Stromatolites ( / s t r oʊ m æ t ə l aɪ t s , s t r ə - / [2] [3] ) o stromatoliths (del griego στρῶμα Strōma "capa, estrato" ( GEN στρώματος strōmatos ), y λίθος líthos "roca") [4] son formaciones sedimentarias estratificadas que son creadas por cianobacterias fotosintéticas . Estos microorganismos producen compuestos adhesivos que cementan arena y otros materiales rocosos para formar “ esteras microbianas ” minerales . A su vez, estas esteras se acumulan capa por capa, creciendo gradualmente con el tiempo. [5] [6] Un estromatolito puede crecer hasta un metro o más. [7] [8] Aunque son raros en la actualidad, los estromatolitos fosilizados proporcionan registros de la vida antigua en la Tierra.
Morfología
Los estromatolitos son estructuras de acreción bioquímicas en capas formadas en aguas poco profundas por la captura, unión y cementación de granos sedimentarios en biopelículas (específicamente esteras microbianas), especialmente cianobacterias . [8] Exhiben una variedad de formas y estructuras, o morfologías, incluyendo tipos cónicos, estratiformes, ramificados, domal, [9] y columnar. Los estromatolitos se encuentran ampliamente en el registro fósil del Precámbrico , pero son raros en la actualidad. Muy pocos estromatolitos antiguos contienen microbios fosilizados.
Si bien las características de algunos estromatolitos sugieren actividad biológica , otras poseen características que son más consistentes con la precipitación abiótica (no biológica). [10] Encontrar formas fiables de distinguir entre estromatolitos abióticos y biológicamente formados es un área activa de investigación en geología. [11] [12]
La mayoría de los estromatolitos son espongiostromatos en textura, sin microestructura reconocible o restos celulares. Una minoría son los porostromatos , que tienen una microestructura reconocible; estos son en su mayoría desconocidos del Precámbrico pero persisten a lo largo del Paleozoico y Mesozoico . Desde el Eoceno , los estromatolitos porostromatos se conocen solo en entornos de agua dulce. [13]
Formación
La fotografía de lapso de tiempo de la formación de la alfombra microbiana moderna en un entorno de laboratorio da algunas pistas reveladoras sobre el comportamiento de las cianobacterias en los estromatolitos. Biddanda y col. (2015) encontraron que las cianobacterias expuestas a rayos de luz localizados se movían hacia la luz, o expresaban fototaxis , y aumentaban su rendimiento fotosintético , que es necesario para la supervivencia. [14] En un experimento novedoso, los científicos proyectaron el logotipo de una escuela en una placa de Petri que contenía los organismos, que se acumularon debajo de la región iluminada, formando el logotipo en las bacterias. [14] Los autores especulan que tal motilidad permite a las cianobacterias buscar fuentes de luz para sostener la colonia. [14] Tanto en condiciones de luz como de oscuridad, las cianobacterias forman grupos que luego se expanden hacia afuera, y los miembros individuales permanecen conectados a la colonia a través de largos zarcillos. Este puede ser un mecanismo de protección que proporcione un beneficio evolutivo a la colonia en entornos hostiles donde las fuerzas mecánicas actúan para romper las esteras microbianas. Por lo tanto, estas estructuras a veces elaboradas, construidas por organismos microscópicos que trabajan al unísono, son un medio de proporcionar refugio y protección contra un entorno hostil.
Los estromatolitos de liquen son un mecanismo propuesto de formación de algunos tipos de estructuras de rocas estratificadas que se forman sobre el agua, donde la roca se encuentra con el aire, mediante la colonización repetida de la roca por líquenes endolíticos . [15] [16]
Registro fósil
Algunas formaciones rocosas arcaicas muestran similitudes macroscópicas con estructuras microbianas modernas, lo que lleva a la inferencia de que estas estructuras representan evidencia de vida antigua, a saber, estromatolitos. Sin embargo, otros consideran que estos patrones se deben a la deposición de material natural o algún otro mecanismo abiogénico. Los científicos han defendido un origen biológico de los estromatolitos debido a la presencia de grupos de glóbulos orgánicos dentro de las delgadas capas de los estromatolitos, de los nanocristales de aragonito (ambas características de los estromatolitos actuales), [11] y debido a la persistencia de una señal biológica inferida a través de circunstancias ambientales cambiantes. [ aclaración necesaria ] [17] [18]
Los estromatolitos son un componente importante del registro fósil de las primeras formas de vida en la tierra. [19] Alcanzaron su punto máximo hace unos 1.250 millones de años [17] y posteriormente disminuyeron en abundancia y diversidad, [20] de modo que al comienzo del Cámbrico habían caído al 20% de su pico. La explicación más ampliamente apoyada es que los constructores de estromatolitos fueron víctimas de las criaturas que pastaban (la revolución del sustrato del Cámbrico ); esta teoría implica que los organismos suficientemente complejos eran comunes hace más de mil millones de años. [21] [22] [23] Otra hipótesis es que los protozoos como los foraminíferos fueron los responsables de la disminución. [24]
Los microfósiles de estromatolito proterozoico (conservados por permineralización en sílice) incluyen cianobacterias y posiblemente algunas formas de clorofitos eucariotas (es decir, algas verdes ). Un género de estromatolito muy común en el registro geológico es Collenia .
La conexión entre el pastoreo y la abundancia de estromatolitos está bien documentada en la radiación evolutiva más joven del Ordovícico ; La abundancia de estromatolitos también aumentó después de que las extinciones del final del Ordovícico y del final del Pérmico diezmaron a los animales marinos, volviendo a niveles anteriores a medida que los animales marinos se recuperaron. [25] Es posible que las fluctuaciones en la población de metazoos y la diversidad no hayan sido el único factor en la reducción de la abundancia de estromatolitos. Factores como la química del medio ambiente pueden haber sido responsables de los cambios. [26] [27]
Si bien las cianobacterias procariotas se reproducen asexualmente a través de la división celular, fueron fundamentales para preparar el entorno para el desarrollo evolutivo de organismos eucariotas más complejos . [19] Se cree que las cianobacterias (así como las extremófilas Gammaproteobacterias ) son en gran parte responsables del aumento de la cantidad de oxígeno en la atmósfera de la tierra primigenia a través de su fotosíntesis continua (ver Gran Evento de Oxigenación ). Las cianobacterias utilizan agua, dióxido de carbono y luz solar para crear su alimento. A menudo se forma una capa de moco sobre las capas de células cianobacterianas. En las esteras microbianas modernas, los desechos del hábitat circundante pueden quedar atrapados dentro del moco, que puede cementarse con el carbonato de calcio para formar láminas delgadas de piedra caliza . Estas laminaciones pueden acumularse con el tiempo, dando como resultado el patrón de bandas común a los estromatolitos. La morfología domal de los estromatolitos biológicos es el resultado del crecimiento vertical necesario para la continua infiltración de la luz solar en los organismos para la fotosíntesis. Las estructuras de crecimiento esféricas en capas denominadas oncolitos son similares a los estromatolitos y también se conocen por el registro fósil . Las trombolitas son estructuras coaguladas mal laminadas o no laminadas formadas por cianobacterias, comunes en el registro fósil y en los sedimentos modernos. [11] Existe evidencia de que los trombolitos se forman con preferencia a los estromatolitos cuando los foraminíferos forman parte de la comunidad biológica. [28]
El área del Cañón del río Zebra de la plataforma Kubis en las montañas Zaris profundamente diseccionadas del suroeste de Namibia proporciona un ejemplo extremadamente bien expuesto de los arrecifes de trombolitos, estromatolitos y metazoos que se desarrollaron durante el período Proterozoico , donde los estromatolitos se desarrollan mejor en ubicaciones de aguas arriba bajo condiciones de velocidades de corriente más altas y mayor afluencia de sedimentos. [29]
Ocurrencia moderna
Ubicaciones salinas
Los estromatolitos modernos se encuentran principalmente en lagos hipersalinos y lagunas marinas donde las condiciones extremas debido a los altos niveles de salinidad impiden el pastoreo de animales. [30] [31] Uno de esos lugares donde se pueden observar excelentes especímenes modernos es la Reserva Natural Marina Hamelin Pool , Shark Bay en Australia Occidental . Otro lugar es la Reserva Nacional Pampa del Tamarugal en Chile. Un tercero es Lagoa Salgada ("Lago Salado"), en el estado de Rio Grande do Norte , Brasil , donde los estromatolitos modernos se pueden observar tanto como biohermas (tipo domal) como en lechos. Los estromatolitos del interior también se pueden encontrar en aguas salinas en la Cuenca Cuatro Ciénegas , un ecosistema único en el desierto mexicano, y en el Lago Alchichica , un lago maar en la Cuenca Oriental de México . El único entorno marino abierto donde se sabe que prosperan los estromatolitos modernos son los Cayos Exuma en las Bahamas. [32] [33]
En 2010, Min Chen descubrió un quinto tipo de clorofila , a saber, la clorofila f , a partir de estromatolitos en Shark Bay. [34]
Estromatolitos de agua dulce modernos
La Laguna de Bacalar, en el sur de la península de Yucatán en México, en el estado de Quintana Roo , tiene una extensa formación de microbialitos gigantes vivientes (es decir, estromatolitos o trombolitos). El lecho de microbialitas tiene más de 10 km (6,2 millas) de largo con una elevación vertical de varios metros en algunas áreas. Estos pueden ser los microbialitos de agua dulce vivos de mayor tamaño, o cualquier organismo, en la Tierra. [35]
El lago Alchichica en Puebla , México tiene dos generaciones morfológicas distintas de estromatolitos: estructuras en forma de cúpula columnar, ricas en aragonito , que se forman cerca de la línea de la costa, que datan de 1100 ybp y estructuras trombolíticas en forma de coliflor esponjosa que dominan el lago de arriba a abajo. fondo, compuesto principalmente de hidromagnesita , huntita , calcita y data de 2800 ybp . [36]
Un poco más al sur, un tramo de 1,5 km de estromatolitos formadores de arrecifes (principalmente del género Scytonema ) se encuentra en la Bahía de Chetumal en Belice , justo al sur de la desembocadura del Río Hondo y la frontera con México. [37]
Se descubrieron grandes torres de microbialitas de hasta 40 m de altura en el lago de soda más grande de la Tierra: el lago Van de 460 m de profundidad en el este de Turquía . Se componen de aragonito que crece presumiblemente sobre la precipitación de calcita inorgánica en fuentes de agua kárstica sublacustres. [38]
Los estromatolitos de agua dulce se encuentran en el lago Salda en el sur de Turquía . Las aguas son ricas en magnesio y las estructuras de estromatolito están hechas de hidromagnesita . [39]
También se encuentran dos instancias de estromatolitos de agua dulce en Canadá , en Pavilion Lake y Kelly Lake en Columbia Británica . Pavilion Lake tiene los estromatolitos de agua dulce más grandes que se conocen y la NASA está realizando actualmente investigaciones xenobiológicas allí. [40] La NASA , la Agencia Espacial Canadiense y numerosas universidades de todo el mundo están colaborando en un proyecto para estudiar la vida de los microbialitos en los lagos. Llamado " Proyecto de investigación del lago Pavilion " (PLRP), su objetivo es estudiar qué condiciones en el fondo de los lagos tienen más probabilidades de albergar vida y desarrollar una mejor hipótesis sobre cómo los factores ambientales afectan la vida de los microbialitos. El objetivo final del proyecto es comprender mejor qué condiciones probablemente albergarían vida en otros planetas. [41] Ahora concluido, hubo un proyecto de ciencia ciudadana realizado en línea llamado "MAPPER" donde los voluntarios clasificaron miles de fotos del fondo del lago y marcaron la presencia de microbialitos, algas y otras características del lecho del lago. [42]
Se han descubierto microbialitas en un estanque a cielo abierto en una mina de asbesto abandonada cerca de Clinton Creek , Yukon , Canadá. [43] Estas microbialitas son extremadamente jóvenes y presumiblemente comenzaron a formarse poco después del cierre de la mina en 1978. La combinación de una baja tasa de sedimentación, una alta tasa de calcificación y una baja tasa de crecimiento microbiano parece resultar en la formación de estas microbialitas. Los microbialitos en una mina histórica demuestran que un entorno construido antropogénicamente puede fomentar la formación de carbonatos microbianos. Esto tiene implicaciones para la creación de entornos artificiales para la construcción de microbialitos modernos, incluidos los estromatolitos.
Un tipo muy raro de estromatolito que no habita en el lago vive en Nettle Cave en Jenolan Caves , NSW , Australia. [44] Las cianobacterias viven en la superficie de la piedra caliza y son sostenidas por el goteo de agua rica en calcio, lo que les permite crecer hacia los dos extremos abiertos de la cueva que proporcionan luz. [45]
Se han encontrado estromatolitos compuestos de calcita tanto en el Lago Azul en el volcán inactivo, en el Monte Gambier como en al menos ocho lagos de cenotes, incluido el Pequeño Lago Azul en el Bajo Sureste de Australia Meridional . [46]
Ver también
- Formación de bandas de hierro
- Mármol Cotham
- Gama Gunflint
- Reserva Natural Marina Hamelin Pool
- Laguna Negra
- Estructura sedimentaria inducida por microbios
- Ojos de Mar
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enlaces externos
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- "Instituto Laguna Bacalar" . Consultado el 10 de diciembre de 2011 .
- Galería de fotos de estromatolitos , un conjunto de enseñanza de la Universidad Estatal de Ohio