domingo, 28 de febrero de 2016

“AMAR EN TIEMPOS CRETÁCICOS”

Imaginémonos una mañana de domingo de febrero sin tener nada que hacer, subirnos a nuestra “máquina del tiempo”, poner el reloj a *** menos 100 millones de años *** y pulsar el “ON”…
Con algo de suerte, nos trasladaríamos a un bosque de los de entonces y tal vez con otro poco más de fortuna, estaríamos cara a cara frente a un gran dinosaurio de 8 metros intentando cortejar a su amada con sus grandes patas. Evidentemente como este viaje es solo un bonito sueño paleontológico, nos conformaremos con dar a conocer un reciente artículo publicado en Scientific Reports y que da pie (y nunca mejor dicho) a mi primera aventura en este nuestro blog.




A modo de introducción comentaremos brevemente unos conceptos que aunque sabidos, creo que merece la pena recordar. El taxón Dinosauria fue formalmente designado en 1842 por el paleontólogo Sir Richard Owen derivando el término de las palabras griegas deinos sauros, lagarto terrible (Owen, 1842). Los dinosaurios aparecieron en el período Triásico hace unos 231 millones de años, extinguiéndose en el final del Cretácico hace 66 millones de años.

Según la naturaleza de sus huesos y articulaciones pélvicas (Fig. 1) se dividen en dos órdenes (Seeley, 1887):
  •  Los ornistiquios (Ornithischia), reptiles herbívoros bípedos y cuadrúpedos con pico, dientes y una pelvis semejante a la de las aves.
  •  Los saurisquios (Saurischia), con pelvis de reptil que a su vez comprenden a los terópodos (Theropoda), reptiles carnívoros con dientes terribles, patas delanteras relativamente cortas y traseras de gran tamaño terminadas en tres dedos y un metatarso con agudas garras (son los “protas” del artículo) y los saurópodos (Sauropoda), reptiles herbívoros cuadrúpedos de cola larga, cabeza pequeña y talla gigantesca (Sereno 1997).

Fig. 1. Diferencia “dinopelviana” entre Ornithischia (izda.) y Saurischia. Educ.ar.

Entrando en materia…
Nos situamos en el yacimiento Roubideau Creek en la zona más oriental de Colorado muy cerca del estado de Utah en EE.UU (Fig. 2). El campo de estudio está junto a la Gunnison Gorge National Conservation Area zona rica en huellas de grandes dinosaurios terópodos de unos 7,5 metros. En el año 2015  fueron localizados los rastros de 15 individuos en una zona de 75 metros de ancho con la principal característica de que prácticamente todas ellas tenían orientación paralela hacia el sur, lo que sugería el comportamiento gregario de estos reptiles (Lockley et al., 2015).

Fig. 2. Localización geográfica del yacimiento Roubideau Creek en Colorado. Colorado University.

Las areniscas que afloran en Roubideau Creek pertenecen al Cretácico, piso Albiense Cenomaniense con una edad de 100 millones de años (día arriba, día abajo). Lo que ahora es un enorme paisaje desértico en aquellos tiempos las placas del Pacífico y de América del Norte colisionaron formando los territorios de Laramidia en el oeste (actuales Montañas Rocosas) y Appalachia en el este (actuales Montes Apalaches). Las aguas procedentes del norte (actual Océano Ártico) se unieron con las del sur (actual Golfo de México) formando el  Cretaceous Western Interior Seaway (Fig. 3). 

Fig. 3. Localización aproximada de la zona durante el Cretácico. Wikipedia.org.

Este mar interior era cálido y de carácter tropical con numerosos depósitos deltaicos de plataforma marina somera o arrecifales y abundante vegetación que posteriormente daría lugar a los coal swamp o pantanos de carbón. La temperatura atmosférica era mucho más elevada y uniforme que la actual, estimándose en unos 25ºC la diferencia entre la de los Polos y la del Ecuador (Schrope, 2005).
Concretamente las areniscas estudiadas están dentro de la denominada Formación Dakota cretácica (Lockley et al., 2014), formación geológica compuesta por rocas sedimentarias depositadas en la zona más oriental del Cretaceous Western Interior Seaway durante su transgresión (Monroe & Wicander, 1997) (Fig. 4). 
Fig. 4. La “Formación Dakota” durante la transgresión del mar interior cretácico. Wikipedia.org.

En Roubideau Creek un grupo de paleontólogos capitaneados por Martin Lockley, Richard McCrea y Ken Cart han dado a conocer junto a huellas (icnitas) de dinosaurios herbívoros, otras de terópodos carnívoros del género Irenesauripus (Sternberg, 1932) un tanto peculiares (Fig. 5).

 
Fig. 5. El “dinocortejo” de Irenesauripus y esposa visto por los paleoartistas Lida Xing y Yujiang Han.

Con un tamaño de hasta de 2 metros de longitud y dispuestas en pares contiguos, las huellas presentan una serie de violentos arañazos tridáctilos en el sedimento que se encuentran relacionados con un comportamiento de cortejo “dinosexual” donde el macho muestra sus capacidades amatorias ante sus potenciales parejas (Figs. 6 y 7). 

Los autores han descartado que el origen de las huellas esté asociado a la formación de nidos ya que no han aparecido en el yacimiento restos de huevos o de incubación. Por otro lado tampoco serían resultado de la búsqueda de agua y alimento ya que estos fueron abundantes en la superficie de toda la zona referida durante el Cretácico Superior.

Fig. 6. Martin Lockley (derecha) y Kent Cart junto a los rasponazos descubiertos. Colorado University.


Fig. 7. Detalle donde se observa claramente la violencia del arañazo. Colorado University.

Estas relaciones de comportamiento entre dinosaurios terópodos no avianos y avianos (aves) así como sus caracteres osteológicos han sido objeto de estudio y debate en las últimas décadas (Xu et al., 2014; Sereno, 1997; Foster et al., 1998). Entre los paleontólogos existe el consenso de que las aves descienden de los terópodos (Mayr et al., 2005). En efecto, ambos taxones comparten características muy afines entre las que destacan el único cóndilo occipital (articulación del cráneo con la primera vértebra), única apófisis uncinada en las costillas que hace el tórax rígido y resistente para soportar el movimiento ventral del ala durante el vuelo así como la presencia de cuatro dedos en los miembros posteriores (Gil, 2009) (Fig. 8).

Fig. 8. Comparativa de la pata ave-dinosaurio. Botelho J. F., Universidad de Chile. Scientific Reports.

Lockley y sus colegas mediante una técnica de capas fotográficas denominada fotogrametría han conseguido realizar en el yacimiento imágenes 3D de los rasponazos, extrayendo sin dañar la arenisca, copias en caucho y fibra de vidrio que han sido almacenadas en el Natural Science Museum de Denver para su detallado estudio. Básicamente cuando hacemos una fotografía simple obtendremos información bidimensional del objeto fotografiado. De lo contrario si trabajamos con dos fotos con una zona común denominada zona de solape, tendremos visión estereoscópica o tridimensional del objeto a estudiar.

La Fig. 9 representa la imagen fotogramétrica de ocho arañazos bien conservados y el detalle de uno de ellos sobre una placa de arenisca de 100 m2. Concretamente aparecen como depresiones dobles paralelas compuestas por múltiples raspaduras separadas por una cresta central elevada,  bautizadas con el nombre de Ostenichnus bilobatus o “huella de dos lóbulos que sirve para presumir”. Estos rastros representan el fossil behaviour o comportamiento fósil derivado de la actividad en animales vivos (Seilacher, 1967) y cuyas cinco principales categorías son: repichnia rastros de locomoción, cubichia de descanso, domichnia de alojamiento, praedichnia de depredación y calichnia de cría (Bromley, 1996). Tras este descubrimiento, Ostenichnus bilobatus constituye un nuevo tipo no reconocido de calichnia asociado al cortejo dentro del comportamiento de manada ya observado en la Gunnison Gorge National Conservation Area.


 Fig. 9. Imágenes fotogramétricas de las huellas estudiadas. Los tonos azules corresponden a zonas de mayor presión. Scientific Reports.


“Esta es una evidencia física de los juegos previos muy similar a los de las aves actuales, que utilizan una ceremonia de cortejo de rascado generalmente cerca de sus lugares de nidificación finales. De esta forma la raspadura fósil ofrece la pista de que los dinosaurios pudieron estar reunidos aquí hace millones de años para reproducirse y luego anidar cerca”, afirma Lockley en su trabajo. Efectivamente, una de nuestras aves actuales, el frailecillo atlántico (Fratercula arctica) en la fase previa a la cría rasca el suelo produciendo dos surcos paralelos y una cresta central (Folch, 1992) (Fig. 10) que son sorprendentemente similares a Ostenichnus bilobatus del terópodo Irenesauripus estudiado. También el avestruz (Struthio camelus), más similar en tamaño a nuestro dinosaurio, produce raspaduras superficiales de 2 a 3 metros de diámetro muy similares a las descritas  y únicamente asociadas a la construcción del nido y a la puesta de huevos pero no al cortejo (Folch, 1992). 

Fig. 10. Frailecillo atlántico (Fratercula arctica) intentando ligar. Enciclopedia Animal.

Tras la lectura de este interesante artículo llegamos a la conclusión de que el hallazgo estudiado en esta entrada posee un gran valor científico, ya que se trata del primer yacimiento donde se han observado marcas relacionadas con el comportamiento sexual de un género de dinosaurios muy similar al de algunas especies de aves actuales. Estas prácticas de cortejo no solo están asociadas al acto físico de la cópula sino también a las del periodo de celo, las costumbres amatorias y la nidificación durante más de 160 millones de años (Bakker, 1986). Finalmente y en palabras de Lockley “estas enormes marcas de rascaduras rellenan el hueco que faltaba en nuestra comprensión del comportamiento de los dinosaurios”.


Y después de todo esto, ¿qué?...



... un gif vale más que mil palabras XD!!!

¡Hasta la próxima!


         REFERENCIAS


UN MUNDO DE GIGANTES


Hubo un tiempo en el que sobre la Tierra era común ver colosos, esto ha sido así durante cientos de millones de años incluso a través de múltiples periodos de cambio climático.
Tras la extinción de  dinosaurios hace unos 66 millones de años, los mamíferos terrestres experimentaron una diversificación y un aumento del tamaño corporal con el fin de ocupar los nichos ecológicos que quedaron vacantes (Smith et al. 2010). Estos animales forman parte de lo que hoy se conoce como megafauna, que son animales cuyo peso es mayor a 100 libras (45.3kg) (Martin, 1989).
En los últimos 50.000 años se ha producido una disminución rápida en abundancia y diversidad de estos animales

Artículo principalMalhi Y.Doughty C.E., Galetti M., Smith F.A., Svenning J-C.TerborghJ.W. (2016) Megafauna and ecosystem function from the Pleistocene to the Anthropocene. Proceedings of the National Academy of Sciences of United States of America, 113: 838-846.


¿Como han sido estas pérdidas?

  • Megaherbívoros (≥1,000 kg):
El Pleistoceno superior albergaba al menos 50 especies de mamíferos, incluyendo los órdenes Proboscidea (elefantes y parientes: 16 especies); Artiodactyla (camellos, bóvidos, hipopótamos: 7 especies); Perissodactyla (rinoceronte: 9 especies).
En el continente Americano, Cingulata (glyptodontes: 5 especies); Pilosa (perezosos gigantes: 8 especies); Notoungulata (toxodontes: 3 especies); y Liptoterna (1 especie).
En Australia, Diprotodontia (1 especie). 
De las 50 especies sólo 9 permanecen en todo el mundo: 3 elefantes, 5 rinocerontes y el hipopótamo.
La pérdida de megaherbívoros fue más acusada en América, donde se extinguieron 27 especies.

  • Megacarnívoros (≥100 kg):
A nivel mundial, el Pleistoceno superior fue testigo de 15 especies de mamíferos megacarnívoros (9 grandes felinos, 5 osos y el león marsupial australiano (Thylacoleo carnifex)). 
De estas, sólo 6 especies permanecen en la actualidad.
Los megacarnívoros más representativos del Pleistoceno incluyen a los félidos dientes de sable (Smilodon fatalis), grandes parientes del león existente (Panthera leo atrox, en Norteamérica; Panthera leo spelaea, en Eurasia y Beringia), y el enorme oso de hocico corto (Arctodus simus) en América del Norte. 

  • Grandes herbívoros (45–999 kg): sufren altas tasas de depredación por megacarnívoros o grupos de grandes carnívoros (Hopcraft et al. 2010)
  • Grandes carnívoros (21.5–99 kg): su extinción ha sido menos dramática, pudiendo haberse visto beneficiados por la liberación de los megacarnívoros. 


En la siguiente figura aparece representada la megafauna perdida por continentes. El primer número indica el número de especies restantes y el segundo número indica cuantos habrían existido en una línea de base del Pleistoceno superior (Faurby & Svenning, 2015) 

Colores de fondo:
Amarillo: áreas de alta diversidad de megafauna intrínseca y baja pérdida.
Verde: baja diversidad histórica y baja pérdida.
Marrón: baja diversidad y alta pérdida.
Rojo: alta diversidad y alta pérdida.
Figura 1: Déficit de diversidad de megafauna actual vs Pleistoceno.

Desaparición: ¿A quien culpamos? 

Las primeras evidencias de tasas anormales de pérdida de megafauna aparecen en el Pleistoceno Temprano en África, hace aproximadamente 1 M.a donde se produjo una marcada reducción de en diversidad de proboscideos (Todd, 2006). Esto probablemente está relacionado con la evolución del Homo erectus (Werdelin & Lewis, 2013).


 ...al de siempre!!!

El momento de la pérdida de la megafauna coincide estrechamente con la expansión global del Homo sapiens (Sandom et al. 2014). En general se observa un patrón donde se produce una rápida pérdida en regiones que experimentan la llegada repentina del Homo sapiens sin correlación con la variación climática global.
En Norteamérica, la llegada del hombre coincidió con el cambio climático al final del Pleistoceno, por lo que la alta intensidad de extinción en el continente americano pudo estar reforzada por este cambio climático (Barnosky et al. 2004).

Los seres humanos eran superpredadores capaces de cazar incluso a los mamíferos mas grandes los cuales antes de la llegada de los humanos se enfrentaban a poca presión de depredación. Las especies con largos tiempos de generación y tasa de reproducción lenta, son particularmente susceptibles incluso a moderados aumentos sostenidos de la presión de depredación (Zuo et al. 2013).
Figura 2: representación de seres humanos cazando a un mamut.


¿Y esto puede afectar al ecosistema? 

¡Claro que si!, los megaherbívoros (proboscideos en particular), tienen la capacidad de alterar la vegetación a escala de paisaje, forman la estructura del hábitat a través de destrucción de la vegetación, ya sea por sus altas tasas de consumo o a través de la rotura y el pisoteo, también mediante la reducción de la productividad a través del daño a las plantas(Bakker et al. 2016). Pueden alterar con ello el equilibrio competitivo entre vegetación herbácea y leñosa.
Estos animales aceleran los ciclos biogeoquímicos de los ecosistemas liberando los nutrientes almacenados en hojas y tallos a través de su alimentación, es decir, produciendo desechos (Hobbs, 1996) y facilitan el movimiento lateral de estos nutrientes en paisajes , los animales más grandes aumentan las tasas de difusión de nutrientes significativamente (Wolf et al. 2013).
En las estepas frías tras las extinciones de la megafauna del Pleistoceno, los nutrientes fueron encerrados en la descomposición de la materia vegetal lentamente, por lo que todo el ecosistema es más pobre en nutrientes (Zimov et al.1995). En condiciones secas, como las sabanas africanas, se ha demostrado que la megafauna favorecería el rápido ciclo de nutrientes al descomponer y digerir la materia vegetal (McNauhton et al. 1997).

Existe una fuerte evidencia de los cambios de estado de los ecosistemas después del declive de la megafauna del Pleistoceno, pudiendo estar controlados por la dinámica del fuego (Bond & Keeley, 2005) o también puede aumentar la cubierta arbórea.

  • Dinámica del fuego:
En el cráter de Lynch (noreste de Australia), una disminución de la megafauna (hace ~40000 años), fue seguido por un fuerte aumento de la incidencia de incendios, y un cambio del tipo de vegetación adaptada al fuego (Johnson et al. 2015). 


  • Dominancia de la cubierta arbórea:
  1. Europa fue sede de una serie de megaherbívoros, incluyendo el elefante europeo (Elephas antiquus). En anteriores periodos interglaciales, paisajes boscosos del noroeste de Europa parecen haber sido bosques heterogéneos con áreas densamente cubiertas de árboles y otras zonas abiertas. En el Holoceno temprano postmegafaunal, había muchas más zonas cubiertas por los bosques.
  2. Actualmente la cubierta en regiones de sabana es mayor en América del Sur que en África, esto podría explicarse por la pérdida completa de megaherbívoros en América del Sur (Doughty et al. 2015).

Este proceso es menos probable en regiones de baja productividad inherente, o en regiones de baja densidad de la megafauna: 
  1. En la pampa argentina, no hubo expansión de la cobertura de árboles después de la pérdida de la megafauna, probablemente debido limitanciones de precipitación  o al tipo de suelo (Barnosky et al. 2016).
  2. En el sur de la Patagonia, no parece haber habido una expansión de la cobertura arbórea después del colapso de la megafauna, probablemente porque proboscideos nunca estaban presentes allí (Barnosky et al. 2016).

La megafauna también pudo ejercer un control en el estado del ecosistema en latitudes septentrionales altas (norte de Eurasia y Beringia), donde numerosos herbívoros (mamuts, caballos y bisontes) mantenían la productividad del ecosistema. Reduciendo la humedad del suelo y la temperatura del permafrost, la acumulación de carbono en los suelos, y el aumento del albedo regional, por lo que el restablecimiento de los ecosistemas de pastizales frenaría la descongelación del permafrost y podría reducir la tasa de calentamiento actual (Zimov et al. 2012).
El entorno Pleistoceno de Beringia era más frío que en el presente y tenia similares patrones de viento y precipitaciones, pero los suelos eran más húmedos, esto sugiere que la vegetación y los suelos secos de estepa de esta región en el Pleistoceno tardío no fueron una consecuencia directa de un microclima árido, si no del pisoteo y pastoreo de mamíferos herbívoros en la tundra los cuales causaron un cambio en la dominancia de musgos a las gramíneas. Las gramíneas reducen la humedad del suelo con mayor eficacia que los musgos través de altas tasas de evapotranspiración (Zimov et al. 1995)
La estepa del mamut parece haber persistido en periodos interglaciales anteriores, pero están ausentes del Holoceno, sustituido por un paisaje inundado bajo la diversidad de la tundra de musgo húmedo, la tundra arbustiva, y el bosque.


Figura 3: Estepa del mamut. 
La estructura espacial y temporal de los paisajes también puede ser influenciada por megafauna. La fuerza de la presión de herbívoros varía a través del espacio cuando está ligado a la proximidad de fuentes de agua o rutas de migración y a evitar de áreas con riesgo de depredación alta (Hopcraft et al. 2010). Dicha variación espacial de la presión puede dar lugar a paisajes que son un mosaico de pastos, arbustos y árboles; y por tanto más ricos en biodiversidad escala de paisaje (Bakker et al. 2016)


También se altera la estructura trófica!!!

Los grandes herbívoros pueden suprimir las especies de herbívoros más pequeños a través de la competencia
Los grandes carnívoros estabilizan el ecosistema mediante el control de la abundancia de herbívoros menores y mesodepredadores (Estes et al. 2011) los cuales aumentarían de manera desproporcionada en ausencia de grandes depredadores. 
La pérdida de la megafauna puede resultar en un aumento de la abundancia de herbívoros y depredadores más pequeños resultando así ecosistemas más simples con pocas interacciones interespecíficas y cadenas tróficas más cortas (Elmhagen et al. 2010).


¿¿Y que pasa con el clima??

La emisión de gases de efecto invernadero, así como la modificación de estructuras y composición de la vegetación y suelo a través del pisoteo (Bakker et al. 2016), puede afectar a los procesos biogeoquímicos del suelo, alterando los niveles freáticos, las emisiones de metano del suelo, incluso al albedo de la superficie terrestre y la evapotranspiración.

En un estudi(Smith et al. 2010) se prevén disminuciones del nivel global de metano relacionadas con la extincion de megaherbívoros y estiman que el efecto de la perdida de la megafauna sea un enfriamiento global de 0.08-0.20 °C. Además, el cambio a un aumento de la vegetación leñosa después del colapso de la megafauna (Bakker et al. 2016) también habría actuado como sumidero de CO2 lo que contribuye al efecto de enfriamiento.

La modificación del albedo en las latitudes altas por la cubierta de árboles tras las extinciones puede tener un impacto más potente sobre el clima. En las regiones con la cubierta de nieve en invierno abundante, los árboles tienden a calentar la superficie (Bonan, 2008), ya que los rasgos oscuros asoman por encima de la nieve. Sin embargo, en latitudes más bajas y escalas locales, si el aumento de la cubierta forestal aumenta la evapotranspiración, el enfriamiento por evaporación de la superficie, y la formación de nubes reflectantes, la pérdida de la megafauna puede conducir a un enfriamiento neto.

La megafauna también puede alterar el albedo a través de pisoteo regular y el pastoreo en ausencia de la cobertura arbórea (Zimov, 2005), el pastoreo elimina hiervas, exponiendo la nieve y aumentando en gran medida el albedo. Este aumento de la reflectividad enfria la superficie, ayudando a mantener grandes reservas del carbono de la descomposición en el suelo.



La pérdida de especies clave puede inducir cascadas tróficas que conducen a cambios en el hábitat, cambiando la abundancia de otras especies, esto puede conducir a una mayor extinción.
Es asumible cada vez más el evidente papel del ser humano en el origen de estas extinciones, que sigue siendo un problema en la actualidad, los estudios paleoecológicos nos proporcionan una herramienta para, quizás, actuar desde el presente y frenar o revertir estos cambios ambientales, ya que la restauración de megafaunas y las cascadas tróficas asociadas pueden aportar una mayor capacidad de recuperación ecológica y mayor resistencia frente al cambio climático en algunos casos  (Post & Pedersen, 2008).
Claro, que otra opción seria cargarse al ser humano, pero no parece la solución mas ventajosa.


 BIBLIOGRAFÍA.