Geobiología del Cretácico

*Alejandra Guadalupe Gutiérrez Alejandro*, Elizabeth Chacón Baca

CIENCIA UANL / AÑO 19, No. 82, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2016

El Cretácico es un periodo geológico de la era Mesozoica que cubre un intervalo temporal del Fanerozoico ubicado entre los 145 a 66 Ma (Ogg et al., 2016). Se divide en dos épocas: Cretácico Temprano y Tardío, que representan las series Cretácico Inferior y Superior. Entre los depósitos más característicos de este periodo se encuentra un tipo de roca sedimentaria suave y porosa compuesta de calcita conocida como tiza (chalk en inglés). Justamente el término Cretácico deriva de la palabra latina creta que significa tiza, y fue acuñada por Jean Baptiste d’Omalius d’Halloy (Omalius, 1822), con base en los estratos cretácicos de la Cuenca Parisina en Francia. A nivel global, el Cretácico representa una etapa muy importante en la historia de la Tierra debido a diversos eventos geobiológicos, es decir, eventos promovidos por las diversas y complejas interacciones entre la geósfera y la biósfera. Entre estos eventos destacan los continuos cambios del nivel del mar, los climas cálidos, los extensos depósitos de evaporitas y de grandes arrecifes, un intenso vulcanismo, los vertebrados que colonizaron aquellos nichos ecológicos continentales y marinos disponibles, y la diversificación biológica de las plantas con flores o angiospermas, cuyo surgimiento aún es impreciso (Gomeza et al., 2015). Durante este periodo también se registró un gran incremento en el nivel del mar; algunas estimaciones sugieren que cerca de 20% del área costera actual estuvo cubierta por mares cretácicos (Bigg et al., 2003), lo que eventualmente favoreció la formación de amplios mares interiores (epicontinentales).

Especialmente durante el Cretácico, se extendió un clima cálido hacia latitudes altas (Frakes et al., 1992). El aumento en la temperatura ambiental promovió la precipitación de carbonatos, posibilitando el desarrollo de extensas plataformas carbonatadas en las zonas ecuatoriales (Sohl, 1987). Además de un clima cálido, a nivel global hubo una actividad volcánica muy dinámica que propició la formación de islas oceánicas y arcos continentales (Vaughan, 1995).

A principios del Cretácico, y como consecuencia de la fragmentación de Pangea, existían dos continentes separados por el mar de Tethys: Laurasia en el norte y Gondwana en el sur (figura 1). El Golfo de México empezó a formarse durante el Triásico Tardío y Jurásico, al mismo tiempo que Norteamérica se había separado de Sudamérica. En los tiempos del Cretácico, la configuración paleogeográfica de Europa y Asia las mantenía aún unidas, mientras que Australia empezaba a separase de Antártida hace 95 Ma aproximadamente (Veevers, 1987). El océano Atlántico había comenzado su apertura e India, ya separada de Madagascar, emigraba paulatinamente hacia el norte hasta colisionar con Asia en un evento que originaría la cordillera Himalaya hace 54 Ma (Najman et al., 2017). Sólo hasta fines del Cretácico los continentes comenzaron a adquirir su configuración actual.

De este modo, la progresiva separación de los continentes (o de las placas tectónicas por la deriva continental) estuvo seguida por la formación de amplias plataformas y arrecifes que a su vez favorecieron la proliferación de hábitats someros que facilitaron la colonización de nuevos nichos ambientales para muchas comunidades arrecifales. El continuo ascenso en el nivel del mar llegó a adquirir niveles nunca antes alcanzados, inclusive aquellas áreas que alguna vez fueron desérticas se convirtieron en llanuras inundadas.

El aumento en el nivel del mar influyó en los climas continentales (Haq et al., 1987), facilitando el transporte de la humedad hacia el interior continental. Actualmente, en los niveles más superficiales, existe un flujo de retorno de compensación de agua que se ha calentado en latitudes bajas; es decir, hay un transporte de calor y humedad hacia latitudes altas, alimentando así la precipitación de la nieve que ayuda a mantener el régimen glacial polar (Upchurch et al., 2002). Sin embargo, la disposición de las diferentes cuencas oceánicas en el Cretácico, la ausencia de hielo y los cambios eustáticos (variación global del nivel del mar respecto a los continentes) sugieren que muy probablemente la circulación oceánica fue muy diferente en muchos aspectos a lo que ocurre hoy (Sames et al., 2016). Estas grandes diferencias tuvieron implicaciones no sólo para el sistema climático del Cretácico, también para la oxigenación de las aguas más profundas en los mares y océanos de esa época. Los continuos cambios en la distribución de continentes y cuencas oceánicas afectaron la circulación oceánica, un importante motor del sistema climático de la Tierra. La vegetación boscosa de las altas latitudes ayudó a mantener el clima cálido de los polos durante el Cretácico (Upchurch et al., 2002). Por otra parte, la erosión continua de las montañas puede influenciar el clima por largos periodos de tiempo debido a la disposición del CO₂ atmosférico (un importante gas de efecto invernadero), ya sea porque la erosión de rocas de silicato consume CO₂ o bien por la sedimentación regional (Upchurch et al., 2002). De hecho, el incremento de pulsos volcánicos en la provincia ígnea del Caribe produjo grandes cambios climáticos ambientales, incluyendo las perturbaciones en el ciclo de carbono, la circulación oceánica y del nivel del mar (Melinte-Dobrinescu et al., 2013).

LOS EVENTOS DE ANOXIA QUE MARCARON EL CRETÁCICO

Las aguas anóxicas son zonas de agua marina, continental o subterránea, con una muy baja concentración de oxígeno disuelto, o con una disminución abrupta de este gas. Estas condiciones se favorecen entre otras, en zonas donde existe una circulación restringida y con una alta productividad orgánica. Actualmente existen cuencas anóxicas como el Mar Báltico al sur de Rusia, el Mar Negro al sureste de Europa y Asia o la cuenca Cariaco cerca de la costa venezolana. Aunque representan un fenómeno natural, estas condiciones se han presentado a lo largo de la historia geológica y el Cretácico no fue la excepción. Hubo varios eventos de anoxia oceánica (OAE por sus siglas en inglés: oceanic anoxic event) que ocurrieron en las cuencas marinas a nivel global durante los cuales los niveles de oxígeno decrecieron significativamente. Estos eventos se caracterizan por un depósito de materia orgánica derivada de fuentes terrestres y planctónicas, que en algunos casos fueron acompañadas por el subsecuente depósito de lutitas negras. Los eventos de anoxia más relevantes durante el Cretácico son el evento Selli (OAE_1a) ocurrido durante el Aptiano temprano hace 125 Ma, el evento Bonarelli (OAE₂ ) durante la transición Cenomaniano-Turoniano (hace 94 Ma) y el evento de anoxia oceánica durante el Coniaciano-Santoniano (Núñez-Useche et al., 2012) hace 86 Ma. Algunos consideran que fue un evento más bien regional dado que este último evento de anoxia, conocido como OAE₃  , se restringió a las latitudes bajas y latitudes medias del Atlántico, así como a algunas cuencas epicontinentales adyacentes, sin abarcar la región del Tethys ni la región del Pacífico (Wagreich, 2012). En contraste, durante el evento global de anoxia OAE₂  las aguas del Pacífico permanecieron oxigenadas (Takashima et al., 2011). En general, los eventos anóxicos se correlacionan estrechamente con transgresiones o inundaciones de las masas continentales que transportaron material vegetal hacia el mar y que promovieron condiciones tróficas que alteraron el equilibrio ecológico de muchas comunidades bióticas. Aunque el vulcanismo sea la causa subyacente de las perturbaciones del ciclo de carbono, es muy probable que otros fenómenos astronómicos como los periodos orbitales perturbaran el ciclo del carbono a fines del Cretácico (Batenburg et al., 2016).

LA BIOTA CRETÁCICA

Entre los invertebrados extintos más famosos y complejos de los mares cretácicos se encuentran los cefalópodos, como los ammonoideos, que junto con los nautiloideos y los coleoideos constituyen el grupo más evolucionado de los moluscos. Con base en el patrón de suturas en sus conchas espirales, los ammonoideos se pueden diferenciar en tres grupos: goniatítidos (del Devónico al Pérmico), Ceratítida (del Carbonífero al Triásico) y Ammonítida (del Pérmico hasta el Cretácico). Muchas especies de ammonites alcanzaron tal diversidad y abundancia que hoy son utilizados como fósiles índice. Desde el punto de vista evolutivo, los ammonites se consideran un claro ejemplo de radiación biológica con una tasa de diversificación relativamente alta, ya que desde su surgimiento en el Devónico han experimentado varios episodios de extinción después de los cuales vuelven a diversificarse rápidamente. Además de ser un grupo muy numeroso, muchos ammonites alcanzaron durante el Cretácico dimensiones extraordinariamente grandes para un invertebrado; por eso al Mesozoico también se conoce como “la era de los ammonites”. Por ejemplo, el ammonite Parapuzosia seppenradensis, rescatado de Münster, Alemania, con una edad de 72 Ma y un diámetro de hasta 1.74 m, es considerado el ammonite más grande del mundo (figura 3).

Otro ammonite utilizado para fechar el Cenomaniano y con una amplia distribución son las especies del género Schloenbachia, como Schloenbachia varians, que define el miembro inferior Lower Chalk (Roca Totternhoe) de la formación del Cretácico Superior en Inglaterra (Carter, 1972), o como Schloenbachia inflata, asociada a las lutitas negras de la formación Tasmaca en el margen continental del mar Negro (Görür, 1997).

Por otra parte, bajo condiciones anóxicas como las que se presentaron de manera intermitente a lo largo del Cretácico, se incrementó la producción primaria en la zona fótica, lo cual promovió la diversificación de ammonites planctónicos, pero afectó a los ammonites nectobentónicos. Además de los ammonites, los mares cretácicos se llenaron con otros moluscos acuáticos como caracoles y rudistas, bivalvos de morfologías bizarras de plataforma con una gran densidad poblacional. Algunos rudistas cuya morfología asemeja a una serie de conos invertidos (radiolítidos) generalmente estaban constituidos por calcita en el exterior y aragonita en el interior (figura 4). Junto con rudistas y foraminíferos orbitalinos, los corales también habitaron carbonatos tropicales y subtropicales a lo largo del margen de Tethys (Skelton y Gili, 2012). Otros organismos vertebrados de tamaños gigantes y morfologías que hoy parecen extrañas también poblaron estos mares cretácicos. Algunos de los vertebrados marinos de peces óseos pertenecientes a familias actuales y extintas, exhiben sólo pequeñas variaciones morfológicas entre las especies cretácicas y las actuales. Aunque muchos ammonites fueron depredadores, igualmente sirvieron como fuente de sustento a muchos de estos peces y a los grandes reptiles marinos. Destacan los ictiosaurios, que parecen delfines pero con dientes, así como los pliosaurios y mosasaurios. Algunos de estos fósiles han sido encontrados en localidades de Nuevo León, como el famoso monstruo de Aramberi, Nuevo León. Coahuila es otro de los estados con un registro fósil de dinosaurios muy abundante, como los ceratópsidos, tiranosaúridos y ornitomímidos (Ramirez-Velasco y Hernández-Rivera, 2015). Muchos de estos restos fósiles son tan numerosos que con justa razón las localidades de Coahuila han sido denominadas las playas del Cretácico (Hernández-Rivera, 2005).

EL IMPACTO REGISTRADO EN CHICXULUB

A finales de este periodo se produjo un evento catastró- fico a nivel global para la vida marina y continental: la colisión de un gran asteroide con la Tierra (figura 5) en un evento que hoy se conoce como evento K-Pg (por las siglas Cretácico-Paleógeno). Las evidencias cientí- ficas indican que este impacto estuvo acompañado por una gran extinción masiva, abatiendo más de 80% de especies marinas y continentales (Alvarez et al., 1980; Courtillot et al., 1988).

A pesar de la extinción que abatió un gran número de los grandes reptiles continentales y marinos, muchos otros vertebrados generalistas como las tortugas y los lagartos no se extinguieron. Después del Cretácico la biósfera experimentó nuevamente una importante renovación en la composición de las comunidades y en sus relaciones tróficas (Jablonski, 2005).

Es curioso que además de que México fue una zona con una gran diversidad de dinosaurios a nivel mundial, el impacto que causó la gran extinción de estos grandes vertebrados e invertebrados también ocurriera en territorio mexicano. Esta colisión quedó registrada en forma de un cráter denominado Chicxulub debido a que fue encontrado en esta localidad de Yucatán, México (figura 6). Incluso este cráter fue primero una predicción teórica y posteriormente un hallazgo corroborado (Alvarez et al., 1980). Sin embargo, también existe evidencia de un enfriamiento global después del impacto de Chicxulub que pudo haber sido causante de esta gran extinción (Nimura et al., 2016).

AGRADECIMIENTOS

Las autoras agradecen el apoyo de la beca de posgrado Conacyt y al proyecto Paicyt 2012-CT1206. Muy especialmente a las sugerencias de los revisores participantes.

* Universidad Autónoma de Nuevo León. Contacto: ale_jcl@hotmail.com

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