lunes, 2 de marzo de 2015

El Vesubio: Una puerta a las extinciones del Cretácico

Después de dos milenios, los restos de las víctimas de la catastrófica erupción del monte Vesubio aparecen en el seno de depósitos de tefra volcánica. Charles Lyell (1797-1875), uno de los padres de la geología moderna, en su principio del actualismo, enunció que los sucesos actuales son una clave para entender los pasados. Acorde con este principio, ¿hasta qué punto es posible establecer una relación entre las víctimas del Vesubio y algunas especies mesozoicas identificadas en el registro fósil de la biota de Jehol (China)?

La descripción de estas cuestiones se basarán en los estudios realizados por Theagarten Lingham-Soliar, con especial interés en su artículo 'Three stages of post mortem opisthotonus uniquely captured in the dinosaur Sinosauropteryx' publicado en la revista 'Journal of Ornithology' en 2015.



INTRODUCCIÓN:

La clave de esta relación es una anomalía postural denominada opistótonos. Este fenómeno puede describirse como una postura hipertensa en que la columna vertebral, el cuello, la cabeza y la cola se curvan hacia atrás de forma brusca. En la biota de Jehol, los vertebrados incluyendo pterosaurios, aves (a menudo descrito el famoso Archaeopteryx), y terópodos (a destacar el Sinosauropteryx, de especial relevancia explicada más abajo) fueron encontrados en forma opistotónica (Faux y Padian 2007) Autores posteriores propusieron que esta pose tenía lugar tras la muerte del animal. Esto fue refutado por Reisdorf y Wuttke (2012)

En términos de la biota de Jehol, se han aportado numerosas explicaciones para su registro fósil: principalmente que los organismos muertos se depositaban en lagos, quedaban enterrados rápidamente bajo sedimentos de grano fino y que la deposición de tefra volcánica encajaba a estos sedimentos, generando así una situación anaerobia (Zhou et al. 2003)  No obstante, una publicación reciente por Jiang et al. (2014) presenta un nuevo escenario de la preservación de los fósiles de Jehol; explica que los cadáveres de algunos vertebrados fueron carbonizados y encajados por flujos piroclásticos y transportados a ambientes lacustres para su enterramiento. Esta hipótesis fue planteada por primera vez por Faux y Padian (2007)


MÉTODO:

La discusión de estas cuestiones se basa en los restos encontrados de Sinosauropteryx, originalmente descritos por Lingham-Soliar et al. (2007) Sus investigaciones se basaron en los integumentos en la parte dorsal del animal que se considera que dieron lugar al plumaje. En estudios posteriores de este mismo autor y con motivo de la demostración de la hipótesis de que fueron sepultados bajo un flujo piroclástico, se ha realizado un estudio con relación a su postura opistotónica.

Descripción: Opistótonos en el dinosaurio Sinosauropteryx.

Fig 1: Sinosauopteryx IVPP V12415. Muestra las distintas fases del opistótonos. Fuente: Lingham-Soliar.

Las muestras opistotónicas encontradas de Sinosauropteryx muestran los signos habituales de esta anomalía. En detalle, y señalados mediante números en la figura 1: 

Cuello curvado hacia atrás sobre la espalda, y cola hiper-extendida por su parte dorsal. Aparecen en los restos algunas secciones de tejido alejadas unos centímetros de la cola. Estos tejidos musculosos y cartilaginosos aparentemente fueron arrancados del cadáver del vertebrado y se fijó al sustrato por separado del cuerpo del animal, y encajan perfectamente con una zona sombreada de la cola. Los ligamentos y otros materiales con colágeno serían los últimos en degradarse (1)

Por otro lado, se aprecia un desplazamiento de algunas vértebras con respecto al tronco de la cola. Algunas de estas vértebras presentan restos de materia orgánica entre su posición y la del resto de la cola (2)

En último lugar, cabe destacar la posición de descanso definitiva del cuerpo principal de la cola (3)

Los tres puntos describen un arco desde la base de la cola hasta la parte superior de la misma. Cerca de la base, las vértebras se encuentran mínimamente disociadas, posiblemente por su menor curvatura.


DISCUSIÓN:


Muerte por flujo piroclástico:


Los motivos de la muerte de los individuos de la biota de Jehol han sido discutidos a lo largo de los años. Partiendo de la base de que estos sufrieron un proceso de enterramiento en una cuenca resulta complicado determinar las causas de su desaparición, dado que pueden ser de lo más variadas. Sin embargo, dadas las evidencias allí encontradas y que se expondrán a continuación, resulta viable explicar su muerte por medio de un flujo piroclástico.

El primero en enunciar esta posibilidad fue Jiang et al. (2014), en una robusta investigación que pretendía demostrar que estos seres vivos fueron víctimas de una erupción volcánica. A sus estudios se añaden los realizados por Lingham-Soliar, que aporta una relación entre la postura opistotónica y la muerte de estos individuos por abrasamiento. Estos se basan en una muestra única de Sinosauropteryx, que refleja el fenómeno del opistótonos con una claridad sin precedentes.

Para empezar, es necesario recalcar las pruebas que corroboran que la disposición anómala e hiper-extendida de algunas partes del esqueleto son primarias y consecuencia del opistótonos, y no resultado de deformaciones geológicas. Estas pruebas son: la ausencia de deformación, tanto frágil como dúctil, en el bloque que contiene los restos esqueléticos; la curvatura en una secuencia lógica y distinguible de la cola, difícilmente resultado de un desplazamiento aleatorio como sería uno de los planos de estratificación; y la perfecta relación entre los fragmentos de tejido separados con respecto a su lugar de origen en el cuerpo.

Normalmente, el tiempo que llevaría la degradación de los materiales óseos de un vertebrado para que el opistótonos ocurriera de forma natural no tendría sentido dentro del marco de estudio. La única explicación posible para la aceleración de este proceso es que el animal fue sometido a unas temperaturas extremadamente altas (200-300ºC) que destruyeron rápidamente los ligamentos y degradaron los huesos, permitiendo al mismo tiempo una contracción por la liberación de energía almacenada en los tejidos destruidos.

Entre las víctimas de Pompeya y Herculano, cabe destacar dos tendencias posturales generalizadas. La primera corresponde a un momento anterior o justo anterior a la muerte del ser vivo, y la segunda a momentos posteriores a la muerte de este. En este segundo caso, los movimientos se explican por la deshidratación de los tejidos y acortamiento de los tendones y músculos, muy similar al caso del Sinosauropteryx.

Temperatura:

Mastrolorenzo et al. (2010) investigaron la evidencia de modificaciones en los huesos debido a altas temperaturas en los restos encontrados en Pompeya y Herculano. Los restos óseos de Pompeya muestran variaciones de coloración que van desde el color natural de los huesos hasta un amarillo pálido; y en Herculano, hasta el marrón rojizo (Mastorolenzo et al. 2001) Para comprender mejor estas modificaciones se sometió a muestras óseas de la especie Equus caballus (encontrada también en Pompeya y Herculano) a un rango de temperaturas de entre los 100ºC y los 800ºC. A partir de los 300ºC las muestras comenzaron a obtener un tono rojo oscuro, muy similar al encontrado entre las víctimas de Herculano.

Fig. 2: Esqueleto de la 'ring lady', encontrada en Herculano. Como consecuencia del calor extremo, muestra los tonos marrones rojizos descritos. Fuente: Wikipedia.

Con relación al Sinosauropteryx, nuevamente se encuentran semejanzas destacables que llevan a inferir que sufrieron las mismas condiciones de temperatura.

Enterramiento:

Hasta el momento, se han aportado pruebas por las que el opistótonos, sumado al tono rojizo de los restos, es una prueba de que algunas especies de la biota de Jehol murieron sepultadas por un flujo piroclástico. Aún así, el mantenimiento en forma de registro fósil hasta nuestros días necesitó de un elemento adicional: el agua. 

El estudio ya mencionado de Jiang et al. (2014) concluyó que los animales fueron enterrados en la pose en que murieron y que pudieron ser transportados posteriormente. No obstante, Lingham-Soliar explica que esos procesos de transporte implicarían movimientos turbulentos que dispersarían en fragmentos los restos. De igual modo, propone que estos animales fueron envueltos de forma rápida por ceniza incandescente, e inmediatamente (a escala geológica), cubiertos por grandes cantidades de agua. Los estudios sobre el clima de la formación Yixia (China) explican que en esta zona se alternan periodos áridos con periodos húmedos, aunque existe una situación intermedia en que un clima semiárido se alternaría con estaciones mucho más húmedas, a una escala temporal mucho más pequeña (Fürisch et al. 2007) Además, esta situación climática concuerda con lo esperado en la Era Mesozoica. Estas conclusiones confirman la posibilidad de que estos seres vivos fueran efectivamente cubiertos por grandes cantidades de agua. El súbito enterramiento bajo cenizas de estos animales, seguido de un periodo húmedo que rehidrató los tejidos blandos, pudo en última instancia conducir a una preservación geológica de gran longevidad.

Por otro lado, el agua es otro requisito necesario en el desarrollo del opistótonos, cuanto menos como catalizador. En el caso de la biota de Jehol, aunque no se descarta la posiblidad de que sea una excepción a este hecho, se encuentran similitudes entre el opistótonos en presencia de agua. Los tejidos sobre los que se desarrolla esta deformación están compuestos por una matriz de alta competencia, fácilmente deformables; y otras sustancias bastante menos competentes, principalmente el colágeno. La presencia de estas sustancias impediría el desarrollo de esta deformación. Sin embargo, sustancias como el colágeno se ablandan considerablemente en presencia de agua, permitiendo así una pérdida de tensión en los músculos y ligamentos y una liberación de energía que resulta en las posturas opistotónicas.


CONCLUSIÓN:

La postura opistotónica, junto con las coloraciones encontradas en los mismos restos que esta, es una evidencia de la desaparición de algunos animales vertebrados por flujos piroclásticos. Sin duda alguna y hasta el momento, el ejemplo más gráfico, es el fósil de Sinosauropteryx IVPP V12415.

Las similitudes entre el fósil de esta especie de vertebrado y los restos de las víctimas de Pompeya y Herculano son claras. Sin ellas, arrojar luz sobre la desaparición de esta icónica especie que, presuntamente, dio lugar a las aves, hubiese supuesto de una cuantiosa dificultad. Una vez más, queda demostrado el principio del actualismo de Lyell.


PÁGINAS DE INTERÉS:



REFERENCIAS:

  • Faux CM, Padian K (2007) The opisthotonic posture of vertebrate skeletons: postmortem contraction or death throes? Paleobiology 33(2):201–226
  • Fu¨rsich FT, Sha J, Jiang B, Pan Y (2007) High resolutionpalaeoecological and taphonomic analysis of Early Cretaceous lake biota, western Liaoning (NE-China). Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 253:434–457
  • Jiang B, Harlow GE, Wohletz K, Zhou Z, Meng J (2014) New evidence suggests pyroclastic flows are responsible for the remarkable preservation of the Jehol biota. Nat Commun 5:3151. doi.
  • Lingham-Soliar T (2003) The dinosaurian origin of feathers: perspectives from dolphin (Cetacea) collagen fibres. Naturwissenschaften 90:563–567
  • Lingham-Soliar T (2011) The evolution of the feather: Sinosauropteryx, acolourful tail. Journal of Ornithology 152:567–577
  • Lingham-Soliar T (2012) The evolution of the feather: Sinosauropteryx, life, death and preservation of an alleged feathered dinosaur. Journal of Ornithology 153:699–711
  • Lingham-Soliar T (2015) Three stages of post mortem opisthotonus uniquely captured in the dinosaur Sinosauropteryx. Journal of Ornithology
  • Lingham-Soliar T, Glab J (2010) Dehydration: a mechanism for the preservation of fine detail in fossilised soft tissue of ancient terrestrial animals. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 291:481–487. doi:10.1016.
  • Lingham-Soliar T, Feduccia A, Wang X (2007) A new Chinese specimen indicates that ‘protofeathers’ in the Early Cretaceous theropod dinosaur Sinosauropteryx are degraded collagen fibres. Proc R Soc Lond B 274:1823–1829. doi:10.1098
  • Mastrolorenzo G, Petrone PP, Pagano M, Incoronato A, Baxter PJ, Canzanella A, Fattore L (2001) Herculaneum victims of Vesuvius in AD 79. Nature 410:769–770
  • Mastrolorenzo G, Petrone P, Pappalardo L, Guarino FM (2010) Lethal thermal impact at periphery of pyroclastic surges: evidences at Pompeii. PLoS ONE 5(6):el 1127
  • Reisdorf AG, Wuttke M (2012) Re-evaluating Moodie’s opisthotonic posture hypothesis in fossil vertebrates part I: reptiles—the taphonomy of the bipedal dinosaurs Compsognathus longipesand Juravenator starki from the Solnhofen archipelago (Jurassic, Germany). Palaeobiol Palaeoenviron 92:119–168.
  • Zhou Z, Barrett PM, Hilton J (2003) An exceptionally preserved. Lower Cretaceous ecosystem. Nature 421:807–814

4 comentarios:

Javier Salas Herrera dijo...
Este comentario ha sido eliminado por el autor.
Javier Salas Herrera dijo...

Muy interesante. el yacimiento de la biota de Jehol es sumamente excepcional, tanto a nivel de conservación fosilífera, como en su diversidad; desde los diminutos alevines de peces en el lecho de antiguos ríos hasta los impresionantes dinosaurios terópodos emplumados.

Recomiendo los siguientes documentales para profundizar más en el tema:

"El dinosaurio de cuatro alas"

"El planeta de los dinosaurios. Capítulo 3: Mundo alienígena"

Manuel Hernández Fernández dijo...

Los nombres científicos deben estar en cursiva en todas las circunstancias, incluso cuando forman parte del título de una rtículo (más allá del formato de las referencias)... Arréglalo.

Por cierto, en algunas referencias faltan datos (págs. por ejemplo...).

Olaya Dorado dijo...

¡Enhorabuena Dani! Una entrada genial, pero ¿que puedo decir de una entrada que mezcla volcanes con paleontología?

La idea de hilar el estudio con los restos encontrados en la ciudad de Pompeya nos da el claro ejemplo de como el Principio del Actualismo nos sirve día a día para saber como fue nuestro pasado; en éste caso para demostrar como murieron estos animales y dar también una posible hipótesis de la formación de este fantástico yacimiento (con todo el respeto a los pobres animalillos que tuvieron la mala suerte de morir achicharrados jajaja).