La Paleontologa y la Preservacin de los Organismos

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La Paleontología y la Preservación de los
Organismos

• Hernán Santos, Ph.D.- Diana Ortega
• Departamento de Geología
• Recinto Universitario de Mayagüez

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• Cazar fósiles (fossil hunting) es por mucho el
  deporte mas fascinante. Conlleva algunos
  peligros, suficiente para hacerlo fascinante, y
  el peligro lo es todo para un cazador. Conlleva
  algo de incertidumbre y estimulo y todas las
  emociones de apostar sin sus características
  viciosas. El cazador de fósiles nunca sabe lo
  que tendrá en su mochila al final del día, quizás
  nada, quizás una criatura nunca antes vista por
  seres humanos. Es necesario conocimiento,
  destrezas, y algo de osadía. Los resultados son
  mucho mas importantes, de mas valor y de mas
  longevidad que la de cualquier otro deporte! El
  cazador de fósiles no mata, revive organismos del
  pasado. El resultado de este deporte es el
  añadir a la suma de los placeres del ser humano y
  al tesoro del conocimiento de la humanidad.

George Gaylord Simpson, 1934
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Que es paleontología?

• El estudio de la vida en el pasado, basándose en
  los fósiles.
• El estudio de la vida en el pasado, basándose en
  los fósiles de plantas y animales incluyendo su
  filogenia, la relación que existía entre estos y
  la cronología de la historia de la Tierra.

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Fósiles
Cuando buscamos evidencia de los primeros
organismos vivientes, buscamos fósiles.
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Qué es un fósil?

• Un fósil es el rastro o los restos de un
  organismo preservado en las rocas.
• Los restos o las huellas de organismos que se han
  preservado, por procesos naturales, en la corteza
  terrestre a través del tiempo geológico.

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Fósiles

• Los fósiles son bien útiles para determinar la
  edad relativa de los estratos de rocas, pero los
  geólogos también los utilizan para determinar el
  paleoambiente.
• Los fósiles también proveen evidencia de la
  evolución de los organismos a través del tiempo
  geológico.

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Ambiente Terrestre
Ambiente Marino
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Procesos de Fosilización

• Cómo se forman los fósiles?
• Por lo general las partes duras de un organismo
  tienen mas posibilidades de preservearse en forma
  de fósil.

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Partes duras
Las partes duras de un organismo al quedar
cubiertas por sedimento pueden preservarse
durante el proceso de litificación. Huesos,
madera, conchas Minerales se precipitan del agua
subterránea para ocupar los espacios vacíos en el
material original. El resultado es que los
fósiles tienden a ser mas densos que el material
original.
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Tipos de Fosilización

• Material original
• Permineralización
• Recristalización
• Disolución y reemplazo
• Carbonización
• Fosfatación

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Material original
Tipos de Fosilización

• En algunos casos excepcionales, organismos son
  preservados con la mayoría de sus tejidos
  originales todavía intactos.
• Mamut de la Era Glaciar se han encontrado
  enterrados en la tundra de Siberia. En este caso
  los tejidos que aun están enterrados se
  encuentran momificados (freeze-dried) y al
  descongelarse han servido de alimento a
  depredadores. La preservación es tan buena que se
  ha podido recuperar en su sistema digestivo la
  ultima comida que estos organismos ingirieron.

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Dima, uno de los descubrimientos de Mamut mas
famosos en Siberia, es un ejemplo de cómo un
organismo prehistórico cuyo tejido ha sido
preservado por congelación. Se encontró en 1971 y
tiene 40,000 años.
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Mamut encontrado congelado en una expedición en
1901 por Otto Herz y E. Pfizenmayer
Estos restos han servido de alimento a lobos.
Mamut en bloque de hielo.
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Otra forma de preservación del material original
es cuando un organismo es atrapado por resina de
árboles y luego la resina se fosiliza formando
ámbar.
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En ocasiones las conchas, aunque antiguas, pueden
preservar parte de su material original. Se han
encontrado conchas del Cretácico (mas de 65
millones de años) que todavía muestran madre
perla, el material original de la concha
(aragonita).
Amonita
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Permineralización
Tipos de Fosilización

• Muchos de los tejidos biológicos están llenos de
  poros y canales, en especial si hablamos de
  huesos que tienen cavidades o de madera, que
  tiene canales.
• El agua subterránea permea (pasa) a través de
  estos poros. En el agua se encuentran disueltos
  minerales como carbonato de calcio y sílice los
  cuales se precipitan y llenan estos espacios
  cementando el hueso o la madera y convirtiéndola
  en roca.

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Permineralización
Tipos de Fosilización

• Este tipo de fosilización es común con la madera
  formando madera petrificada.
• En este caso nuevo material es precipitado pero
  el material original permanece atrapado entre los
  nuevos minerales.
• La permineralización puede ser tan excelente que
  hasta la la estructura celular puede ser
  observada.

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Tronco de madera fosilizado, observe las bandas
anuales.
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Tronco de madera fosilizado, observe los colores
que resultan de carbono atrapado en el sílice.
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Recristalización
Tipos de Fosilización

• Es el proceso más frecuente.
• Algunas conchas son hechas de minerales que son
  inestables como lo es la aragonita (madre perla).
  Cuando la concha es enterrada y deja atrás las
  condiciones de la superficie (presión,
  temperatura, etc) aragonita se revierte a formas
  mas estables de carbonato de calcio, como lo es
  la calcita

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Recristalización
Tipos de Fosilización

• En otro caso de recristalización, conchas hechas
  de pequeños cristales de calcita se recristalizan
  creciendo en tamaño.
• En este caso la forma original de la concha se
  preserva como fósil pero la estructura original
  de la concha se pierde.

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Clypeaster sp. Formacion Ponce Lms Edad
Mioceno Localizacion Ponce
Kuphus incrassata
Spondylus sp.
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Piritización
Tipos de Fosilización

• Cuando la materia orgánica se descompone en un
  ambiente carente de oxígeno se produce ácido
  sulfhídrico, que reacciona con las sales de
  hierro del agua marina produciendo sulfuros de
  hierro, generalmente marcasita y pirita, que
  sustituyen a la materia de origen orgánico de las
  conchas y esqueletos.

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Piritización
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Fosfatación
Tipos de Fosilización

• Es una de las formas frecuentes de fosilizar los
  restos de vertebrados, sobre todo cuando se
  produce gran acumulación de ellos.
• El fosfato cálcico que es el principal componente
  de los huesos y dientes, hace de agente
  fosilizante, viéndose reforzado por el aporte de
  carbonato cálcico del sedimento que rellena los
  poros internos de los huesos.

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Fosfatación
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Carbonización
Tipos de Fosilización

• Es la forma más habitual de fosilización de los
  restos vegetales formados por celulosa, y de los
  artrópodos que su esqueleto está formado por
  quitina. La acumulación de troncos y hojas en un
  ambiente con ausencia de oxígeno en primer lugar
  produce humus, si el proceso continúa, aumentando
  la presión, y con una progresiva sustitución del
  resto de los componentes orgánicos por carbono,
  acaba formándose carbón.

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Carbonización
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Molde y vaciado

• Fósiles conocidos como molde y vaciado son
  comunes en el record fósil.
• Los moldes se forman cuando organismos que han
  sido cubiertos por sedimento se disuelven dejando
  una cavidad con la forma del organismo.
• Si sedimento o minerales se depositaron en este
  hueco se forma un vaciado con la forma original
  pero de un material diferente.

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(No Transcript)
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Concha
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Concha y los huecos donde vivió el organismo.
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Fósil de concha y lodo atrapado dentro de la
concha.
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Molde interno de una concha (gastropodo) donde el
material original se disolvió y el lodo atrapado
dentro de la concha se a preservado como fósil.
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Molde de la piel de un dinosaurio.
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Huellas o rastros

• Las huellas y los rastros de los organismos
  también se pueden preservar en forma de fósil.
• Existe toda una rama de la paleontología que
  estudia las huellas o rastros dejados por los
  organismos, Ictiología.

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Huella fósil de dinosaurio, podemos apreciar la
huella y el molde dejado por la huella.
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Fósil traza de un hormiguero. Los huecos y las
zonas de color mas claro que vemos representan
los canales por donde caminaban las hormigas.
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Coprolito es la excreta de un organismo que se ha
preservado como un fósil.
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La importancia de un fósil es casi un milagro el
que un científico utilice un fósil.

• Tiene que ser cubierto por sedimento.
• Tiene que preservarse, no disolverse sin dejar
  rastro.
• Tiene que sobrevivir el proceso de litificación
  sin que se deforme o destruya el fósil por
  presión.
• Tiene que quedar expuesto y ser encontrado por
  una persona que sepa darle el uso adecuado.

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Problemas
Organismos que viven en lugares cerca de cuerpos
de agua ó en sedimento son mas propensos a
preservarse que los que viven en lugares como
montañas. Organismos de cuerpo blando son menos
preservados por no tener partes duras. Se estima
que se ha recuperado solo el 2 de los organismos
con partes duras.
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Cuando un organismo muere, si no es tapado por
sedimento rápidamente, sus huesos comienzan a
deteriorarse y a ser esparcidos por otros
organismos y por el agua.
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Los Fósiles y el Tiempo Geológico

• Xenofanes de Colophon (6to siglo AC) observo
  conchas en las montañas de Malta y sugirió que
  esas montañas en algún momento estuvieron
  cubiertas por el mar.
• A los objetos misteriosos con forma de organismo
  pero que eran roca se les llamo fósil palabra en
  latín que significa escarbado. Además de lo que
  conocemos hoy día como fósil, incluía cristales y
  concreciones

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• Sin embargo desde los últimos días del Imperio
  Romano la interpretación literal del Génesis nos
  daba las contestaciones a muchas preguntas
  relacionadas con los fósiles y el tiempo
  geológico.
• Uno de los primeros en pensar diferente fue
  Leonardo Da Vinci, quien los describió como
  conchas o restos de organismos que habían sido
  sepultados por lodo y luego todo se petrificó y
  fue levantado a donde se encuentran hoy.

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Nicolas Steno

• Al disectar la cabeza de un tiburón se percato
  que los dientes eran lo mismo que el había
  encontrado en las rocas en las montañas de
  Tuscani, Italia.
• Fue el primero en proponer que las roca no
  siempre han sido sólidas sino que fueron en algún
  momento sedimento que se litificó.

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Nicolas Steno

• Propone los principios de
• Horizontalidad original- los sedimentos fueron
  depositados de forma horizontal y luego han sido
  deformados.
• Continuidad original- capas de sedimento que
  ocurren a ambos lados de un cañón en una ocasión
  eran continuos.
• Superposición- cada capa se deposito una encima
  de la otra por lo que las capas de arriba son mas
  jóvenes que las de abajo.

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Giovanni Arduino

• Describió las rocas de Italia tres unidades
  básicas
• Primarias- rocas deformadas
• y cristalinas de las montañas.
• Secundarias- rocas fosilíferas que descansan
  sobre las primarias.
• Terciarias- rocas mas jóvenes también fosilíferas
  que descansan sobre las secundarias.

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James Hutton

• Determinó que los basaltos y los granitos eran de
  origen volcánico.
• Rocas sedimentarias son el producto de
  litificación de sedimentos.
• Una Discordancia angular representa millones de
  años.

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William Smith

• Publicó el primer mapa geológico.
• Observó en los canales que construyó las capas de
  rocas y los distintos fósiles que contenían.
• Propuso el Principio de Sucesión de Fauna.

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La escala Geológica del Tiempo

• Esta escala se construyó a través de los años
  según las personas fueron dando nombre a las
  rocas donde se habían descrito los fósiles.
• Eventualmente se podía relacionar las rocas a
  través de toda Europa y saber cual era mas vieja
  y cual mas joven.

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Nombres en la Escala Geológica del Tiempo

• Jurasico- Montañas Jura en Alemania
• Carbonífero- Capas de carbón a través de Europa.
• Cretácico- Deposito de tiza, crétacé es tiza en
  latín.

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(No Transcript)
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PreCambriano Proterozoico 2,500-540 millones
de años Arcaico 3,800-2,500 M de
años Hadean 3,800-4,600 M de años
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Paleozoico Pérmico 286 a 248 millones de años
Carbonífero 360 a 286 millones de años
Devoniano 408 a 360 millones de años
Siluriano 438 a 408 millones de años
Ordovícico 505 a 438 millones de años
Cambriano 590 a 505 millones de años
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• Mesozoico
• Cretácico 144 a 65 millones de años
• Jurásico 213 a 144 millones de años
• Triásico 248 a 213 millones de años

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Cenozoico Cuaternario Holoceno 10,000 años
al presente Pleistoceno 1.85 millones a
10,000 años Terciario Plioceno 5 a 1.85
millones de años Mioceno 24 a 5 millones de
años Oligoceno 35 a 24 millones de años
Eoceno 55 a 35 millones de años Paleoceno
65 a 55 millones de años
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Cenozoico Cuaternario Holoceno 10,000 años
al presente Pleistoceno 1.85 millones a
10,000 años Neógeno Plioceno 5 a 1.85
millones de años Mioceno 24 a 5 millones de
años Paleógeno Oligoceno 35 a 24 millones de
años Eoceno 55 a 35 millones de años
Paleoceno 65 a 55 millones de años
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Como sabemos la edad de un fósil?

• La edad de un una roca se describe de dos
  posibles maneras
• Edad relativa y edad absoluta.

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Edad relativa
Edad relativa es cuando sabemos la edad de un
fósil o de una capa de roca en referencia a la
edad de otra. Es mas vieja que o mas joven que

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Edad relativa
En este caso podemos determinar la edad de estos
ancestros del ser humano basados en edad
relativa. Podemos determinar la edad de las
capas de roca ígnea intrusiva a través de métodos
radioactivos.
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Edad absoluta
Edad absoluta es cuando se ha determinado la edad
exacta de una roca. Esta se logra utilizando
métodos radioactivos. Cuando se forman nuevos
minerales, en ocasiones, contienen átomos
radioactivos inestables. Estos átomos inestables
se transforman en átomos estables a un paso que
no es alterado por agentes físicos o químicos. Un
reloj natural.
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Edad absoluta
Para determinar la edad de una roca usando
métodos radioactivos utilizamos su media
vida. Media vida es el tiempo que le toma a la
mitad de la muestra el cambiar de isótopo padre a
isótopo hijo. Un isótopo es un átomo de un mismo
elemento con diferente masa atomica. Esto es,
tienen el mismo numero de protones en el nucleo
pero diferente numero de neutrones.
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Carbono 14
14C es uno de los métodos radioactivos para
determinar edad mas conocidos. Sin Embargo este
método es utilizado mayormente por arqueólogos y
antropólogos, no por geólogos. Esto se debe a que
su media vida es muy corta, 5,370 años. De esta
forma, después de 40,000 años solo queda una
fracción minúscula del isótopo padre, muy pequeña
para ser metida.
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Problemas?
Estos minerales utilizados para determinar la
edad radiometrica ocurren en rocas ígneas y no en
rocas sedimentarias. Es por esto que los geólogos
utilizan la edad relativa para los fósiles.
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Edad radiometricaIsótopos Media
vida (109)
Potasio 40 (40K) -Argon 40 (40Ar) 87Rb rubidio-
87Sr estroncio 235U uranio- 207Pb plomo 14C
carbono- 14N nitrógeno
1.25 48.8 0.72 5370 años