miércoles, 28 de mayo de 2014

La evolución en los medios marinos, una aproximación a través de los mosasaurios

Introducción:

 Los mosasauridos son una familia extinta de reptiles pertenecientes al orden Squamata (Escamosos) que vivieron durante el Cretácico superior a lo largo de 32,5 millones de años, aparecieron hace 98 millones de años y su registro desaparece en el limite KT hace 65,5 Ma.

En el articulo Polcyn, M. J. ,Jacobs, L.L. ,Araújo, R. ,Schulp, A.S. & Mateus, O. (2014). Physical drivers of mosasaur evolution. Palaeogeography. Palaeoclimatology. Palaeoecology. 400, pp. 17–27.  se estudia a los mosasaurios para entender como afectan los factores físicos a la evolución en medios marinos (ya se hablo brévemente sobre el tema de este articulo en una entrada anterior sobre la macroevolución de lo tetrápodos marinos: enlace)

Los mosasaurios son muy útiles para el propósito que se han propuesto los autores del articulo pues su registro fósil es muy completo y esta bien estudiado a lo largo de todo el mundo. Esto nos permite una mejor aproximación a como su evolución se ha visto afectada por los cambios físicos de su medio, aunque como en todo, no estamos libres de sesgos pues estamos hablando de seres que vivieron hace más de 65 millones de años.

También se debe tener en cuenta, como ya se ha comentado en otras entradas, la dificultad de asociar un paso evolutivo a una única y clara causa física o cambio del medio. Siempre, o casi siempre, los cambios dependerán varias causas. Ademas de que nuestro propio conocimiento del ambiente es también limitado por lo que nos cuentan las rocas a traves de: otros fósiles, litología, el paleomagnetismo, isótopos, estructuras sedimentarias, etc, elementos todos ellos usados en este trabajo de Polcyn et al. (2014).


Figura 1:   Distintos clados de mosasaurios y su surgimiento y duración durante el Cretácico

El origen de los mosasaurios ¿por que surgieron? y ¿cuando surgieron?

 Los mosasaurios surgieron durante el Cretácico Superior, en una época de gran actividad tectónica que llevó a enormes variaciones en el nivel del mar, el cual llegó a superar los 300 metros por encima del nivel actual. Esto llevó, hacia el principio del Cretácico Superior hace unos 100 ma, a la creación de bastos mares epicontientales poco profundos, productivos gracias a sus amplias zonas fóticas. Los mares alcanzaron las temperaturas más altas del Cretácico durante el Cenomaniense (figura 1).

Durante este máximo climático, en que se produjo un aumento de la productividad de los mares, surgierón los mosasaurios y otros clados ligados a esta enorme productividad Jacobs et al. (2009). Especialmente se ha ligado la productividad y los mosasaurios a zonas de surgencia que, como se ve en la figura 2, van cambiando de posición por la deriva continental.

Las oportunidades de un mar cálido y productivo par aun reptil del orden de los escamosos y pecilotermo seria lo que llevaría a la conquista del mar por este clado.
Figura 1: Movimiento de los continentes, cambios del nivel del mar y zonas de surgencia ( en verde) en distintos periodos de los últimos 130 millones de años



El complejo clima del Cretácico superior

 Si se bucea en la biografía se vera lo complejo que es la reconstrucción de las causas que llevaron a que el Cretácico superior fuera una época de gran productividad en los océanos y de que modo se relacionan las distintas causas.

Se calentaron los mares debido a causas probablemente astronómicas. La circulación oceánica cambió debido a la deriva de los continentes, se empezó a abrir el Atlántico. Se produjeron fenómenos de anoxia en el Cretácico medio que se han ligado a múltiples causas, especialmente a actividad volcánica submarina Leckie et al. (2012). Las zonas de surgencía variaron junto con la variación de la situación de los continentes y se correlacionan con la anoxia en algunos puntos, ya que la mayor productividad en superficie puede llevar a un exceso de materia orgánica que produzca anoxia en las zonas profundas. Además las zonas de anoxia pueden producir una liberación de nutrientes que ascienden en las zonas de surgencia alimentando la productividad en los océanos superficiales Handoh et al. (2003).

La industria del petroleo ha llevado a exhaustivos estudios de la circulación y la productividad en los océanos de esta, pues la enorme productividad de los mares del Cretácico ha producido la acumulación de enormes cantidades de materia orgánica. Mostrando un conjunto complejo de causas y efectos que no son fáciles de correlacionar después de todo estamos hablando de una escala planetaria.

La evolución de los mosasaurios (con un poco de números)

Se distinguen dos tipos de presiones que controlan el tamaño de las poblaciones en el océano y que pueden llevar a la especiación y extinción: presiones botton-up, es decir controladas por las partes bajas de la cadena o la disponibilidad de presas, y presiones top-down es decir debidas a la depredación. En los mosasaurios presumiblemente fueron presiones botton-up debidas a cambios ambientales las que controlaron su evolución a través de cambios en las surgencias, la productividad de los mares y la propia disposición de estos debido a los cambios en las placas tectónicas.

Si observamos la figura 3 veremos como el numero de géneros y especies crece hasta el KT presentando dos puntos en los que cae. Estas caidas se han asociado a factores físicos y a cambios en el medio.
Figura 3: Gráfico con el número total de géneros, especies y subfamilias de mosasaurios durante el Cretácico.

La primera caída en géneros y especies se observa en el Coniaciense. Tras el máximo climático del Cenomaniense y el Turonienese se produce en el Coniaciense una bajada en las temperaturas (figura 4). Los mosasaurios, que probablemente habían ocupado los medios marinos animados por las ventajas que ofrecían los mares calientes en cuanto a regulación térmica, debieron sufrir aquí una selección que eliminó o dejo recluidas a ciertas zonas a las formas más pequeñas, más sensibles a los cambios de temperatura. Cabe mencionar que recientes estudios (Bernard et al. 2007) han demostrado la existencia de cierto grado de regulación térmica en al menos algunos mosasaurios, esta característica les habría permitido adaptarse mejor a los cambios del Coniaciense y les habría ayudado en su camino hacia grupo dominante en el final del Cretácico. En el mínimo de temperaturas del Campaniense se producirá otra nueva caída de géneros seguramente debido a especies que no podan soportar las bajas temperaturas.

Es importante destacar que tras los eventos de cambio que llevan a la reducción de géneros suele seguir una rápida especialización que se asocia a una diversificación en nichos. Nichos que se crean o nichos que quedan desocupados.

Figura 4. Número de especies de mosasaurios, nivel del mar, temperatura del mar y carbono en la atomósfera al lo largo del Cretácico

Y es que los mosasaurios presentan durante su historia una constante diversificación. Cambian las formas de sus dientes adaptándose a distintas formas de alimentación, También cambian sus adaptaciones en tamaño, alimentándose de presas cada vez más grandes y con ello aumentando su tamaño. No desaparecen no obstante los tamaños más pequeños, de forma que la variabilidad de tamaño es cada vez mayor según avanza el Cretácico Superior (figura 5).

Los mosasaurios pasaran a ocupar distintos escalones de la cadena alimentaria. Desde especies que se alimentan de moluscos a especies que se alimentaran incluso de otros mosasaurios.


Figura 5: Gráfica tamaño tiempo de las distintas subfamilias de mosasaurios.

Es interesante que no se observa un aumento en los valores negativos de δ13C de los dientes de los mosasauriosLa diversificación en hábitos alimenticios, el ir escalando escalones en la cadena alimentaria según crecen los tamaños que pueden llegar a alcanzar las especies de mosasaurios, debía llevar en teoría a un crecimiento en el valor del isotopo 13 del carbono en las especies más grandes. Sin embargo los datos recojios por los autores (siendo resultados preliminares) parece disminuir (figura 6). Este efecto se ha observado también en ballenas (Clementz, M (2001)) y tortugas (Biasatti, D. (2004)) actuales y es un indicativo de una diversificación en los hábitos de vida. Una mayor lejanía de la costa y una mayor profundidad de alimentación pueden llevar a esta disminución pese a subir en la cadena y seria otro indicativo más de la ocupación de nuevos nichos
Figura 7.  Isotopo  δ13C y tamaño de mandíbula comparados en unos pocos especímenes (muy pocos)

El medio físico como motor principal de la evolución en los medios marinos.

Los mosasaurios muestran una movilidad y una adaptación que es lo que parece llevarles, en los eventos de disminución de la productividad, a la diversificación. moviéndose geográficamente a otras zonas y a nuevos nichos. Todas las gráficas que se han mostrado muestran esta ocupación de nuevos nichos y parece venir favorecido por los cambios en el medio marino.

Lo que parece quedar claro y patente es la importancia del medio físico en los mosasaurios. Como ya se ha dicho las presiones botton-up impulsan su cambio y es que el tamaño de los mosasaurios crece junto con el tamaño de sus presas de las que se alimentan- Las cueles crecen gracias al máximo productivo del Cretácico en el que los propios antepasados de los mosasaurios conquistan el mar atraídos por sus cálidas temperaturas y abundancia de alimento. Los mosasaurios se ven afectados por las caídas globales de productividad perdiendo especies y forzando cambios, la bajada de temperaturas les impulsa a buscar nuevos nichos, nuevas estrategias, que cambian sus formas y sus tamaños e impulsan su evolución. 

Y es quizás esta la conclusión más importante de este articulo, la presión que ejercen los cambios físicos, debidos a una gran variedad de factores, en la vida en la tierra, en este caso en los mosasaurios es probablemente la causa de lo cambios y la evolución a gran escala.


El fin de los mosasaurios (y de muchos otros)

Como muchos otros grupos los mosasaurios desaparecieron al final del Cretácico. Como se viene diciendo son presiones botton-up las que controlan la evolución de los mosasaurios y la enorme caída de productividad en lo océanos debida al impacto meteórico del KT fue seguramente demasiado para este grupo que no supo adaptarse esta vez y desapareció por completo.

Bibliográfia:

Bernard, A. Lécuyer, C. Vincent, P. Amiot, R. Bardet, N. Buffetaut, E. Cuny, G. Fourel, F. Martineau, F.Mazin, J.-M. & Prieur, A.(2010). Regulation of body temperature by some Mesozoic marine reptiles. Science, 328 , pp. 1379–1382

Biasatti, D. (2004). Stable carbon isotope profiles of sea turtle humeri: implications for ecology and physiology. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 206 , pp. 203–216
Clementz, M. & Koch, P. (2001). Differentiating aquatic mammal habitat and foraging ecology with stable isotopes in tooth enamel. Oecologia 129 pp. 461–472

No hay comentarios: