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Dinosaurios del Polo Norte: La vida en Prince Creek

Cuando pensamos en un dinosaurio, probablemente nos lo imaginamos caminando a través de una densa selva tropical o paseando por un pantano húmedo y caluroso. Pero de hecho, algunas especies de dinosaurios vivían en latitudes muy elevadas, como los encontrados en la formación de Prince Creek. Esta formación geológica situada en el norte de Alaska, es una de las fuentes más importantes de dinosaurios árticos, ya que se han encontrado una gran diversidad de fósiles. En esta entrada, os describiremos algunos de estos dinosaurios que vivían cerca del Polo Norte, y os explicaremos algunas de las dificultades que debían superar para sobrevivir en el extremo más al norte del planeta.

ALASKA HACE 75 MILLONES DE AÑOS

La formación de Prince Creek se localiza en el norte del estado de Alaska y data de hace unos 80-60 millones de años a finales del Cretácico, el último periodo del Mesozoico. En esa época, América del Norte se encontraba dividida por el llamado Mar Interior Occidental; el continente oriental o Appalachia, y el continente occidental o Laramidia, en el norte del cual se depositó la formación de Prince Creek.

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Mapa de América del Norte a finales del Cretáceo, con la formación de Prince Creek señalada en rojo, del artículo New Horned Dinosaurs from Utah Provide Evidence for Intracontinental Dinosaur Endemism.

A finales del Cretácico, la formación de Prince Creek se encontraba un poco más al norte que en la actualidad. Aun así, la Tierra pasaba en esos momentos por una fase de efecto invernadero, por lo que el clima era un poco más cálido que el actual. Se cree que la temperatura media anual en Prince Creek era de unos 5°C, con máximas en verano de unos 18-20°C. Aun así, entre el verano y el invierno la diferencia de temperaturas debía ser bastante marcada (actualmente en la misma latitud, es de unos 56°C).

Aunque las temperaturas no eran tan bajas como las que encontramos en Alaska hoy en día, los dinosaurios de Prince Creek tenían que soportar largos meses de oscuridad en invierno. Aun así, las temperaturas ligeramente más altas y la proximidad del mar, hacían que la diversidad vegetal fuese mayor. Observando la flora fosilizada, sabemos que el paisaje era el de un bosque polar, con masas forestales dominadas por angiospermas y gran cantidad de especies de helechos, musgos y hongos, con zonas de llanuras herbáceas inundadas parte del año.

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Dibujo de Julio Lacerda sobre el paisaje y la fauna de Prince Creek.

Por lo que respecta a la fauna, los paleontólogos se sorprendieron por la gran diversidad de grandes animales que encontraron. El hecho de que se encuentren dinosaurios a latitudes tan elevadas, nos hace pensar que éstos eran animales endotermos que generaban su propio calor corporal. Además en Prince Creek, no se encuentran fósiles de otros reptiles ectotermos como tortugas, cocodrilos o serpientes, los cuáles abundan en otros yacimientos de los Estados Unidos del mismo periodo. Actualmente se cree que los dinosaurios no eran ni endotermos ni ectotermos, sino mesotermos, los cuáles generaban calor corporal metabólicamente, pero eran incapaces de mantener su temperatura corporal constante.

HERBÍVOROS RESISTENTES

La vegetación relativamente abundante, permitía la presencia de una gran diversidad de dinosaurios herbívoros a altas latitudes. Mientras los herbívoros más pequeños no tenían problemas debido a sus bajos requerimientos energéticos, los herbívoros más grandes seguramente presentaban más dificultades para conseguir alimento, en especial durante los duros meses de invierno. El fósil de dinosaurio que se ha encontrado más al norte es Ugrunaaluk (literalmente “herbívoro antiguo” en inupiaq, la lengua inuit del norte de Alaska) un hadrosáurido o “dinosaurio con pico de pato”. Este ornitópodo medía hasta 10 metros de largo y pesaba alrededor de las 3 toneladas, convirtiéndolo en uno de los animales más grandes de Prince Creek.

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Reconstrucción de James Havens de un rebaño de Ugrunaaluk kuukpikensis, desplazándose bajo la aurora boreal.

Ugrunaaluk eran animales herbívoros que vivían en grupos. Aunque muchos autores creen que estos animales realizaban grandes migraciones como las aves y los mamíferos actuales para evitar los meses de invierno con escasa vegetación, algunos otros argumentan que las crías de Ugrunaaluk (con un metabolismo menos activo que los endotermos actuales) no habrían sido capaces de soportar estos largos viajes. Ugrunaaluk probablemente se desplazase a zonas donde la vegetación soportara mejor el rigor del invierno ártico, aunque se cree que estos herbívoros sobrevivían en la oscuridad invernal alimentándose de corteza, helechos y probablemente de vegetación acuática durante los meses más fríos.

El otro gran herbívoro de Prince Creek fue Pachyrhinosaurus (literalmente “lagarto de nariz gruesa”) un ceratópsido muy extendido por los actuales Estados Unidos, con una gran protuberancia encima de la nariz que habría utilizado como arma en combates intraespecíficos, y un par de cuernos que salían lateralmente de la cresta. Pachyrhinosaurus era el animal más grande de Prince Creek, midiendo hasta 8 metros de longitud y llegando a las 4 toneladas de peso. Es posible que utilizase su protuberancia nasal para desenterrar el alimento que quedaba enterrado bajo la nieve, de forma similar a los bisontes actuales.

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Reconstrucción de James Havens de una pareja de Pachyrhinosaurus perotorum.

Todos los animales de Prince Creek vivían vidas difíciles. Casi todos los fósiles encontrados tanto de Ugrunaaluk como de Pachyrhinosaurus, indica que estas especies maduraban rápido y morían jóvenes. Observando el crecimiento de los diferentes huesos encontrados, se cree que estos dinosaurios raramente llegaban a los 20 años de vida, probablemente debido a las duras condiciones de su hábitat pero también a la presencia de depredadores.

DEPREDADORES GRANDES Y PEQUEÑOS

El depredador más grande de la región era Nanuqsaurus (“lagarto oso polar”, de la lengua inupiaq), un tiranosáurido. Este animal presentaba un sentido del olfato extremadamente desarrollado que le permitía detectar a sus presas o cadáveres de animales en la oscuridad del invierno polar. Además, aunque no se han encontrado pruebas, muy probablemente estaban recubiertos de plumas que los protegían del frío, ya que muchas especies de terópodos emparentados presentaban plumas en algunas partes de su cuerpo.

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Reconstrucción de Nanuqsaurus hoglundi de Tom Parker.

Lo que más sorprende de Nanuqsaurus es su tamaño, mucho más pequeño que el de sus parientes. Mientras que otros tiranosáuridos de la época llegaban a medir entre 10 o 12 metros y a pesar hasta 9 toneladas, Nanuqsaurus parece un tiranosaurio pigmeo, con un tamaño estimado de 6 metros de longitud y 800 kg de peso. Este tamaño tan reducido, probablemente se debía al hecho de vivir en un ambiente donde la disponibilidad de alimento presentaba variaciones estacionales. Aparte de que la densidad de población de sus presas no debía ser muy elevada, durante los meses de invierno muchos herbívoros habrían migrado a otras zonas.

En cambio, había otro terópodo que presentaba la adaptación contraria. Troodon (“diente que hiere”) era un dinosaurio relativamente pequeño, de unos 2,9 metros de largo y unos 50 kg de peso. Éste es un dinosaurio abundante en diversos yacimientos de América del Norte. Troodon era un animal carnívoro muy activo, con una buena visión binocular y además, se cree que fue uno de los dinosaurios más inteligentes del Mesozoico.

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Reconstrucción de dos Troodon inequalis jugando en la nieve por Midiaou.

Mientras que Nanuqsaurus era más pequeño por la falta de presas abundantes, los ejemplares de Troodon encontrados en Prince Creek se caracterizaban por ser más grandes que los del resto de yacimientos. Esto es lo que se conoce como la Regla de Bergmann, según la cual las poblaciones de una especie que viven en ambientes más fríos tienden a ser más voluminosas que las de ambientes más cálidos, ya que así pierden menos calor corporal. Además, los ojos más grandes de los Troodon de Prince Creek, les conferían ventaja a la hora de cazar durante las largas noches invernales.

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Imagen del artículo A Diminutive New Tyrannosaur from the Top of the World, donde vemos el tamaño de Nanuqsaurus (A) comparado con otros tiranosáuridos (B, C, D y E) y de dos ejemplares de Troodon (F y G) de diferentes latitudes.

Ya habéis visto cómo los dinosaurios no solo prosperaron en ambientes cálidos y tropicales. Aunque sus poblaciones no eran tan elevadas y las condiciones de vida eran más duras, estos dinosaurios consiguieron adaptarse y sobrevivir en los bosques polares de Prince Creek, y seguro que muchos de ellos gozaron del espectáculo de la aurora boreal de hace 75 millones de años.

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Conjunto de las diferentes especies de dinosaurios de la formación de Prince Creek por James Kuether.

REFERENCIAS

Se han consultado las siguientes fuentes durante la elaboración de esta entrada:

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Conociendo los fósiles y su edad

En All You Need Is Biology a menudo hacemos referencia a los fósiles para explicar el pasado de los seres vivos. ¿Pero qué es exactamente un fósil y cómo se forma? ¿Para qué sirven los fósiles? ¿Te has preguntado alguna vez cómo lo hace la ciencia para saber la edad de un fósil? Sigue leyendo para descubrirlo!

¿QUÉ ES UN FÓSIL?

Si piensas en un fósil, seguramente lo primero que te viene a la cabeza es un hueso de dinosaurio o una concha petrificada que te encontraste en el bosque, pero un fósil es mucho más. Los fósiles son restos (completos o parciales) de seres vivos que han vivido en el pasado (miles, millones de años)  o rastros de su actividad que quedan conservados (generalmente en rocas sedimentarias). Así pues, existen diferentes tipos de fósiles:

  • Petrificados y permineralizados: son los que corresponden a la definición clásica de fósil en el que las partes orgánicas o huecos son sustituidas por minerales (ver apartado siguiente). Su formación puede dejar moldes internos o externos (por ejemplo, de conchas) en el que el material original puede desaparecer. La madera fosilizada de esta manera se conoce como xilópalo.

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    Fósil petrificado de cangrejo herradura y sus pisadas. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Icnofósiles: restos de la actividad de un ser vivo que quedan registradas en la roca y dan información sobre el comportamiento de las especies. Pueden ser modificaciones del entorno (nidos y otras construcciones), huellas (icnitas), deposiciones (coprolitos -excrementos-, huevos…) y otras marcas como arañazos, dentelladas…
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    Huevos de dinosaurio (nido). CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira

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    Coprolitos, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Ámbar: se trata de resina fósil de más de 20 millones de antigüedad. Antes pasa por un estado intermedio que se llama copal (menos de 20 millones de años). La resina, antes de pasar a ámbar, puede atrapar insectos, arácnidos, polen… en este caso se consideraría un doble fósil.

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    Pieza de ámbar a la lupa con insectos en su interior, CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol Rovira
  • Fósiles químicos: son los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón, que se formaron por la acumulación de materia orgánica a altas presiones y temperaturas junto con la acción de bacterias anaerobias (que no utilizan oxigeno para su metabolismo).
  • Subfósil: cuando el proceso de fosilización no se completa (por haber pasado poco tiempo, o las condiciones para que se diera la fosilización no fueron propicias) los restos se conocen como subfósiles. No tienen más de 11.000 años de antigüedad. Es el caso de nuestros antepasados más recientes (Edad de los Metales).
Ötzi, un subfósil. Es la momia natural más antigua de Europa. Vivió durante el Calcolítico (Edad de Cobre) y murió hace 5.300 años. Foto: Wikimedia Commons
Ötzi, un subfósil. Es la momia natural más antigua de Europa. Vivió durante el Calcolítico (Edad de Cobre) y murió hace 5.300 años. Foto: Wikimedia Commons
  • Fósil viviente: nombre que se da a seres vivos actuales muy parecidos a organismos ya extintos. El caso más famoso es el del celacanto, que se creía extinguido desde hacía 65 millones de años hasta que fue redescubierto en 1938, pero hay otros ejemplos como los nautilos.

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    Comparación entre la concha de un nautilus actual (izquierda) y un ammonite de millones de años de antigüedad (derecha). CosmoCaixa. Foto :Mireia Querol Rovira
  • Pseudofósiles: son formaciones en las rocas que parecen restos de seres vivos, pero en realidad se han formado por procesos geológicos. El caso más conocido son las dendritas de pirolusita, que parecen vegetales.

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    Infiltraciones de pirolusita en piedra calcárea. CosmoCaixa. Foto: Mireia Querol

Lógicamente los fósiles se hicieron más comunes a partir de la aparición de partes duras (conchas, dientes, huesos…), hace 543 millones de años (Explosión del Cámbrico). El registro fósil anterior a ese período es muy escaso. Los fósiles más antiguos que se conocen son los estromatolitos, rocas formadas por la precipitación de carbonato cálcico debido a la actividad de bacterias fotosintéticas que aún existen en la actualidad.

La ciencia que estudia los fósiles es la Paleontología.

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Estromatolito de 2.800 millones de años de antigüedad, Australian Museum. Foto: Mireia Querol Rovira

¿CÓMO SE FORMA UN FÓSIL?

La fosilización se puede dar de cinco maneras distintas:

  • Petrificación: es la sustitución de la materia orgánica por sustancias minerales de los restos de un ser vivo enterrado. Se obtiene una copia exacta del organismo en piedra. El primer paso de la petrificación es la permineralización (los poros del organismo están rellenos de mineral pero el tejido orgánico está inalterado. Es la fosilización más común que sufren los huesos).
  • Gelificación: el organismo queda incrustado en el hielo y no sufre apenas transformaciones.
  • Compresión: el organismo muerto queda sobre una capa blanda del suelo, como el lodo, y queda cubierto por capas de sedimentos.
  • Inclusión: los organismos quedan atrapados en ámbar o petróleo.
  • Impresión: los organismos dejan impresiones en el barro y se conserva la marca hasta que el barro se endurece.

    Procesos de fosilización y fósiles resultantes. Autor desconocido
    Procesos de fosilización y fósiles resultantes. Autor desconocido

UTILIDAD DE LOS FÓSILES

  • Los fósiles nos dan información de cómo eran los seres vivos en el pasado, resultando una evidencia de la evolución biológica y una ayuda para establecer los linajes de los seres vivos actuales.
  • Permiten analizar fenómenos cíclicos como cambios climáticos, dinámicas atmósfera-océano e incluso las perturbaciones orbitales de los planetas.
  • Los que son exclusivos de una determinada época permiten datar con bastante exactitud las rocas en las que se encuentran (fósiles guía).
  • Dan información de procesos geológicos como el movimiento de los continentes, presencia de antiguos océanos, cadenas montañosas…
  • Los fósiles químicos son nuestra principal fuente de energía actual.
  • Dan información sobre el clima del pasado, por ejemplo, estudiando los anillos de crecimiento de los troncos fósiles o las deposiciones de materia orgánica en las varvas glaciales.

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    Troncos fósiles donde se observan anillos de crecimiento. American Museum of Natural History. Foto: Mireia Querol Rovira

DATACIÓN DE LOS FÓSILES

Para conocer la edad de los fósiles existen métodos indirectos (datación relativa) y directos (datación absoluta). Como no hay ningún método perfecto y la precisión disminuye con la antigüedad, los yacimientos se suelen datar con más de una técnica.

DATACIÓN RELATIVA

Los fósiles se datan según el contexto en el que han sido encontrados, si están asociados a otros fósiles (fósiles guía) u objetos de los que se conoce la edad y según el estrato en el que se encuentran.

En geología, los estratos son los distintos niveles de rocas que se ordenan según su profundidad: según la estratigrafía, los más antiguos son los que se encuentran a mayor profundidad, mientras que los más modernos son los más superficiales, ya que los sedimentos no han tenido tanto tiempo para depositarse en el sustrato. Lógicamente si hay movimientos de tierras y alteraciones geológicas la datación sería incorrecta si sólo existiera este método.

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Esquema de las eras geológicas y estratos con sus correspondientes fósiles. Fuente

DATACIÓN ABSOLUTA

Son más precisas y se basan en las características físicas de la materia.

DATACIÓN RADIOMÉTRICA

Se basan en la velocidad de desintegración de isótopos radioactivos presentes en rocas y fósiles. Los isótopos son átomos del mismo elemento pero con distinta cantidad de neutrones en su  núcleo. Los isótopos radioactivos son inestables, por lo que se transforman en otros más estables a una velocidad conocida por los científicos emitiendo radiación. Comparando la cantidad de isótopos inestables con los estables en una muestra, la ciencia puede estimar el tiempo que ha transcurrido desde que se formó el fósil o roca.

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Esquema del ciclo del Carbono 14. Fuente
  • Radiocarbono (Carbono-14): en organismos vivos, la relación entre el C12 y el C14 es constante, pero cuando mueren, esta relación cambia ya que el C14 deja de incorporarse en el cuerpo y el que queda se descompone radioactivamente en un periodo de semidesintegración de 5730 años. Conociendo la diferencia entre el C12 y C14 de la muestra, podremos datar cuando murió el organismo. El límite máximo de datación por este método son 60.000 años, por lo tanto sólo se aplica a fósiles recientes.
  • Berilio 10-Aluminio 26: tiene la misma aplicación que el C14, pero tiene un período de semidesintegración muchísimo mayor, por lo que permite dataciones de 10 millones de años, e incluso de hasta 15 millones de años.
  • Potasio-Argón (40K/40Ar):  se utiliza para datar rocas y cenizas de origen volcánico de más de 10.000 años . Es el método que se utilizó para datar las huellas de Laetoli, el primer rastro de bipedismo de nuestro linaje dejado por Australopitecus afarensis.
  • Series del Uranio (Uranio-Torio): se utilizan diversas técnicas mediante los isótopos del uranio. Se utilizan en materiales de carbonato de calcio, (como corales) y depósitos minerales en cuevas (espeleotemas).
  • Calcio 41: permite datar restos óseos en un intervalo de tiempo entre 50.000 y 1.000.000 de años.

DATACIÓN POR PALEOMAGNETISMO

El polo norte magnético ha ido cambiando a lo largo de la historia de la Tierra, y se conocen sus coordenadas geográficas en distintas épocas geológicas.

Algunos minerales tienen propiedades magnéticas y se dirigen hacia el polo norte magnético cuando están en suspensión acuosa, por ejemplo en las arcillas. Pero si se depositan en el suelo, quedan fijados hacia la posición que tenía el polo norte magnético en ese momento. Si observamos hacia qué coordenadas están orientados esos minerales en el yacimiento lo podemos asociar con una época determinada.

Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.
Deposición de partículas magnéticas orientadas hacia el polo norte magnético. Fuente: Understanding Earth, Press and Seiver, W.H. Freeman and Co.

Esta datación se utiliza en restos dipositados sobre fondos arcillosos y como el polo norte magnético ha estado varias veces en las mismas coordenadas geográficas, se obtiene más de una fecha de datación. Según el contexto del yacimiento, se podrán descartar algunas de estas fechas hasta llegar a una definitiva.

DATACIÓN POR TERMOLUMINISCENCIA Y LUMINISCENCIA ÓPTICA SIMULADA

Ciertos minerales (cuarzo, feldespato, calcita…) acumulan modificaciones en su estructura cristalina debidas a la desintegración radiactiva del entorno. Estas modificaciones son acumulativas, continuas y dependientes del tiempo de exposición a la radiación. Cuando se somete al mineral a estímulos externos, emite luz debido a estas modificaciones. Esta luminiscencia es muy débil y distinta según se le aplique calor (TL), luz visible (OSL) o infrarrojos (IRSL).

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

Sólo se pueden datar muestras que hayan estado protegidas de la luz solar o calor a más de 500ºC, ya que entonces se reinicia “el reloj” al liberarse la energía de manera natural.

RESONANCIA PARAMAGNÉTICA ELECTRÓNICA (ESR)

La ESR (electro spin resonance) consiste en someter la muestra a radiación y medir la energía absorbida por la muestra en función de la cantidad de radiación a la que ha estado sometida durante su historia. Es un método complejo del que puedes obtener más información aquí.

 REFERENCIAS

Mireia Querol Rovira