Ciencias de la Tierra

Figura 11.1: Grifo (izquierda) y Protoceratops (derecha).

Otro fósil recordó a los griegos los cuernos enroscados de un carnero. Los griegos los llamaron ammonites por el dios carnero Amón. Del mismo modo, las leyendas de los cíclopes pueden estar basadas en cráneos fosilizados de elefantes encontrados en Creta y otras islas del Mediterráneo. ¿Puedes ver por qué (Figura 11.2)?

Figura 11.2: Amonita (izquierda) y cráneo de elefante (derecha).

Muchas de las criaturas reales cuyos huesos se fosilizaron no eran menos maravillosas que las criaturas míticas que inspiraron (Figura 11.3). El pterosaurio gigante Quetzalcoatlus tenía una envergadura de hasta 12 metros. El dinosaurio Argentinosaurus tenía un peso estimado de 80.000 kg, ¡equivalente al peso de siete elefantes! Otros fósiles, como el trilobite y el amonite, nos impresionan por sus extrañas formas y su delicada belleza.

Figura 11.3: Kolihapeltis sp (izquierda) y Ammonite (derecha).

Objetivos de la lección

• Explicar por qué es raro que un organismo se conserve como fósil.
• Distinguir entre fósiles corporales y fósiles traza.
• Describir cinco tipos de fosilización.
• Explicar la importancia de los fósiles índice, y dar varios ejemplos.
• Describir qué es un fósil viviente.

Cómo se forman los fósiles

Un fósil es cualquier resto o rastro de un organismo antiguo. Los fósiles incluyen los fósiles corporales, que quedan cuando las partes blandas se han descompuesto, así como los fósiles traza, como madrigueras, huellas o desechos fosilizados (heces) (Figura 11.4).


Figura 11.4: Coprolito (desechos o heces fosilizadas) de un dinosaurio carnívoro.
El proceso por el que un organismo que estuvo vivo se convierte en fósil se denomina fosilización. La fosilización es un proceso muy raro: de todos los organismos que han vivido en la Tierra, sólo un pequeño porcentaje se convierte en fósil. Para ver por qué, imagina un antílope que muere en la llanura africana. La mayor parte de su cuerpo es devorado rápidamente por los carroñeros, y la carne restante no tarda en ser devorada por los insectos y las bacterias, dejando sólo huesos dispersos. Con el paso de los años, los huesos se dispersan y se fragmentan en pequeños trozos, convirtiéndose finalmente en polvo y devolviendo sus nutrientes al suelo. Sería raro que alguno de los restos del antílope se conservara realmente como fósil.

Figura 11.5: Concha fósil que ha sido atacada por una esponja perforadora.
En el fondo del océano, se produce un proceso similar cuando mueren almejas, ostras y otros mariscos. Las partes blandas se descomponen rápidamente y las conchas se esparcen por el fondo marino. Si las conchas están en aguas poco profundas, la acción de las olas pronto las tritura en trozos del tamaño de la arena. Incluso si no están en aguas poco profundas, las conchas son atacadas por gusanos, esponjas y otros animales (Figura 11.5).
Para los animales que carecen de conchas o huesos duros, la fosilización es aún más rara. Como resultado, el registro fósil contiene muchos animales con conchas, huesos u otras partes duras, y pocos organismos de cuerpo blando. Prácticamente no hay registros fósiles de medusas, gusanos o babosas. Los insectos, que son con mucho los animales terrestres más comunes, sólo se encuentran en raras ocasiones como fósiles. Dado que los dientes de los mamíferos son mucho más resistentes que otros huesos, una gran parte del registro fósil de mamíferos consiste en dientes. Esto significa que el registro fósil mostrará muchos organismos que tenían conchas, huesos u otras partes duras y casi siempre se perderán los muchos organismos de cuerpo blando que vivieron al mismo tiempo.
Debido a que la mayor parte de la descomposición y fragmentación se produce en la superficie, el principal factor que contribuye a la fosilización es el rápido enterramiento. Los animales marinos que mueren cerca de un delta fluvial pueden quedar enterrados por los sedimentos que arrastra el río. Una tormenta en el mar puede desplazar los sedimentos del fondo oceánico, cubriendo y ayudando a preservar los restos óseos.
En tierra, el enterramiento es poco frecuente, por lo que los fósiles de animales y plantas terrestres son menos comunes que los marinos. Los organismos terrestres pueden quedar enterrados por desprendimientos de lodo o cenizas de una erupción volcánica, o cubiertos por la arena en una tormenta de arena. Los esqueletos también pueden quedar cubiertos por el barro de lagos, pantanos o ciénagas. Algunos de los esqueletos de animales terrestres mejor conservados se encuentran en las fosas de alquitrán de La Brea, en Los Ángeles (California). Aunque los animales atrapados en las fosas probablemente sufrieron una muerte lenta y miserable, sus huesos se conservaron perfectamente gracias al pegajoso alquitrán.
A pesar de las dificultades de conservación, miles de científicos han descubierto, examinado e identificado miles de fósiles. El registro fósil es nuestra mejor pista de la historia de la vida en la Tierra y un importante indicador de los climas y las condiciones geológicas del pasado. El registro fósil también desempeña un papel fundamental en nuestras vidas. Los combustibles fósiles, como el carbón, el gas y el petróleo, se formaron a partir de los restos descompuestos de plantas y animales que vivieron hace millones de años.
Tipos de fósiles
La fosilización puede ocurrir de muchas maneras. La mayoría de los fósiles se conservan en uno de los cinco procesos (Figura 11.6): restos conservados, permineralización, moldes y calcos, sustitución y compresión.
Restos conservados
La forma más rara de fosilización es la conservación del material esquelético original e incluso de los tejidos blandos. Por ejemplo, se han conservado perfectamente insectos en ámbar, que es la savia de árboles antiguos. Se han descubierto varios mamuts e incluso un cazador neandertal congelados en glaciares. Estos restos conservados permiten a los científicos la rara oportunidad de examinar la piel, el pelo y los órganos de antiguas criaturas. Los científicos han recogido ADN de estos restos y han comparado las secuencias de ADN con las de criaturas modernas.
Permineralización
El método más común de fosilización es la permineralización. Después de que un hueso, un fragmento de madera o una concha se entierren en un sedimento, pueden quedar expuestos a agua rica en minerales que se mueve a través del sedimento. Esta agua depositará minerales en los espacios vacíos, produciendo un fósil. Los huesos fósiles de dinosaurio, la madera petrificada y muchos fósiles marinos se formaron por permineralización.
Moldes y moldes
En algunos casos, el hueso o la concha original se disuelve, dejando un espacio vacío con la forma de la concha o el hueso. Esta depresión se llama molde. Más tarde, el espacio puede rellenarse con otros sedimentos para formar un molde con la forma del organismo original. Muchos moluscos (almejas, caracoles, pulpos y calamares) se encuentran comúnmente como moldes y calcos porque sus conchas se disuelven fácilmente.
Reemplazo
En algunos casos, la concha o el hueso original se disuelve y es reemplazado por un mineral diferente. Por ejemplo, las conchas que originalmente eran de calcita pueden ser reemplazadas por dolomita, cuarzo o pirita. Si los fósiles de cuarzo están rodeados por una matriz de calcita, ésta puede ser disuelta por el ácido, dejando atrás un fósil de cuarzo exquisitamente conservado.
Compresión
Algunos fósiles se forman cuando sus restos son comprimidos por alta presión. Esto puede dejar una huella oscura del fósil. La compresión es más común en los fósiles de hojas y helechos, pero también puede ocurrir con otros organismos.
Figura 11.6: Cinco tipos de fósiles: insecto conservado en ámbar, madera petrificada, molde y fundición de una concha de almeja, fósil de compresión de un helecho y ammonite piritizado.
Conservación excepcional
Algunos yacimientos rocosos han producido fósiles excepcionales. Los fósiles de estos yacimientos pueden mostrar evidencias de partes blandas del cuerpo que no se conservan normalmente. Dos de los ejemplos más famosos de conservación de organismos blandos son el Esquisto de Burgess en Canadá y la Caliza de Solnhofen en Alemania. El Esquisto de Burgess tiene 505 millones de años y registra la primera explosión de organismos con caparazón en los océanos de la Tierra. Muchos de los fósiles del Esquisto de Burgess son animales extraños que no parecen estar relacionados con ningún otro grupo animal. La caliza de Solnhofen tiene 145 millones de años y contiene fósiles de muchos organismos de cuerpo blando que no se conservan normalmente, como las medusas. El fósil más famoso de Solnhofen es el Archaeopteryx, una de las primeras aves. Aunque se asemeja a un fósil de dinosaurio, pueden verse claramente impresiones de plumas (figura 11.7).
Figura 11.7: Fósiles de Lagerstätten: Archaeopteryx (izquierda) y Anomalocaris (derecha). El Archaeopteryx era un ave primitiva. El Anomalocaris era un enorme depredador (un metro de largo) que vivió hace 500 millones de años.
Indice de fósiles y fósiles vivientes
El registro fósil muestra claramente que a lo largo del tiempo, la vida en la Tierra ha cambiado. Los fósiles de las rocas relativamente jóvenes tienden a parecerse a los animales y plantas que viven en la actualidad. En las rocas más antiguas, los fósiles son menos parecidos a los organismos modernos.
A medida que los científicos recogían fósiles de diferentes capas y formaciones rocosas, descubrieron que a menudo podían reconocer la capa de roca por el conjunto de fósiles que contenía. Algunos fósiles resultaron especialmente útiles para relacionar capas de roca de diferentes regiones. Estos fósiles, denominados fósiles índice, están muy extendidos pero sólo existieron durante un periodo de tiempo relativamente breve. Cuando se encuentra un fósil índice concreto, se conoce inmediatamente la edad relativa del lecho.
Muchos fósiles pueden calificarse como fósiles índice. Los amonites, los trilobites y los graptolitos se utilizan a menudo como fósiles índice, al igual que varios microfósiles, o fósiles de organismos microscópicos. Los fósiles de animales que se desplazaron a la deriva en las capas superiores del océano son especialmente útiles como fósiles índice, ya que pueden estar distribuidos por todo el mundo.
En contraste con los fósiles índice, los fósiles vivientes son organismos que han existido durante un periodo de tiempo tremendamente largo sin cambiar demasiado. Por ejemplo, los braquiópodos Lingulata han existido desde el período Cámbrico hasta el presente, ¡un lapso de tiempo de más de 500 millones de años! Los especímenes modernos de Lingulata son casi indistinguibles de sus homólogos fósiles (Figura 11.8).
Figura 11.8: Língula fósil (izquierda) y Língula moderna (derecha).
Clases de Fósiles
Los fósiles son nuestra mejor forma de evidencia sobre la historia de la vida en la Tierra. Además, los fósiles pueden darnos pistas sobre los climas pasados, los movimientos de las placas y otros acontecimientos geológicos importantes.
La primera pista que pueden dar los fósiles es si un entorno era marino (bajo el agua) o terrestre (en tierra). Junto con las características de las rocas, los fósiles pueden indicar si el agua era poco profunda o profunda, y si la tasa de sedimentación era lenta o rápida. La cantidad de desgaste y fragmentación de un fósil puede permitir a los científicos estimar la cantidad de acción de las olas o la frecuencia de las tormentas.
A menudo, los fósiles de organismos marinos se encuentran en montañas altas o cerca de ellas. Por ejemplo, el Himalaya, las montañas más altas del mundo, contiene trilobites, braquiópodos y otros fósiles marinos. Esto indica que las rocas del fondo marino se han levantado para formar enormes montañas. En el caso del Himalaya, esto ocurrió cuando el subcontinente indio empezó a embestir a Asia hace unos 40 millones de años.
Los fósiles también pueden revelar pistas sobre el clima del pasado. Por ejemplo, se han encontrado fósiles de plantas y lechos de carbón en la Antártida. Aunque la Antártida está congelada hoy en día, en el pasado debió ser mucho más cálida. Esto ocurrió tanto porque el clima de la Tierra ha cambiado como porque la Antártida no siempre ha estado situada en el Polo Sur.
Una de las pautas más fascinantes que revela el registro fósil es una serie de extinciones masivas, épocas en las que murieron muchas especies. Aunque la extinción masiva que acabó con los dinosaurios es la más famosa, la mayor extinción masiva de la historia de la Tierra se produjo al final del periodo Pérmico, hace unos 250 millones de años. En esta catástrofe, se calcula que se extinguió más del 95% de las especies de la Tierra. La causa de estas extinciones masivas no se conoce definitivamente, pero la mayoría de los científicos creen que las colisiones con cometas o asteroides fueron la causa de al menos algunos de estos desastres.
Resumen de la lección
• Un fósil es cualquier resto de vida antigua. Los fósiles pueden ser fósiles corporales, que son restos del propio organismo, o fósiles traza, como madrigueras, huellas u otras evidencias de actividad.
• La conservación como fósil es un proceso relativamente raro. Las posibilidades de convertirse en un fósil aumentan por el rápido enterramiento y la presencia de partes duras preservables, como huesos o conchas.
• Los fósiles se forman de cinco maneras: preservación de los restos originales, permineralización, moldes y vaciados, sustitución y compresión.
• Las formaciones rocosas con fósiles excepcionales son llamadas muy importantes para el estudio de los científicos. Nos permiten ver información sobre los organismos que, de otro modo, nunca conoceríamos.
• Los fósiles índice son fósiles muy extendidos pero que sólo existieron durante un corto período de tiempo. Los fósiles índice ayudan a los científicos a encontrar la edad relativa de una capa de roca y a emparejarla con otras capas de roca.
• Los fósiles vivos son organismos que no han cambiado mucho en millones de años y siguen vivos hoy en día.
• Los fósiles dan pistas sobre la historia de la vida en la Tierra, los entornos, el clima, el movimiento de las placas y otros acontecimientos.
Preguntas de repaso
1. ¿Qué factores hacen más probable que un animal se conserve como fósil?
2. ¿Cuáles son los cinco procesos principales de fosilización?
3. Un científico quiere determinar la edad de una roca. La roca contiene un fósil índice y un pariente antiguo de un fósil vivo. ¿Qué fósil será más útil para datar la roca, y por qué?
4. La isla de Spitzbergen está en el Océano Ártico al norte de Noruega, cerca del Polo Norte. Se han encontrado fósiles de frutas tropicales en depósitos de carbón en Spitzbergen. ¿Qué indica esto?
Vocabulario
Ámbar Savia de árbol fosilizada. cuerpo fósil Restos de un organismo antiguo. Los ejemplos incluyen conchas, huesos, dientes y hojas. molde Una estructura que se forma cuando los sedimentos llenan un molde y se endurecen, formando una réplica de la estructura original. fósil Cualquier resto o rastro de un organismo antiguo. combustible fósil Un combustible que se formó a partir de los restos de organismos antiguos. Los ejemplos incluyen el carbón, el petróleo y el gas natural. fosilización El proceso de convertirse en un fósil. fósil índice Un fósil que identifica y muestra la edad relativa de las rocas en las que se encuentra. Los fósiles índice proceden de especies que estaban muy extendidas pero que existieron durante un periodo de tiempo relativamente breve. fósil viviente Especie o género moderno que ha existido en la Tierra durante millones de años sin cambiar demasiado. marino De o perteneciente al mar. extinción masiva Periodo de tiempo en el que se extinguió un número inusualmente alto de especies. microfósil Fósil que debe ser estudiado con la ayuda de un microscopio. molde Impresión hecha en los sedimentos por las partes duras de un organismo. permineralización Tipo de fosilización en la que los minerales se depositan en los poros de las partes duras originales de un organismo. terrestre De o perteneciente a la tierra. fósil de rastro Evidencia de la actividad de un organismo antiguo. Algunos ejemplos son las huellas, los rastros, las madrigueras, los tubos, las perforaciones y las marcas de mordeduras.
Puntos a tener en cuenta
• ¿Cuáles son otros ejemplos de criaturas míticas que pueden estar basadas en fósiles?
• ¿Por qué es tan raro que un animal se conserve como fósil?
• Algunos organismos se conservan más fácilmente que otros. ¿Por qué es esto un problema para los científicos que estudian los ecosistemas antiguos?
• ¿Por qué son tan valiosos para los científicos los ejemplos de conservación de fósiles sorprendentes?
• Muchos fósiles de organismos marinos se han encontrado en medio de los continentes, lejos de cualquier océano. Qué conclusión puedes sacar de esto?