 2,5º y 3º cada 100 metros de profundidad. Las zonas con gradiente térmico anómalo se sitúan en zonas geológicamente activas del planeta. Este gradiente suele ser más alto en zonas volcánicas,  márgenes activos y zonas de rift, siendo inferiores en áreas de apilamiento de estructuras en cobertera  o zonas cratonizadas estables. El flujo de calor que se transmite hacia la superficie se mide en  mW/m2.
 

Central geotérmica en san Miguel (Islas Azores).
 
3.- Fluido geotérmico.
     Se refiere al fluido acuoso empleado para extraer eficazmente el calor de las rocas del subsuelo mediante sondeos, sondas geotérmicas, o colectores horizontales, lo que permitirá utilizar directamente el suministro calorífico obtenido.
 
4.- Recurso geotérmico.
     Es la fracción de de energía geotérmica que puede ser técnica y económicamente aprovechada. Incluye desde el calor acumulado en horizontes superficiales del suelo hasta el almacenado en zonas profundas de la corteza terrestre. Los tipos de recursos se clasifican en función de su valor térmico o entalpía.
 
       4.1.- De alta entalpía (T > 150º)
       Constituidos por una mezcla de agua y vapor, se usan para generar electricidad. Se encuentran a profundidades de 1500 a 3000 metros con un gradiente geotérmico alto, o normal a más de 4000 metros.
 
       4.2.- De media entalpía (T entre 100º y 150º).
         Se usan en calefacciones y refrigeraciones en áreas urbanas e industriales. Se localizan en zonas de gradiente térmico alto a más de 2000 metros, o en cuencas sedimentarias a más de 4000 metros de profundidad.
 
     4.3.- De baja entalpía (T < 100º).
        Utilizados en sistemas de calefacción y climatización en áreas urbanas se localizan en zonas con gradiente geotérmico alto a profundidades que no superan los 1000 metros, o con gradientes normales entre 1500 y 2000 metros.
 
     4.4.- De muy baja entalpía (T< 30º).
        Corresponde a la energía térmica almacenada en las aguas subterráneas, a no más de 200 metros de profundidad. Su uso se centra en  sistemas puntuales de ventilación y refrigeración de locales o viviendas.
 
 
Instalaciones de la central geotérmica de san Miguel, en islas Azores.
 El impacto ecológico casi se reduce al impacto visual producido por el sistema de canalización del fluido
 que circula por los tubos metálicos.
 
5.- Concepto de yacimiento geotérmico.
     Es el espacio físico en zonas de la corteza terrestre con determinadas características geológicas de donde puede extraerse energía calorífica de forma viable, técnica y económicamente. Su clasificación se realiza según diferentes criterios: geológicos, modos de explotación y utilización, y habitualmente según el nivel térmico de los fluidos que contienen.