Arxiu d'etiquetes: jaciment

Dinosaures del Pol Nord: La vida a Prince Creek

Quan pensem en un dinosaure, probablement ens l’imaginem caminant a través d’una densa selva tropical o passejant per un pantà humit i calorós. Però de fet, algunes espècies de dinosaures vivien a latituds molt elevades, com els trobats a la formació de Prince Creek. Aquesta formació geològica situada al nord d’Alaska, és una de les fonts més importants de dinosaures ártics, ja que s’hi ha trobat una gran diversitat de fòssils. En aquesta entrada, us descriurem alguns d’aquests dinosaures que vivien aprop del Pol Nord, i us explicarem algunes de les dificultats que havíen de superar per tal de sobreviure a l’extrem més nord del planeta.

ALASKA FA 75 MILIONS D’ANYS

La formació de Prince Creek es localitza al nord de l’estat d’Alaska i data de fa uns 80-60 milions d’anys a finals del Cretaci, l’últim període del Mesozoic. En aquella època, Amèrica del Nord es trobava dividida per l’anomenat Mar Interior Occidental; el continent oriental o Apalatxia, i el continent occidental o Laramídia, al nord del qual es va dipositar la formació de Prince Creek.

north_america_late_cretaceous_-75mya_western_interoir_seaway_map_plos_one-min
Mapa d’Amèrica del Nord a finals del Cretaci, amb la formació de Prince Creek senyalada en vermell, de l’article New Horned Dinosaurs from Utah Provide Evidence for Intracontinental Dinosaur Endemism.

A finals del Cretaci, la formació de Prince Creek es trobava una mica més al nord que a l’actualitat. Tanmateix, la Terra passava en aquells moments per una fase d’efecte hivernacle, pel qual el clima era una mica més càlid que l’actual. Es creu que la temperatura mitjana anual a Prince Creek era d’uns 5°C, amb màximes a l’estiu d’uns 18-20°C. Tanmateix, entre l’estiu i l’hivern la diferència de temperatura devia ser força marcada (actualment a la mateixa latitud, és d’uns 56°C).

Tot i que les temperatures no eren tan baixes com les que trobem a l’Alaska d’avui dia, els dinosaures de Prince Creek havien de suportar llargs mesos de foscor a l’hivern. Tanmateix, les temperatures lleugerament més altes i la proximitat del mar, feien que la diversitat vegetal fós més alta. Observant la flora fossilitzada, sabem que el paisatge era el d’un bosc polar, amb masses forestals dominades per angiospermes i gran quantitat d’espècies de falgueres,molses i fongs, amb zones de planes herbàcies inundades part de l’any.

tumblr_o0g7q7za8j1rj34fvo1_1280-min
Dibuix de Julio Lacerda sobre el paisatge i la fauna de Prince Creek.

Pel que fa a la fauna, els paleontòlegs es van sorprendre per la gran diversitat de grans animals que hi van trobar. El fet de que es trobin dinosaures a latituds tant elevades, ens porta a pensar que aquests eren animals endoterms que generaven la seva pròpia escalfor corporal. A més a Prince Creek, no s’hi troben fòssils d’altres rèptils ectoterms com tortugues, cocodrils o serps, els quals abunden que en altres jaciments d’Estats Units de la mateixa època. Actualment es creu que els dinosaures no eren ni endoterms ni ectoterms, sinó mesoterms, els quals generaven escalfor corporal metabòlicament, però eren incapaços de mantenir la temperatura corporal constant.

HERBÍVORS RESISTENTS

La vegetació relativament abundant, permetia la presència d’una gran diversitat de dinosaures herbívors a altes latituds. Mentre que els herbívors més petits no tenien gaires problemes gràcies als seus baixos requeriments energètics, els més grans segurament presentaven més dificultats per aconseguir aliment, en especial durant els durs mesos d’hivern. El fòssil de dinosaure que s’ha trobat més al nord és Ugrunaaluk (literalment “antic pasturador” en llengua inupiaq, la llengua inuït del nord d’Alaska) un hadrosàurid o “dinosaure amb bec d’ànec”. Aquest ornitòpode mesurava fins a 10 metres de llarg i pesava al voltant d’unes 3 tonelades, convertint-lo en un dels animals més grans de Prince Creek.

image_3259_1e-ugrunaaluk-kuukpikensis-min
Reconstrucció de James Havens d’un ramat de Ugrunaaluk kuukpikensis, desplaçant-se sota l’aurora boreal.

Ugrunaaluk eren animals herbívors que vivíen en grups. Tot i que molts autors creuen que aquests animals realitzaven grans migracions com les aus i els mamífers actuals per evitar els mesos d’hivern amb escassa vegetació, alguns altres argumenten que les cries de Ugrunaaluk (amb un metabolisme menys actiu que els endoterms actuals) no haurien sigut capaces de suportar aquests llargs viatges. Ugrunaaluk probablement es desplacés a zones on la vegetació suportés millor el rigor de l’hivern àrtic, tot i que es creu que aquests grans herbívors sobrevivien en la foscor hivernal alimentant-se d’escorça, falgueres i probablement de vegetació aquàtica durant els mesos més freds.

L’altre gran herbívor de Prince Creek fou Pachyrhinosaurus (literalment “llangardaix de nas gruixut”) un ceratòpsid molt estès pels actuals Estats Units, amb una gran protuberància a sobre del nas que hauria fet servir com a arma en combats intraespecífics, i un parell de banyes que sortien lateralment de la cresta. Pachyrhinosaurus era l’animal més gran de Prince Creek, mesurant fins a 8 metres de longitud i arribant a les 4 tonelades de pes. És possible que utilitzés la seva protuberància nasal per desenterrar l’aliment que quedava colgat sota la neu, de forma similar als bisons actuals.

pachyrhinosaurus_perotorum_alaska_copyright_web-min
Reconstrucció de James Havens d’una parella de Pachyrhinosaurus perotorum.

Tots els animals de Prince Creek vivien vides difícils. Quasi tots els fòssils trobats tant de Ugrunaaluk com de Pachyrhinosaurus, indiquen que aquestes espècies maduraven ràpid i morien joves. Observant el creixement dels diferents òssos trobats, es creu que aquests dinosaures rarament arribaven als 20 anys de vida, probablement degut a les dures condicions del seu hàbitat però també, a la presència de depredadors.

DEPREDADORS GRANS I PETITS

El depredador més gran de la regió era Nanuqsaurus (“llangardaix ós polar”, de la llengua inupiaq), un tiranosàurid. Aquest animal presentava un sentit de l’olfacte extremadament desenvolupat que li permetia detectar a les seves preses o cadàvers d’animals en la foscor de l’hivern polar. A més, tot i que no s’han trobat proves, molt probablement estigués recobert de plomes que el protegien del fred, ja que moltes espècies de teròpodes emparentats presentaven plomes en algunes parts del seu cos.

nanuqsaurus-min
Reconstrucció de Nanuqsaurus hoglundi de Tom Parker.

El que més sorprèn de Nanuqsaurus és la seva mida, molt més petita que la dels seus parents. Mentre que altres tiranosàurids de la època arribaven a mesurar entre 10 o 12 metres i a pesar fins a 9 tonelades, Nanuqsaurus sembla un tiranosaure pigmeu, amb una mida estimada de 6 metres de longitud i unos 800 kg de peso. Aquesta mida tant reduïda, probablement es devia al fet de viure en un ambient on la disponibilitat d’aliment presenta variacions estacionals. A part de que la densitat de població de les seves preses no deuria ser molt elevada, durant els mesos d’hivern molts herbívors hauríen migrat a altres zones.

En canvi, hi havia un altre teròpode que presentà l’adaptació contrària. Troodon (“dent que fa mal”) era un dinosaure relativament petit, d’uns 2,9 metres de llarg i uns 50 kg de pès. Aquest és una dinosaure abundant a diversos jaciments d’Amèrica del Nord. Troodon era un animal carnívor molt actiu, amb una bona visió binocular i a més, es creu que fou un dels dinosaures més intel·ligent del Mesozoic.

troodon-inequalis-by-midiaou-min
Reconstrucció de dos Troodon inequalis jugant a la neu per Midiaou.

Mentre que Nanuqsaurus era més petit per la falta de preses abundants, els exemplars de Troodon trobats a Prince Creek es caracteritzaven per ser més grans que els de la resta de jaciments. Això és el que es coneix com la Regla de Bergmann, segons la qual les poblacions d’una espècie que viuen en ambients més freds tendeixen a ser més voluminosas que les d’ambients més càlids, ja que així perden menys escalfor corporal. A més, els ulls més grans dels Troodon de Prince Creek, els conferien avantatge a l’hora de caçar durant les llargues nits hivernals.

tyrannosaur-size-min
Imatge de l’article A Diminutive New Tyrannosaur from the Top of the World, on veiem la mida de Nanuqsaurus (A) comparat amb altres tiranosàurids (B, C, D i E) i de dos exemplars de Troodon (F i G) de diferents latituds.

Ja heu vist com els dinosaures no només van prosperar en ambients càlids i tropicals. Tot i que les seves poblacions no eren tant elevades i les condicions de vida eren més dures, aquests dinosaures van aconseguir a adaptar-se i sobreviure en els boscos polars de Prince Creek, i segur que molts d’ells van gaudir de l’espectacle de l’aurora boreal de fa 75 milions d’anys.

dinosaurs_of_alaska__prince_creek_formation_by_paleoguy-d9byn5c-min
Conjunt de les diferents espècies de dinosaures de la formació de Prince Creek per James Kuether.

REFERÈNCIES

Les següents fonts s’han consultat durant l’elaboració d’aquesta entrada:

difusio-catala

Coneixent els fòssils i la seva edat

A All You Need Is Biology sovint fem referència als fòssils per explicar el passat dels éssers vius. Però què és exactament un fòssil i com es forma? Per a què serveixen els fòssils? T’has preguntat mai com ho fa la ciència per saber l’edat d’un fòssil? Segueix llegint per descobrir-ho!

QUÈ ÉS UN FÒSSIL?

Si penses en un fòssil, segurament el primer que et ve al cap és un os de dinosaure o una petxina petrificada que et vas trobar al bosc, però un fòssil és molt més. Els fòssils són restes (completes o parcials) d’éssers vius que van viure en el passat (milers, milions d’anys) o rastres de la seva activitat que queden conservats (generalment en roques sedimentàries). Així doncs, existeixen diferents tipus de fòssils:

  • Petrificats i permineralitzats: són els que corresponen a la definició clàssica de fòssil en què les parts orgàniques o buides són substituïdes per minerals (veure apartat següent). La seva formació pot deixar motlles interns o externs (per exemple, de petxines) en el qual el material original pot desaparèixer. La fusta fossilitzada d’aquesta manera es coneix com a  xilòpal.

    cangrejo herradura, fósil, cosmocaixa, mireia querol rovira
    Fòssil petrificat de cranc ferradura i les seves petjades, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Icnofòssils: restes de l’activitat d’un ésser viu que queden registrades en la roca i donen informació sobre el comportament de les espècies. Poden ser modificacions de l’entorn (nius i altres construccions), empremtes (icnites), deposicions (copròlits excrements-, ous…) i altres marques com esgarrapades, mossegades…
    Cosmocaixa, huevos, dinosaurio, nido, mireia querol rovira
    Ous de dinosaure (niu). CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira

    coprolitos, cosmocaixa, excrementos fósiles, mireia querol rovira
    Copròlits, CosmoCaixa. foto: Mireia Querol Rovira
  • Ambre: resina fòssil de més de 20 milions d’antiguitat. Abans passa per un estat intermedi que s’anomena copal (menys de 20 milions d’anys). La resina, abans de passar a ambre, pot atrapar insectes, aràcnids, pol·len… en aquest cas es consideraria un doble fòssil.

    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
    Peça d’ambre a la lupa amb insectes al seu interior, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Fòssils químics: són els combustibles fòssils, com el petroli i el carbó, que es van formar per l’acumulació de matèria orgànica a altes pressions i temperatures juntament amb l’acció de bacteris anaerobis (que no utilitzen oxigen per al seu metabolisme).
  • Subfòssil: quan el procés de fossilització no s’ha completat (per haver passat poc temps, o les condicions perquè es donés la fossilització no van ser propícies) les restes es coneixen com subfòssils. No tenen més de 11.000 anys d’antiguitat. És el cas dels nostres avantpassats més recents (Edat dels Metalls).
Ötzi, un subfòssil. És la mòmia natural més antiga d’Europa. Va viure durant el Calcolític (Edat de Coure) i va morir fa 5.300 anys. Foto: Wikimedia Commons
    • Fòssil vivent: nom que es dóna a éssers vius actuals molt semblants a organismes ja extingits. El cas més famós és el del celacant, que es creia extingit des de feia 65 milions d’anys fins que va ser redescobert el 1938, però hi ha altres exemples com els nàutils.

      ammonites, nautilus, cosmocaixa, fósil, mireia querol rovira
      Comparació entre la closca d’un nautilus actual (esquerra) i un ammonit de milions d’anys d’antiguitat (dreta). CosmoCaixa. Foto :Mireia Querol Rovira
    • Pseudofòssils: són formacions a les roques que semblen restes d’éssers vius, però en realitat s’han format per processos geològics. El cas més conegut són les dendrites de pirolusita, que semblen vegetals.

      Infiltraciones de priolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol
      Infiltracions de priolusita en lloses calcàries, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol

Lògicament els fòssils es van fer més comuns a partir de l’aparició de parts dures (petxines, dents, ossos…), fa 543 milions d’anys (Explosió del Cambrià). El registre fòssil anterior a aquest període és molt escàs. Els fòssils més antics que es coneixen són els estromatòlits, roques formades per la precipitació de carbonat càlcic a causa de l’activitat de bacteris fotosintètics que encara existeixen en l’actualitat.

La ciència que estudia els fòssils és la Paleontologia .

stromatolite, estromatòli, estromatolito, mireia querol rovira, fossil, fósil
Estromatòlit de 2.800 milions d’anys d’antiguitat, Australian Museum. Foto: Mireia Querol Rovira

COM ES FORMA UN FÒSSIL?

La fossilització es pot donar de cinc maneres diferents:

    • Petrificació: és la substitució de la matèria orgànica per substàncies minerals de les restes d’un ésser viu enterrat. S’obté una còpia exacta de l’organisme en pedra. El primer pas de la petrificació és la permineralització: els porus de l’organisme estan farcits de mineral però el teixit orgànic està inalterat. És la fossilització més comú que pateixen els ossos.
    • Gelificació: l’organisme queda incrustat en el gel i no pateix gairebé transformacions.
    • Compressió: l’organisme mort queda sobre una capa tova del sòl, com el fang, i queda cobert per capes de sediments.
    • Inclusió : els organismes queden atrapats en ambre o petroli.
    • Impressió: els organismes deixen impressions en el fang i es conserva la marca fins que el fang s’endureix.
Processos de fossilització i fòssils resultants. Autor desconegut

UTILITAT DELS FÒSSILS

  • Els fòssils ens donen informació de com eren els éssers vius en el passat, resultant una evidència de la evolució biològica i una ajuda per establir els llinatges dels éssers vius actuals.
  • Permeten analitzar fenòmens cíclics com canvis climàtics, dinàmiques atmosfera-oceà i fins i tot les pertorbacions orbitals dels planetes.
  • Els que són exclusius d’una determinada època permeten datar amb força exactitud les roques en què es troben (fòssils guia).
  • Donen informació de processos geològics com el moviment dels continents, presència d’antics oceans, cadenes muntanyoses…
  • Els fòssils químics són la nostra principal font d’energia actual.
  • Donen informació sobre el clima del passat, per exemple, estudiant els anells de creixement dels troncs fòssils o les deposicions de matèria orgànica en les varves glacials.

    mireia querol rovira, tronco fósil, xilópalo, AMNH
    Troncs fòssils on s’observen anells de creixement. American Museum of Natural History. Foto: Mireia Querol Rovira

DATACIÓ DELS FÒSSILS

Per conèixer l’edat dels fòssils existeixen mètodes indirectes (datació relativa) i directes (datació absoluta). Com que no hi ha cap mètode perfecte i la precisió disminueix amb l’antiguitat, els jaciments se solen datar amb més d’una tècnica.

DATACIÓ RELATIVA

Els fòssils es daten segons el context en el qual han estat trobats, si estan associats a altres fòssils (fòssils guia) o objectes dels que es coneix l’edat i segons l’estrat en el qual es troben.

En geologia, els estrats són els diferents nivells de roques que s’ordenen segons la seva profunditat: segons la estratigrafia, els més antics són els que es troben a major profunditat, mentre que els més moderns són els més superficials, ja que els sediments no han tingut tant de temps per dipositar-se al substrat. Lògicament si hi ha moviments de terres i alteracions geològiques la datació seria incorrecta si només existís aquest mètode.

Esquema de las eras geológicas y estratso con sus correspondientes fósiles. Fuente
Esquema de les eres geològiques i estrats amb els seus corresponents fòssils. Font

DATACIÓ ABSOLUTA

És més precisa i es basa en les característiques físiques de la matèria.

DATACIÓ RADIOMÈTRICA

Es basa en la velocitat de desintegració d’isòtops radioactius presents en roques i fòssils. Els isòtops són àtoms del mateix element però amb diferent quantitat de neutrons en el seu nucli . Els isòtops radioactius són inestables, pel que es transformen en altres més estables a una velocitat coneguda pels científics emetent radiació. Comparant la quantitat d’isòtops inestables amb els estables en una mostra, la ciència pot estimar el temps que ha transcorregut des que es va formar el fòssil o roca.

carbono 14
Esquema del cicle del Carboni 14. Font
  • Radiocarboni (Carboni-14): en organismes vius, la relació entre el C12 i el C14 és constant, però quan moren, aquesta relació canvia ja que el C14 deixa de incorporar-se al cos i el que queda es descomposa radioactivament en un període de semidesintegració de 5730 anys. Coneixent la diferència entre el C12 i C14 de la mostra, podrem datar quan va morir l’organisme. El límit màxim de datació per aquest mètode són 60.000 anys, per tant només s’aplica a fòssils recents.
  • Beril·li 10-Alumini 26: té la mateixa aplicació que el C14, però té un període de semidesintegració molt més gran, de manera que permet datacions de 10 milions d’anys, i fins i tot de fins a 15 milions d’anys.
  • Potassi-Argó (40K/40Ar): s’utilitza per datar roques i cendres d’origen volcànic de més de 10.000 anys. És el mètode que es va utilitzar per datar les petjades de Laetoli , el primer rastre de bipedisme del nostre llinatge deixat per Australopithecus afarensis.
  • Sèries de l’Urani (Urani-Tori): s’utilitzen diverses tècniques mitjançant els isòtops de l’urani. S’utilitzen en materials de carbonat de calci, (com coralls) i dipòsits minerals en coves (espeleotemes ).
  • Calci 41: permet datar restes òssies en un interval de temps entre 50.000 i 1.000.000 d’anys.

DATACIÓ PER PALEOMAGNETISME

El pol nord magnètic ha anat canviant al llarg de la història de la Terra, i es coneixen les coordenades geogràfiques en diferents èpoques geològiques.

Alguns minerals tenen propietats magnètiques i es dirigeixen cap al pol nord magnètic quan estan en suspensió aquosa, per exemple en les argiles. Però si es dipositen a terra, queden fixats cap a la posició que tenia el pol nord magnètic en aquell moment. Si observem cap a quines coordenades estan orientats aquests minerals al jaciment, el podem associar amb una època determinada.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposició de partícules magnètiques orientades cap al pol nord magnètic. Font: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

Aquesta datació s’utilitza en restes dipositades sobre fons argilosos i com el pol nord magnètic ha estat diverses vegades en les mateixes coordenades geogràfiques, s’obté més d’una data de datació. Segons el context del jaciment, es podran descartar algunes d’aquestes dates fins arribar a una definitiva.

DATACIÓ PER TERMOLUMINISCÈNCIA I LUMINISCÈNCIA ÒPTICA SIMULADA

Certs minerals (quars, feldspat, calcita…) acumulen modificacions en la seva estructura cristal·lina degudes a la desintegració radioactiva de l’entorn. Aquestes modificacions són acumulatives, contínues i dependents del temps d’exposició a la radiació. Quan se sotmet al mineral a estímuls externs, emet llum a causa d’aquestes modificacions. Aquesta luminiscència és molt feble i diferent segons se li apliqui calor (TL), llum visible (OSL) o infrarojos (IRSL).

Termoluminiscencia de la fluorita. Foto: Mauswiesel
Termoluminiscència de la fluorita. Foto: Mauswiesel

Només es poden datar mostres que hagin estat protegides de la llum solar o del calor a més de 500 ºC, ja que llavors es reinicia “el rellotge” en alliberar l’energia de manera natural.

RESSONÀNCIA PARAMAGNÈTICA ELECTRÒNICA (ESR)

La ESR (electro spin ressonance) consisteix a sotmetre la mostra a radiació i mesurar l’energia absorbida per la mostra en funció de la quantitat de radiació a la qual ha estat sotmesa durant la seva història. És un mètode complex del que pots obtenir més informació aquí.

REFERÈNCIES

mireia querol rovira