El estudio de evidencias preservadas como fósiles en las rocas permite a la paleontología reconstruir la evolución de las distintas formas de vida desde que aparecieron en la Tierra los primeros organismos, hace unos 3500 millones de años (Ma). Sin embargo, lo que normalmente podemos encontrar de cada ser vivo fosilizado es tan solo una mínima porción de su cuerpo. La preservación de organismos completos y sin desarticular, en la posición que tenían al morir, es muy rara, y se da como consecuencia de varios factores que reducen su desintegración física y su descomposición química y biológica. Uno de los lugares en que eso sucede es el ambiente termal, donde las aguas llegan normalmente hasta los 65°C, y especialmente en aquellos dotados de aguas sobresaturadas con sílice.
Los depósitos de chert –una roca sedimentaria rica en sílice de grano fino– de aproximadamente 350Ma de la localidad de Rhynie, en la región de Aberdeen del noreste de Escocia, conforman uno de esos sitios de preservación fosilífera excepcional. Han sido estudiados por más de cien años y se ha constatado que conservan gran parte del ecosistema, incluidos plantas, animales, bacterias, hongos y protistas, los que aparecen directamente asociados con sus respectivos sustratos biológicos e inorgánicos. (Protistas son organismos unicelulares que no entran en las otras categorías, o pluricelulares sin tejidos diferenciados.) El chert configura una situación ideal de preservación, pues abre la puerta para determinar una amplia gama de características de los organismos, entre ellas su evolución, su diversidad y sus interacciones con otros organismos, lo cual proporciona una manera mucho más detallada de estudiar los ecosistemas que hacerlo a partir del análisis de organismos aislados.
La sobresaliente preservación de los seres vivos de Rhynie es producto de la impregnación de los organismos por la sílice contenida en aguas termales sobresaturadas de ese compuesto de silicio, el que se deposita sobre las paredes de las células y preserva la estructura de los tejidos y otros rasgos de la anatomía de los organismos. Esta forma de fosilización en posición de vida y mostrando a los organismos junto con los sustratos con los cuales estaban asociados ha sido clave para comprender aspectos evolutivos y ecológicos de las primeras formas continentales de vida. Que dichos organismos muestren adaptaciones ecofisiológicas al medio hidrotermal (por ejemplo, diferenciación celular en plantas) y también que revelen haber desarrollado un rango de interacciones biológicas (como micorrizas, que son asociaciones simbióticas entre las raíces de las plantas terrestres y ciertos hongos del suelo) constituyen una prueba de la complejidad de los tempranos ecosistemas terrestres.
Este tipo de sistemas hidrotermales ha existido todo a lo largo de la historia de la Tierra, pero los depósitos de rocas formados en ellos suelen ser de poco espesor y, por lo tanto, muy propensos a desaparecer por erosión. Los que se mantienen, en consecuencia, configuran situaciones inusuales de muchísima importancia. Es el caso del macizo del Deseado, un distrito geológico ubicado en el centro norte de Santa Cruz, al sur del río Deseado, donde existen ambientes hidrotermales del período jurásico (201-145Ma) –la porción intermedia de la era mesozoica (250-66 Ma)–, con fósiles de organismos que vivieron en todo el Mesozoico y aun en tiempos más recientes. Estos empezaron a ser estudiados hace veinte años por un grupo multidisciplinario del que forman parte los autores de este artículo, formado por especialistas en geología así como en plantas y microorganismos fósiles.
Los datos obtenidos hasta ahora revelan una gran diversidad de plantas, animales, hongos, protistas y bacterias, tanto cosmopolitas como específicos de sistemas hidrotermales, con adaptaciones e interacciones comparables a las desarrolladas por sus contrapartes actuales en los ecosistemas modernos. Estamos así ante una ventana abierta por la que logramos asomarnos a la vida del Jurásico, y más ampliamente a los ambientes terrestres mesozoicos. Este nuevo capítulo de la paleontología de la Patagonia puede ser fundamental para entender cómo se fueron formando muchos ecosistemas del presente.
Los sistemas hidrotermales
Los sistemas de aguas termales o sistemas hidrotermales se deben al calentamiento del agua subterránea por magmas o por el incremento de temperatura a medida que se avanza hacia el interior de la Tierra (llamado gradiente geotérmico) y el posterior escape de esas aguas hacia la superficie en forma de manantiales calientes. Cuando aguas termales de alta temperatura (más de 150ºC) están en zonas con actividad volcánica pueden formarse depósitos de composición silícea, llamados sinter, o de composición calcárea, llamados travertinos.
Los sistemas hidrotermales silíceos crean una serie de subambientes con características particulares, debido a que la composición del agua subterránea, la alta presión a la que está sometida y la elevada temperatura (200-300ºC) disuelven ciertos minerales y producen sobresaturación en ella de distintos componentes, sobre todo sílice, la cual se precipita gradualmente al irse alejando de la fuente de calor e irse enfriando. Cerca de esa fuente, con temperaturas del agua de aproximadamente 100ºC y alta concentración de sílice y de ciertos metales, la vida es casi inexistente, excepto por algunas arqueas y bacterias extremófilas. El desplazamiento del agua por el terreno y la gradual disminución de la temperatura dan lugar a la formación de sucesivos subambientes, en los cuales las condiciones se hacen menos extremas y más aptas para que exista más alta densidad y mayor diversidad de organismos.
En los sistemas hidrotermales superficiales más fríos se forman humedales y pequeñas lagunas habitadas por organismos típicos de sistemas acuáticos con parámetros anormales de temperatura, pH y concentración de metales y metaloides. Así, una planta que vive en esos ambientes acuáticos, propicios para la preservación fosilífera, es la cola de caballo (Equisetum sp.), y en ambientes terrestres adyacentes a ellos habitan animales, plantas y otros organismos no aptos para sobrevivir en las condiciones hidrotermales típicas. Esto se observa en la actualidad en el parque nacional Yellowstone, en los Estados Unidos, en el que se aprecia la transición de la diversidad biológica de los ambientes termales más próximos a la fuente de calor hacia los más alejados.
Las barras no están dibujadas en escala.
En humedales cuyas aguas tienen altas concentraciones de sílice en forma de ópalo en equilibrio inestable, cambios en los parámetros ambientales rápidamente tienden a provocar precipitaciones de chert o de sinter sobre los organismos, que los sepultan. Muchas veces ello acontece con los organismos vivos y se cumple en tiempos geológicamente instantáneos (entre días y cientos de años). En tales casos, las posibilidades de descomposición de los organismos son mucho menores que las usuales en otro tipo de ambiente. Por otro lado, la fosilización en aguas termales no discrimina en cuanto al tipo de organismo, la calidad de sus órganos (por ejemplo, duros y blandos) o la madurez de los individuos.
Los sistemas hidrotermales silíceos duran poco en la escala del tiempo geológico (de cientos a miles de años), y en la superficie de sus distintos ambientes se acumulan sedimentos químicos como depósitos con forma de lenteja o de lente biconvexo (llamados lenticulares), comúnmente de poco espesor. Tales depósitos son más espesos en las zonas con ambientes extremos, los que generalmente carecen de fósiles. La aparición de ambientes hidrotermales silíceos aptos para albergar vida, la preservación en forma de fósiles de los organismos que los habitan y la acumulación de estos sedimentos en superficie son, por lo tanto, variables en función de la duración y del tipo de la actividad hidrotermal, de la clase de terreno donde se establecen (por ejemplo, con poca o mucha pendiente) y de los procesos erosivos que acontezcan después.
Las evidencias de sistemas hidrotermales silíceos datan de entre hace 3500Ma, cuando transcurría la era precámbrica, y la actualidad, y están en distintas regiones del mundo. Son más abundantes en zonas volcánicamente activas en estos momentos y que también lo fueron durante la era cenozoica (66Ma-presente). Sin embargo, en la mayoría de estos sistemas los fósiles hallados han sido atribuidos de manera general a órganos o grupos de plantas solo por su morfología externa, sin considerar detalles anatómicos.
También existen depósitos de chert silíceo originados por procesos hidrotermales acontecidos en la era mesozoica (252-66 Ma), pero son mucho menos abundantes debido a que desaparecieron por erosión, y por lo general contienen pocos fósiles. Uno es el sistema Sipinsang, de la época tardía o superior del Cretácico (100-66 Ma), en el nordeste de China, del cual no se han descripto restos fósiles. Otro, en el que aparentemente se encontrarían fósiles, es Fruta del Norte, en tierras amazónicas de Ecuador; data de hace unos 170Ma, del período jurásico. Un tercero es el que nos ocupa, del Jurásico medio a superior (170-150 Ma) en el macizo del Deseado.
El macizo del Deseado, paraíso de la preservación hidrotermal argentina
El origen de los depósitos hidrotermales jurásicos del macizo del Deseado está en el extenso volcanismo que afectó a lo que hoy es la Patagonia durante el inicio de la apertura del océano Atlántico por la separación de las masas continentales que terminaron constituyendo Sudamérica y África. Ello produjo tanto depósitos hidrotermales silíceos como calcáreos, algunos ricos en fósiles.
La exploración realizada desde hace unos seis años por los autores de este artículo y sus grupos de colaboradores ha permitido identificar 23 localidades con depósitos hidrotermales, algunos con sinter silíceo, en los que han identificado abundantes plantas, animales, hongos, bacterias y protistas en buen estado de conservación y en posición de vida. Hasta el momento hemos investigado fósiles provenientes de las localidades de San Agustín y La Bajada, y en menor medida, de Cañadón Nahuel y Claudia. En estos, a diferencia de lo observado en otras localidades del macizo del Deseado, están excelentemente preservadas las partes más alejadas del origen del calor. En ellas se formaron humedales termales ricos en organismos cuyos fósiles exhiben tanto tejidos como partes del cuerpo en muy buen estado de conservación.
La biodiversidad hallada hasta ahora en estos depósitos varía según el grupo biológico. Una de las características compartidas por los organismos es tener rasgos anatómicos y requerimientos ecológicos que indican un hábito de vida acuático o semiacuático. Las plantas incluyen Equisetum thermale, que domina ciertos ambientes, y helechos de dos familias (Osmundaceae y Gleicheniaceae) comparables con especies actuales que viven semisumergidas en manantiales termales activos. La presencia de briofitas (plantas sin tejidos vasculares) es otra evidencia de un hábito de vida típico de condiciones de alta humedad. De la misma manera, la gran abundancia de órganos de coníferas (araucariáceas y podocarpáceas) sugiere la presencia de bosques frondosos en las inmediaciones de los sistemas hidrotermales. La hipótesis que resulta de este análisis de la flora es que, igual que lo observado en sistemas de aguas termales actuales, la diversidad vegetal se veía limitada por las condiciones físico-químicas particulares que imponen aguas saturadas con distintos tipos de minerales, incluidos muchos que son fitotóxicos. Sobre la base del hallazgo de organismos enteros, o por lo menos de un conjunto de órganos de cada organismo, será posible establecer en forma casi completa cómo eran esos organismos, y también emprender estudios filogenéticos, biogeográficos y paleoecológicos.
Aunque lo que se sabe hasta el momento de la diversidad animal es menor que el conocimiento que se tiene de la de plantas, se vislumbra un patrón ecológico similar debido a la presencia de artrópodos y crustáceos afines con grupos actuales de esos invertebrados que habitan humedales y otros cuerpos de agua. En cuanto a insectos, los dos grupos más abundantes hallados son los tricópteros (friganeas, parientes de las mariposas y polillas) y los dípteros (moscas, mosquitos, tábanos y otros), cuyas contrapartes actuales viven asociadas con cuerpos o cursos de agua. Además, se han encontrado fragmentos de otros artrópodos que probablemente vivieron en íntimo contacto con los humedales termales. Otras evidencias, como heces fósiles, también sugieren que hubo amplia diversidad de otras formas animales.
Los microorganismos encontrados fueron preliminarmente clasificados de acuerdo con los distintos grupos actuales de hongos, bacterias, algas y protistas; hasta ahora son los de mayor diversidad morfológica de todo el sistema. Un grupo ampliamente representado en los sistemas termales, cuya presencia también indica que hubo humedales, es el de las cianobacterias o bacterias fotosintéticas, que aparecieron tanto en humedales termales cercanos como distantes de los puntos de emisión de aguas termales calientes.
El estudio actual de toda esta diversidad apunta principalmente a dos objetivos: clasificar los organismos según los esquemas actuales aplicables a especies vivientes y fósiles, y efectuar su caracterización paleoecológica. Esta es una tarea que abrió una ventana de características únicas para aumentar el conocimiento que tenemos del Jurásico, y que ya nos reveló los primeros registros de algunos grupos, como las briofitas, lo mismo que interacciones previamente desconocidas en el registro geológico entre ciertos organismos, sean insectos, plantas, hongos o bacterias. Asimismo, en materia geológica y a la par de los estudios paleontológicos, continúa la exploración, el descubrimiento y la caracterización de nuevos depósitos hidrotermales. Se espera así describir las texturas y fábricas microbianas de las rocas tipo sinter en los distintos subambientes hidrotermales como indicador ambiental de más antiguos sistemas hidrotermales.
Lecturas sugeridas
GARCÍA MASSINI JL et al., 2016, ‘First glimpse of the silicified hot spring biota from a new Jurassic chert deposit in the Deseado Massif’, Ameghiniana, 53: 205-230.
GUIDO DM & CAMPBELL KA, 2011, ‘Jurassic hot spring deposits of the Deseado Massif: Characteristics and controls on regional distribution’, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 203: 35-47.
HAMILTON AR, CAMPBELL KA & GUIDO DM, 2019, ‘Atlas of siliceous hot spring deposits (Sinter) and other silicified surface manifestations in epithermal environments’, New Zealand Geological and Nuclear Science Report 2019/06.
TREWIN N & COLLINS N, 2006, ‘Fantastic fossils’, Catalyst, 17: 12-14.
Doctor (PhD) en ciencias geológicas, Southern Methodist University, Texas.
Investigador adjunto del Conicet en el CRILAR.
Licenciado en ciencias biológicas, Universidad Nacional del Sur.
Investigador independiente del Conicet en el Museo Egidio Feruglio.
Doctor en ciencias naturales, UNLP.
Investigador independiente del Conicet.
Profesor adjunto, Facultad de Ciencias Naturales y Museo, UNLP.
