Paleontología y Evolución en la UCM

Varamientos masivos repetidos de mamíferos marinos en la región de Atacama, Chile, apuntan a una muerte repentina

 Introducción

 A lo largo de millones de años los varamientos masivos han sido muy abundantes y sus causas han sido muy particulares. En esta entrada se discutirán las conclusiones a las que se han llegado en el artículo D. Pyenson, N., S. Gutstein, C., F. Parham, J., P. Le Roux, J., Carreño Chavarría, C., Little, H., Metallo, A., Rossi, V., M. Valenzuela-Toro, A., Velez-Juarbe, J., M. Santelli, C., Rubilar Rogers, D., A. Cozzuol, M. & Mario E. Suárez, M. 2014. Reapeated mass strandings of Miocene marine mammals from Atacama Region of Chile point to sudden death of sea. Proceedings of the royal society Proc. R. Soc. B 281: 20133316, que trata este tema. El yacimiento destaca, entre otras razones, porque está formado sobre todo por esqueletos de rorcuales, poco comunes (al contrario que los ya documentados en varias ocasiones de ballenas).

Fig. 1: ejemplos de algunos de los cetáceos presentes en el yacimiento: 4 cachalote, 6 y 7 rorcuales. 

 Contexto geológico y paleontológico

 El yacimiento Cerro Ballena contiene unos aproximadamente 40 esqueletos de ballenas rorcuales, cachalotes, focas, perezosos acuáticos, morsas y depredadores óseos, machos y hembras. Pero no es el único de la zona. A unos 50 km del yacimiento existe otro análogo que conserva 14 individuos de la especie Megaptera novaeangliae. Los alrededores de la cuenca de Caldera, donde se encuentra Cerro Ballena, contienen sedimentos fosilíferos marinos pertenecientes a Mioceno y Plioceno. La correlación con la Formación Pisco y con distintos horizontes de la Cuenca Sacaco, ambas en Perú, permitió datar los esqueletos. La sección de la Formación Bahía Inglesa en la que se encuentra Cerro Ballena se encuentra entre los horizontes de la anterior cuenca, por lo que se deduce que los fósiles están comprendidos entre el Mioceno y el Plioceno. Todo esto queda englobado en las cuencas tectónicas Preandinas entre la Precordillera y el Altiplano. En sentido estricto corresponden a un graben (J. Pueyo, J., 1991).

 

Fig. 2: mapa del Cerro Ballena en la Región de Atacama con la paleo-costa de la cuenca de la Caldera esquematizada.

Fig. 3: información estratigráfica y sedimentológica sobre el yacimiento. Incluye una columna con la diversidad de vertebrados expresada en porcentaje para cada nivel o estrato.

 Descripción de los restos encontrados

 Los análisis tafonómicos del yacimiento revelan varios puntos de interés en común con varamientos masivos de mamíferos marinos modernos. En primer lugar, entre las especies de mamíferos destacan por su abundancia los esqueletos de grandes ballenas barbadas, del clado/familia Balaenopteridae, que parecen ser de las mismas especies y de distintos estados ontogénicos. Otras especies de mamíferos marinos incluidas son Arcrophoa (y un nuevo morfotipo), Scaldicetus, Odobenocetops y Thalassacnus natans (T. natans). En segundo lugar, la tafonomía de los vertebrados marinos fue dividida en tres categorías, articulados, ya sea total o parcialmente, desarticulados (miembros asociados) y aislados (miembros separados). En el caso de los vertebrados que no eran cetáceos los materiales esqueléticos se clasificaron en asociados, semiarticulados y/o desarticulados. Los esqueletos de rorcuales se conservaron intactos e incluso casi enteros gracias a que la sedimentación fue más o menos constante. Esto se ha comprobado al compararlo con pisos mareales modernos y, además, el tamaño de grano apenas varía. Además, su eje mayor estaba orientado perpendicularmente al flujo de la corriente, una característica análoga a los esqueletos de los varamientos modernos.  La posición de su parte ventral sugiere que antes de ser enterrados murieron mientras eran arrastrados por la corriente y su presencia en varios niveles del cerro indica la existencia de un evento de estas características más moderno.

Fig. 4: esqueletos de un rorcual adulto y juvenil desde diferentes perspectivas. Para más información visite http://cerroballena.si.edu

 Resultados de los estudios realizados

  Ensayos realizados en tejidos del estómago de Scomber scombrus han confirmado la presencia de altas concentraciones de saxitoxinas que, junto al extraño comportamiento que tuvo una de las ballenas y los lapsos geográficos y temporales del evento, corroboran el hecho de que se produjo una floración de toxinas algales dañinas (HABs). Las saxitoxinas son unas de las ficotoxinas que contribuyen a la intoxicación paralítica de crustáceos y otros organismos. La ingesta de alimento con contenido de esta toxina puede producir también parálisis (Arturo Hernández, C., 2003). La presencia de óxidos de hierro indica que las concentraciones de este elemento eran altas porque procedían de la escorrentía de los Andes (escorrentía ferruginosa), lo que favoreció su proliferación y limitó el enriquecimiento del plancton del que se alimentaban los cetáceos. Estas floraciones pueden ser causadas tanto por el hombre como por la naturaleza. En el caso de la naturaleza suelen estar ligadas a incremento de temperatura en climas tropicales que producen la proliferación de cianobacterias, la evolución de las mismas que las permite ser más competentes para competir y sobrevivir, el descenso de depredadores que limitan el crecimiento de las cianobacterias y la edad relativa de la eutrofización. La proliferación de estos organismos suele ocurrir en verano, aunque puede tener lugar en cualquier estación, pueden durar días o semanas (dependiendo de la extensión del lugar afectado) y su dominancia suele estar relacionada con la reducción de N y CO₂ en el agua (Kenneth Hudnell, H. 2008), como suele ocurrir hoy en día en sitio como Florida (Murrell & Lores, 2004).

Fig. 5: ejemplos de saxitoxinas producidas por dinoflagelados y efectos en el medio ambiente.

 Las similitudes que hay entre Cerro Ballena y los varamientos han ayudado a entender y comprender la causa de la muerte y los factores que hicieron posible la concentración de huesos existente y su preservación. La proximidad de individuos adultos y juveniles de rorcuales y  la proximidad a unos 10 m de diferentes taxones de vertebrados sugieren un enfoque espacial post-mortem anterior al enterramiento. Esta posibilidad queda reforzada por variaciones intraespecíficas e interespecíficas en los taxones. Además las HABs serías las causantes de que no hubiera barrido de vertebrados ni traumas en los esqueletos. También se han encontrado dientes de tiburones y restos de istiofóridos, una familia del suborden Xiphioidei (J. Richards, W., 2004), lo que sugiere que estos depredadores son similares a los anteriores en cuanto a la susceptibilidad ante las HABs, algo que ya se ha visto en varamientos modernos. Los restos aislados de T. natans pueden haber aparecido en el yacimiento de forma incidente o por inhalación de las HABs. En conjunto la tafonomía del cerro indica que la muerte de mamíferos marinos se produjo varias veces, relativamente rápido y tanto de forma extendida como reducida geográficamente, otro rasgo en común con las muertes producidas en las mismas condiciones en el mundo moderno.

 El ambiente deposicional en el que se encontraron los restos enterrados era supramareal, argumento que se basa en evidencias icnológicas y sedimentológicas. Por ejemplo, abundantes trazas de Psilonichnus (interpretadas también como señas de excavación), Skolithos y Ophiomorpha.  Las primeras son verticales y con forma de J, Y o U; las secundas también son verticales, cilíndricas, simples y producidas por alimentación de organismos endobentónicos; y las segundas sistemas de madrigueras (A. Buatois et al., 2011). La presencia de estos icnofósiles no sólo en el sustrato, también en los propios huesos, indica que sirvieron de alimento para los organismos que los originaron.

 Comparar Cerro Ballena con otros varamientos modernos no ayudó a explicar todas las características del cerro, como por ejemplo cuál fue el mecanismo que dispuso varamientos masivos alternos. En este caso supone el desconocimiento de dicho mecanismos. No pudo ser por tsunamis porque no hay estructuras sedimentarias características de los mismos.

 Conclusiones

 La densidad de asociaciones entre los fósiles de Cerro Ballena es la mayor en todo el mundo, tanto de fósiles de cetáceos en general como de rorcuales concretamente. Esta asimetría ecológica surge del cambio de línea de base de las ballenas barbudas. Las pruebas que evidencian la muerte por HABs en el registro fósil son limitantes en tan solo algunos casos, puesto que es difícil atribuirlo como un agente casual. En el Mioceno tardío este evento se produjo repetidas veces, coincidiendo con una bajada del nivel del mar por un aumento del volumen de hielo de la Antártida (M. Censarek, 2002). Las HABs por tanto intoxicaron a múltiples especies de vertebrados marinos por ingesta y/o inhalación causando su muerte de manera relativamente rápida, los restos flotaron hasta la costa donde entraron en un estuario y a partir de las olas generadas por tormentas fueron enterrados prácticamente sin desarticular ni dañar.

Fig. 6: fotografía en perspectiva de Cerro Ballena.

 Bibliografía

 Arturo Hernández, C. 2003. Respuesta de lasalud pública a las armas biológicas y químicas. Organización Mundial de la Salud y Organización Panamericana de la Salud, Pan American Health Org, 175 pp.

 A. Buatois, L. & Mándalo, M.G. 2011. Ichnology:Organism-Substrate Interactions in Space and Time. Cambridge University Press, 15, 59, 60 pp.

 Kenneth Hudnell, H. 2008. CyanobacterialHarmful Algal Blooms: State of the Science and Research Needs. Springer, 4, 734pp.

J. Pueyo, J. 1991. Génesis de formaciones evaporíticas: modelos andinos eibéricos. Ediciones Universitat Barcelona, 389 pp.

 J. Richards, W. 2004. Early Stages of AtlanticFishes: An Identification Guide for the Western Central North Atlantic, TwoVolume Set, Volume 1. CRC Press, 193: 2231.

 M. Censarek, B. 2002. Thermal history of themiddle and late Miocene Southern Ocean: diatom evidence. Alfred-Wegener-Institut für Polar-und Meeresforschung, 104 pp.

 Murrell & Lores. 2004. Phytoplankton and zooplanktonseasonal dynamics in a subtropical estuary: importance of cyanobacteria. Journal of Plankton Research Vol. 26 No. 3.

 Para más información

 Sobre blooms de algas en Europa: De Jong, F. 2007. MarineEutrophication in Perspective: On the Relevance of Ecology for EnvironmentalPolicy. Springer.