Micropaleontología

La Micropaleontología es el estudio de los fósiles microscópicos (conocidos como microfósiles y nanofósiles), para lo cual se emplean técnicas especiales de muestreo, preparación y observación con el microscopio.

Su separación como una especialización de la Paleontología obedece a razones de índole técnica, práctica y aplicada, ya que los principios científicos son los mismos. El valor práctico de los microfósiles en varios campos de la Geología histórica y económica proviene de su pequeño tamaño, abundancia y amplia distribución geográfica en los sedimentos de todas las edades y en casi todos los medios, tanto marinos como continentales.

La mayor parte de los microfósiles pertenecieron a organismos unicelulares procariotas (bacterias, cianobacterias) y a grupos integrados en Protista, tanto los más primitivos: flagelados, como los más evolucionados: rizópodos, actinópodos y ciliados. Sin embargo, dentro del conjunto de microfósiles se incluyen también organismos multicelulares o restos microscópicos de formas macroscópicas. Esto se debe a que generalmente el micropaleontólogo tiende a estudiar y a considerar como microfósil todos aquellos restos de organismos que encuentra en sus preparaciones. Así, se admite como materia propia de esta disciplina el estudio de:

• Restos de organismos cuyo tamaño es normalmente tan pequeño que no solamente su identificación científica, sino incluso la determinación de su presencia o ausencia, no pueden realizarse sin la utilización del microscopio. Dentro de éstos tenemos los procariotas (reino Monera, actualmente dominios Archaea y Bacteria), los eucariotas unicelulares (foraminíferos, radiolarios, tintínidos, silicoflagelados, diatomeas, dinoflagelados, ...), así como ciertas subdivisiones de eucariotas pluricelulares que, aunque están representados generalmente por organismos de tamaño macroscópico, existen agrupaciones sistemáticas menores representadas por especies de tamaño microscópico, sobre todo de invertebrados (ostrácodos, briozoos, tentaculítidos, pterópodos, caécidos, etc.).

• Partes aisladas de macroorganismos cuya inclusión en la Micropaleontología puede parecer problemática, ya que con frecuencia son partes de organismos de mayor tamaño que son objeto de estudio de la Paleobotánica (polen y esporas, fragmentos de algas calcáreas, etc.), Paleontología de invertebrados (escolecodontos de anélidos, artejos de crinoideos, radiolas de equínidos, etc.) y Paleontología de vertebrados (ictiolitos, partes esqueléticas de micromamíferos, conodontos, etc.).

Los microfósiles no suelen sobrepasar el milímetro. Sin embargo, algunos grupos cuyo estudio se asigna normalmente a la Micropaleontología pueden alcanzar dimensiones tales que su presencia en las rocas puede determinarse a simple vista y es posible lograr una identificación preliminar con una lupa de mano (por ejemplo, macroforaminíferos bentónicos como Nummulites, Operculina, Discocyclina, etc; algunos Cycloclypeus actuales pueden alcanzar diámetros de hasta 10 cm). Se suele denominar nanofósiles a los de tamaño inferior a 20 μm. Además, los microfósiles de bacterias, que suelen tener un tamaño inferior a 2 μm, se les ha llamado picofósiles.

Aplicaciones de la micropaleontología[editar]

Los microfósiles son muy útiles en los siguientes campos: bioestratigrafía, paleoceanografía, arqueogeografía, etc.

El gran número de pequeños elementos que podemos observar en las distintas playas con la simple ayuda de una lupa es patente desde los tiempos paleozoicos. Se trata de microfósiles de formas diversas siendo las "pequeñas caracolas", denominadas foraminíferos, las más numerosas. Generalmente, cuando estos microorganismos mueren sus conchas caen al fondo y se mezclan con el sedimento. Su abundancia, así como su amplia distribución geográfica, los ha convertido en una herramienta fundamental para los estudios geológicos. En un principio, el gran consumo de hidrocarburos potenció el desarrollo de la investigación petrolífera y en particular el estudio de los foraminíferos, que son elementales para la aplicación práctica en la mencionada industria.

Sin embargo, los conocimientos actuales provienen, principalmente, de estudios biológicos realizados en foraminíferos actuales y aplicados a las formas fósiles. Gracias a estas investigaciones se ha llegado a conocer tanto la biología como la historia evolutiva de este grupo de protozoos. Los avances realizados en el estudio de los mismos han sido espectaculares. Como ejemplo comentaré que en la actualidad el número de especies descritas sobrepasa las 200.000, de las cuales, mucho más de la mitad son especies fósiles.

Tanto las especies actuales como las que vivieron en épocas geológicas pasadas son objeto de estudio por parte de muchos investigadores. Cuando un geólogo quiere conocer la edad de una roca, la salinidad del medio o la profundidad del agua bajo la que se ha formado, el estudio de los foraminíferos le ayudará a encontrar la respuesta apropiada. En este sentido, la mayoría de los servicios geológicos o compañías petroleras cuentan entre su personal especializado de geólogos con un equipo de micropaleontólogos, que basándose en los foraminíferos, determinan la edad de los diferentes materiales sedimentarios posiblemente petrolíferos.

Es este aspecto comercial el que sin duda ha hecho avanzar espectacularmente los conocimientos sobre las características de los foraminíferos. Sin embargo, hay otras razones como puede ser el desarrollo y estabilidad del ecosistema mundial actual, que tienen mucho que aprender del registro fósil de estos microorganismos, sobre todo porque ocupan un lugar próximo a la base de la cadena alimenticia.

La pregunta que probablemente os estéis haciendo muchos de vosotros es: ¿por qué utilizamos para las dataciones a los foraminíferos y no otros macroorganismos? La exploración petrolífera, industrial o académica del subsuelo, así como los trabajos geológicos de campo suelen necesitar dataciones rápidas de los materiales objeto de estudio. La mayoría de las rocas sedimentarias contienen escasos macrofósiles o éstos son difíciles de extraer de la roca. Además, cuando se utilizan muestras procedentes de sondeos, éstas son de reducido tamaño y los macrofósiles aparecen fragmentados, y sólo los microfósiles están lo suficientemente representados para realizar dataciones fiables.

Por otro lado, además de su pequeño tamaño los microfósiles reúnen otra serie de ventajas tales como su abundancia, su amplia distribución geográfica y su rápida evolución, lo que les convierte en una herramienta básica de trabajo ya que pueden ser determinados a nivel específico con significación temporal sin necesidad de separarlos de la roca. Este hecho se ha revelado de extraordinaria importancia en el estudio de las calizas de aguas poco profundas, donde las secciones de foraminíferos constituyen la única indicación para determinar la edad del depósito.

¿Qué investigamos?

En nuestro caso concreto estudiamos los materiales pertenecientes al Cretácico (hace unos 65 millones de años) de la Península ibérica donde además, se plantea un problema de datación añadido al resultar difícil encontrar los macrofósiles utilizados habitualmente por los paleontólogos con valor temporal, siendo una alternativa los numerosos foraminíferos presentes.

El principal objetivo de nuestra investigación es obtener la distribución vertical y horizontal de Foraminíferos cretácicos en un área de máxima fiabilidad de datos como es la Península Ibérica, por el espesor de los materiales, la abundancia de ejemplares y la calidad de los afloramientos, con el fin de correlacionarlos con otras zonas del contexto Mediterráneo.

A este fin hemos participado en diferentes proyectos subvencionados por el CSIC, destacando el que actualmente está en vigor titulado "Caracterización de las facies de plataforma del intervalo Santoniense - Campaniense de la Sierra del Montsec (Pirineos, Noreste de España) mediante la relación fósil/facies" cuya investigadora principal es la Dra. Esmeralda Caus, Catedrática de la Universidad Autónoma de Barcelona.

Por otro lado, la Micropaleontología internacional está adquiriendo una gran importancia, rebasando con creces el nivel alemán o italiano, omnipotentes hasta hace pocos años. En este sentido he participado en el proyecto: "Tethyan Cretaceous correlation working group of platform Benthonic Foraminifera"coordinado por la Dra. A. Arnaud Vanneau de la Universidad de Grenoble, y más recientemente, el titulado "Tethyan and Boreal Cretaceous" (IUGS-UNESCO) cuyos investigadores principales fueron los doctores J. Michalik y H. Leereveld (1993- 1997).

Asimismo, el pasado mes de Julio se llevó a cabo una colaboración con el Instituto Geológico de México y con la Asociación Mexicana de Geólogos Petroleros que consistió en un programa de conferencias que se impartieron en el edificio que Pemex tiene en Villahermos, Tabasco (México) y unas prácticas de campo realizadas en materiales con foraminíferos de varias localidades de la provincia de Yucatán. Esta colaboración se materializó al amparo de un convenio que las mencionadas instituciones mexicanas mantienen con la Universidad Autónoma de Barcelona y del cual formo parte.

En la actualidad estoy diseñando un programa educativo, que incluye técnicas y métodos de trabajo en micropaleontología, para elaborar un Proyecto conjunto dentro del programa TEMPUS TACVIS con el Instituto Politécnico de Turkemistán, con el objeto de actualizar sus conocimientos en geología del petróleo, y que pretendo sea realizado completamente en el marco de la Universidad de Alcalá.

Retomando la investigación que nos atañe, hay que comentar que parte de la base científica necesaria para poder abordar cuestiones actuales, como por ejemplo el descubrimiento de recursos naturales o la conservación del medio, dependen del estudio de los materiales geológicos, y el primer paso para llevar a cabo este estudio debe tener como objetivo el conocimiento estratigráfico de los materiales involucrados. Los trabajos de investigación realizados durante los últimos años por los departamentos de Estratigrafía y Paleontología de las universidades Complutense de Madrid y de Granada, y por los departamentos de Geología de las Universidades de Alcalá, Barcelona y Oviedo, han permitido conocer con precisión la estratigrafía de los materiales cretácicos que forman la Península Ibérica. No obstante para culminar este estudio con profundidad se requiere además: estudiar los foraminíferos presentes con el fin de elaborar, a partir de ellos y por comparación con datos recientes obtenidos en el dominio europeo y mediterráneo por otros autores, una escala cronoestratigráfica precisa que permita datar con exactitud estos materiales.

Hasta el momento se han estudiado en detalle la Cordillera Ibérica y los Pirineos pero todavía queda por completar la Cordillera Cantábrica y parte de Portugal, que es lo que se está investigando actualmente.

¿Cómo se estudian los Foraminíferos?

La determinación de foraminíferos se realiza mediante el estudio de láminas delgadas de rocas observadas a través de microscopios petrográficos, por lo que la técnica de estudio a aplicar en este caso consiste en estudiar con detalle las columnas estratigráficas de varias localidades, muestreando los niveles con microfósiles, con el fin de preparar láminas delgadas o de levigado para su posterior estudio en el microscopio o en la lupa respectivamente.

El Departamento de Geología de la Universidad de Alcalá cuenta con parte del material necesario (máquina cortadora de rocas, microscopios petrográficos, etc.) procedentes de las dotaciones que ha recibido con cargo a otros proyectos, siendo necesario completar dicho material para las necesidades de esta investigación. Hay que señalar que hasta el momento estos estudios se han llevado a cabo en el Departamento de Geología de la Universidad Autónoma de Barcelona, ya que no existen al completo los materiales anteriormente mencionados en nuestra universidad. Esto requiere por mi parte, y hasta disponer de dicho material en Alcalá, numerosos viajes a Barcelona al año, con el objeto de utilizar la infraestructura de la mencionada universidad (como por ejemplo, con objeto de elaborar láminas delgadas o fotografiar muestras), y, por otro lado, llevar a cabo comparaciones con el material allí depositado.

La micropaleontología es una parte de la paleontología que se ocupa del estudio de los restos orgánicos de pequeño tamaño (microscópicos) que se encuentran conservados en gran abundancia en los sedimentos.

Su estudio requiere el empleo de instrumentos ópticos complejos (microscopio, lupa binocular etc.)

La mayoría de los fósiles no superan los pocos mm. Sin embargo existen excepciones como los Numulites que son protistas que abarcan tamaños desde los pocos mm a los 10 cm o también las orbitolinas que pueden llegar al centímetro, pero lo normal es que la mayoría de los organismos estudiados en micropaleontología se encuentren bajo una curva de tamaños (campana de Gauss) generalizada.

Aunque no son pequeños estos grupos se introducen o estudian dentro de la micropaleontología porque contienen una serie de rasgos comunes (caracteres protistas) con las formas que realmente son microscópicas.

Se necesita pues el uso de materiales como la lupa o el microscopio desde las primeras etapas de estudio y no solo en ciertas etapas como en los macrofósiles.

Los microfósiles se encuentran ampliamente distribuidos en todos los reinos (morena, protista, vegetal, animal…).

Se trata pues de organismos muy heterogéneos y de organismos muy importantes desde el punto de vista teórico y práctico.

Micropaleontología vs paleontología/macropaleontología

No existen diferencias fundamentales entre las dos puesto que el fin de ambas es el mismo, buscan el conocimiento de la vida en el pasado formando entre las dos un conjunto.

Tampoco existen diferencias en el método, puesto que los criterios utilizados para el estudio de los macrofósiles es el mismo que el de los microfósiles, siendo esencialmente de carácter sistemático, paleoecológico, paleobiográfico, paloestratigráfico además de una forma aplicada y todo esto englobado bajo la teoría de la evolución.

La sistemática es una parte muy importante que permite conocer la diversidad y dar cuenta de ella.

La micropaleontología como término y su historia

Fue en 1883 FORD el primero en utilizar el nombre, antes de esto en 1854 EHREMBERG mediante su obra de microgeología habla de elementos geológicos de pequeño tamaño orgánicos o no.

Es sin embargo muy difícil de precisar el nacimiento de la micropaleontología, existe una fecha desde la cual puede en cierto modo ubicarse y es en el S. XVII con el descubrimiento del microscopio por VAN LEEUWENHOEK.

Ya desde el S. V A.C se percataron de la existencia de los numulites, esto no es un algo sorprendente ya que son muy abundantes en el terciario inferior en plataformas marinas someras carbonatadas en zonas como Asia y Europa (Grecia y Roma), se atribuían a Lentejas convertidas en roca.

Sin embargo no estaban preparados para percatarse de ser piezas de organismos ya muertos.

Fueron pues los numulites los únicos microfósiles que se conocieron durante mucho tiempo.

Más adelante del descubrimiento del microscopio se habla de los foraminíferos explicados por LINNEO.

A principios del S. XIX aparecen nombres importantes en micropaleontología como D'ORBIGNY, discípulo de CUVIER, siendo un uniformista (las causas que producen fenómenos en el pasado son las mismas causas que los producen en el presente, es contrario el gradualismo, que se puede definir como que los cambios que se producen son debidos a grandes catástrofes que extinguen a las faunas y esas faunas son sustituidas por otras que vienen de otras zonas).Cometió algunos errores como la comparación de los foraminíferos con los cefalópodos.

Otro autor importante es BRADY en el S XIX donde tiene lugar la primera gran expedición oceanográfica (CHALENGER=DESAFÍO) la cual permitió dragar gran cantidad de sedimentos de los fondos oceánicos permitiendo un gran estudio de los organismos fósiles y un aumento de los conocimientos de la micropaleontología.

Se descubren en ese mismo siglo otros microfósiles como los conodontos.

PANDER Y GORERT describen por primera vez el polen fósil.

En 1874 se estudian los primeros microfósiles procedentes de un sondeo que hacen progresar la micropaleontología práctica ligada con la utilización del petróleo, ya que ciertos grupos de microfósiles permiten una gran correlación estratigráfica.

DSDP (Deep Sea Drilling Project) y sucesores en 1965 una perforación que representó una aportación muy sustancial al campo de la micropaleontología.

Actualmente se siguen realizando proyectos similares.

Fuentes de Información Micropaleontológica.

TEXTOS

MOORE, es un conjunto de volúmenes de paleontología de invertebrados que recoge la parte sistemática de los conocimientos de los distintos grupos de organismos fósiles. Se comenzó a publicar en 1950 y actualmente siguen publicándose volúmenes. (40-50Vol) muchos están siendo reeditados y es un gran tratado de paleontología.

BRASIER, MOLINA etc.

REVISTAS

MICROPALEONTOLOGY. N.YORK

JOURNAL OF MICROPALEONTOLOGY, BLACKPOL

REVISTA ESPAÑOLA DE MICROPALEONTOLOGÍA.

CATÁLOGOS

ELLIS Y MESSINA. FORAMINIFEROS

Las diferencias entre los catálogos y los textos es que en los textos o tratados el límite de categoría taxonómica mas bajo es el género, mientras que en los catálogos van mas allá del carácter genérico publicando especies que se descubren o hablando del nivel especie.

PUBLICACIÓN DE CARÁCTER SINGULAR

SYLVESTER-BRADLEY, P. Y OTROS (1973) A STEREOATLAS OF OSTRACOD SHELLS.

Resultó ser demasiado caro hacer unas fotografías tan buenas y costosas por lo que el atlas dejó de publicarse sobre el año 2000. Se caracteriza por poseer descripciones sistemáticas muy cortas y acompañadas por ilustraciones de alta calidad.

PREPARACIÓN DE LOS MICROFÓSILES EN EL LABORATORIO

La recolección de los microfósiles se diferencia bastante de la de los macrofósiles.

En micropaleontología se recogen muchas muestras y no ejemplares ya que se encuentran dispuestos en las rocas y a veces no se puede saber con certeza si va a haber ejemplares (la lupa binocular puede ayudar).

Pueden existir macrofósiles en micropaleontología como los macroforaminíferos pero aun así hay que llevar un trozo de muestra y no solo el fósil en cuestión. Esto es debido a que ese fósil solo representa una fase del organismo y sus otras fases pueden estar presentes en la roca en la que se encuentra de manera microscópica.

Los foraminíferos poseen dimorfismo generacional, por lo que si solo cogemos un morfo desconoceremos partes fundamentales de sus formas de vida.

Debido a todo esto se plantean una serie de problemas, como pueden ser la cantidad de muestra necesaria para un estudio micropaleontológico y el número de veces que es necesaria la toma de muestras.

Todo esto depende.

Depende de los estudios a realizar ya que no se necesita la misma cantidad de muestras para conocer algo sobre los foraminíferos que para conocer una cuestión en una determinada especie de estos en la que además el número de ejemplares es muy limitado.

Sin embargo hay una serie de “cantidad general” por así decirlo para algunos grupos, en los cuales las cantidades serían suficientes:

Caso de los foraminíferos

200/300 g aun así depende del estudio. Eso es como norma general

Ya que existen foraminíferos muy abundantes y otros muy poco abundantes (Rotalia Beccari) por lo que la cantidad depende del estudio

Caso de los ostrácodos

No hay mucha diferencia, así que se coge una cantidad parecida a los foraminíferos, sin embargo son algo menos abundantes por lo que se puede necesitar algo mas de muestra.

Caso del Polen/Esporas

20/25 g es mas o menos adecuado.

Caso Nanoplancton calcáreo

Puede ser extremadamente abundante en sedimentos de carácter distal, un ejemplo es la creta una caliza extremadamente fina que aparece en muchos lugares del Cretácico/Terciario y formada en un 90/95% de cocolitos así que puede ser suficiente con solo 1/2 g de muestra.

Caso de los Conodontos

Mucha cantidad de muestra, mayor que la de los demás, ya que son bastante escasos así que 1/2 kg aunque a veces se llegan a necesitar de 4/5 kg.

Los tipos de muestreo

Así como la cantidad dependiendo del estudio se realiza uno u otro tipo de muestreo, se diferencian dos PUNTUAL y EN CANAL.

El puntual ofrece muestreos de una zona muy puntual, mientras que el muestreo en canal ofrece un tramo bastante complejo que puede contener diferentes muestras, así dependiendo de las necesidades se utiliza uno u otro. Cabe destacar que es mas fácil o cómodo volver a realizar un muestreo puntual que uno en canal ya que solo hay que ir a un punto.

Precauciones a tener en cuenta en los muestreos

• Conviene ser cuidadoso extremadamente con la situación de la muestra y la zona en la que se recogen los microfósiles ya que si se necesita una nueva extracción facilita mucho la labor saber el punto exacto.
• Hay que evitar la posible contaminación de las muestras metiendo cada una de ellas en bolsas de plástico separadas.
• El martillo puede llegar a ser un foco de contagio ya que pude contener muestras fósiles distintas de otras zonas o puntos de extracción.

Preparación de las muestras en el laboratorio

Se desintegran las rocas para aislar los fósiles y se hacen láminas delgadas de los mismos para su mejor estudio, dependiendo de los tipos de fósiles se utiliza uno u otro método.

-Macroforaminíferos- (características internas) son especialmente buenos para lámina delgada.

-Ostrácodos/foraminíferos- se basa su estudio en características externas, debemos aislar el microfósil de la roca que lo contenía y no sirve hacer lámina delgada ya que no ofrece nada para su identificación.

Técnicas de lámina delgada

Muy útiles para estudiar foraminíferos como alveolinas, fusulínidos etc. Es fácil de extender pero se necesitan unas determinadas secciones que sirven como característica diagnóstica del mismo. Las secciones son transversales y longitudinales.

Los requerimientos de la sección dependen del tipo de problema y grado de precisión al que se quiera llegar. Cuanto mas expeditivo es el método, mejor.

Hay que tener en cuenta que cuanto menos daño se le haga al fósil durante su extracción mejor (especialmente las químicas). También difieren los métodos dependiendo del grado de consolidación de la muestra (muy consolidada, poco o nada consolidada)

Primero se seca la roca con una temperatura de 50-60 ºC.

Se puede meter en agua oxigenada para rocas poco consolidadas al 15 % (cuanto menor mejor) hervir con sosa o bicarbonato sódico (2-3 horas).

Semiconsolidadas hervirla o utilizar la técnica del tiosulfato sódico que actua como hielo y desmenuza la roca.

También el queroseno o la gasolina, se filtra este bien y se añade agua muy caliente.

Tratamientos con ácidos HF para muy consolidados si son carbonatas o Fluorhídrico si es detrítica (ataca a la sílice, respeta la pirita, convierte la calcita en fluorita).

Los más utilizados son el acético y el fórmico para atacar las calizas y extraer fósiles fosfatados como conodontos.

Más tarde cuando ya se tiene desgregado se pasa por diferentes tamices (0.5mm, 0.3mm, 0.177mm etc) se busca la homogeneidad en tamaños ya que favorece su enfoque en el microscopio o lupa.

Una vez limpios se pueden meter en celdillas para su estudio.

Hay que tener mucho cuidado en su manejo ya que solo con la electricidad estática que desprendemos podemos hacer que los microfósiles se caigan o se pierdan.

LOS REINOS DE LA VIDA

MONERA, PROTISTA, CARACTERES GENERALES Y CLASIFICACIÓN

Gran cantidad de microfósiles son unicelulares, poseen membrana celular, citoplasma, núcleo y orgánulos (núcleo reproductivos). La célula tiene mecanismos de locomoción como:

-flagelos (proyección alargada)

-cilios (menores que los flagelos)

-pseudópodos (proyección del citoplasma)

El núcleo con división vegetativa o sexual de la célula..

Otros orgánulos que pueden aparecer son los cloroplastos o cromoplastos que contienen clorofila o pigmentos similares para el proceso de fotosíntesis (vegetales). Has dos estrategias por las que se alimentan.

-HETEROTROFÍA El organismo captura y consume materia orgánica viva o muerta.

-AUTOTROFÍA El organismo sintetiza materia orgánica a partir de materia inorgánica utilizando la luz solar y en presencia de pigmentos fotosintéticos.

-MIXOTRÓFICOS Algunos organismos celulares tienen estrategias mixtas.

La reproducción puede tener también dos estrategias, sexual y asexual. En muchos organismos microscópicos existen las dos estrategias reproductivas, además, según las condiciones del medio pueden adoptar a lo largo de su ciclo vital una formar u otra, es decir van alternando. Esto da como resultado un dimorfismo sexual debido a una alternancia de generaciones.

Una misma especie puede reproduce de las dos maneras y esto da lugar a dos morfologías distintas (dimorfos).