Los estromatolitos son, por definición, estructuras organo-sedimentarias laminadas (típicamente de CaCO3)
que crecen adheridas al sustrato y emergen verticalmente del mismo,
produciendo estructuras de gran variedad morfológica, volumétrica y
biogeográfica. Su inicial formación y desarrollo a lo largo del tiempo,
se debe a la actividad de poblaciones microbianas (típicamente dominadas
por cianobacterias), que pasivamente facilitan la precipitación de carbonatos.
Además de las cianobacterias, en estromatolitos actuales la
microflora puede incluir algas (especialmente verdes y diatomeas),
hongos, crustáceos, insectos, esporas, polen, rodofitas y fragmentos y
sedimentos de todo tipo, que pueden llegar a calcificar dentro de la
estructura. La variedad biológica de cada comunidad estromatolítica
dependerá de condiciones ambientales e hidrológicas: hipersalino,
dulceacuícola, intermareales, submareales, fuertes corrientes,
moderadas, nulas, cálido, templado, altitud (afecta a la exposición de
luz UV), etc.
En la superficie, que es generalmente rugosa, porosa y cubierta por
mucílago, filamentos, etc. partículas de carbonato (y a veces también
terrígenos) van quedando atrapadas, hasta que la cementación por
crecimiento de cristales forma una capa más. De esta manera la
estructura aumenta en tamaño. Por su naturaleza rocosa, los
estromatolitos tienen mucho potencial para perdurar como un fósil.
Los estromatolitos están representados por una gran variedad de
morfologías macroscópicas: columnares, domales hemiesféricos, en forma
de cabezal u hongo, en forma de "cama" o de twinky wonder, en forma de
cono o en forma de arbusto, pueden ser cónicos, alveolados, y en
ocasiones con combinaciones de forma. Pueden aparecer en parches o
grandes extensiones.
Igual que con los microfósiles, los estromatolitos existen en todas
las eras geológicas (no es esto increíble?!). Incluso actualmente crecen
en muchos lugares del mundo. Hay algunos más históricos que otros (por
ejemplo los de Shark Bay, Australia; Andros Island, Bahamas; y el Golfo Pérsico)
pero todos son importantes. Particularmente los de Shark Bay destacan
por ser un análogo perfecto para describir algunos de los más antiguos
ejemplares de estromatolitos, que por cierto también están en Australia.
Algunos aspectos que los hacen sumamente importantes dentro de la geología y la biología:
1. Son la evidencia de vida más antigua que se conoce en la Tierra.
Las rocas ígneas más antiguas de la Tierra están en Groenlandia y
tienen 3800 millones de años. Los estromatolitos más antiguos son de Warrawoona,
Australia y tienen unos 3500 millones de años (Precámbricos -
Arqueanos). La edad de la Tierra como planeta acrecionado se calcula en
4500 millones de años. La teoría dice que, dadas las condiciones en esa
época, los primeros habitantes de la Tierra debieron ser organismos
unicelulares, procariontes, y anaerobios. Por tanto, los estromatolitos
forman parte del registro fósil más importante de la vida microbiológica
temprana. Pero además, vida microscópica fototrófica.
2. Son organismos que han mantenido hasta hoy su línea evolutiva.
Dentro del registro fósil existen organismos pancrónicos, es decir que
no se han extinguido desde su aparición. Algunos ejemplos son el pez celacanto (Coelacanthus sp.), el árbol ginko (Ginko biloba), las cícadas
y los estromatolitos (a veces incluidos los microorganismos). Sin
embargo, la variedad morfológica más importante en la historia de los
estromatolitos proviene del Proterozoico. Actualmente existen en lugares
más restringidos que en esa época y seguramente continuarán su
existencia por mucho más.
3. Son evidencia de ciclos biogeoquímicos antiguos.
Porque los microbios reciclan elementos, inevitablemente forman ciclos
biogeoquímocos. El ciclo del carbono, por ejemplo, es fundamental en los
procesos atmosféricos (concentración de CO2, conversión de
ozono, formación de carbonatos, orgánicos volátiles, etc.), climáticos
(efecto invernadero) y biológicos (como elemento principal en moléculas
orgánicas). Es un elemento que se recicla constante y perpetuamente en
la Tierra. Una manera de entrar al ciclo del carbono es fijándolo en
forma de sal (como el carbonato de calcio, CaCO3), como hacen los microbios estromatolíticos.
4. Son los primeros oxigenadores de la atmósfera.
Las cianobacterias son ampliamente reconocidas como organismos que
existieron hace al menos unos 3500 millones de años. Los organismos que
actualmente soportan a las comunidades estromatolíticas son las
cianobacterias, que son fotosintéticas oxigénicas, es decir que al hacer
fotosíntesis, liberan oxígeno a la atmósfera. El incremento de este gas
está evidenciado geológica y biológicamente y ocurrió masivamente hace
2500 Ma; sin embargo, se sabe que existieron zonas con incrementos de
oxígeno localizados. Actualmente el 98% de los organismos eucariontes
(como nosotros) prescinde de oxígeno para llevar a cabo funciones
metabólicas vitales (formación de ATP).
5. Son paleoindicadores ambientales. El crecimiento
estromatolítico está inevitablemente ligado a cuerpos de agua (salinos,
salobres y dulceacuícolas) donde la precipitación de CaCO3
pueda ocurrir. Debido a que los estromatolitos se forman bajo
condiciones específicas de luz, salinidad, pH, profundidad, temperatura,
nutrientes, etc., es posible relacionar condiciones ambientales con
parámetros litológicos, mineralógicos, o de facies en estromatolitos
fósiles de cualquier era geológica. Como mínimo indican la presencia de
cuerpos de agua, pero, como siempre, la cantidad de información que
pueda extraerse de un fósil, dependerá de su grado de preservación.
6. Son los primeros formadores de zonas arrecifales.
El crecimiento óptimo observado en estromatolitos marinos actuales se
da en zonas someras (15 m), pero pueden crecer en aguas más profundas y
más someras. Al crecer en masa, forman arrecifes, que ofrecen un
ecosistema distinto para miles de especies. Ofrecen alimento, refugio,
aguas tranquilas (ideal para la reproducción de peces, moluscos,
crustáceos, etc.), sustrato para organismos rastreros y otros
microorganismos, evitan el arrastre del sustrato por embate de las olas.
Al crear nuevos ecosistemas, es probable que promovieran la especiación
de muchos grupos taxonómicos a través de millones de años.
Secuencia del desarrollo de los estromatolitos
A
diferencia de los tapetes microbianos de zonas siliciclásticas
(dominados por arenas cuarzosas), los estromatolitos se restringen a
morfologías calizas. Es decir, no existen estromatolitos cuya
composición mineral mayoritaria no sea carbonática1.
1. Se establecen colonias microbianas bentónicas.
El cuerpo de agua puede ser hipersalino (>35 ppm NaCl), salino (35
ppm), salobre (<35 ppm) o dulceacuícola (<8 ppm). Las
cianobacterias se ubican en la zona fótica (hasta unos 200 m en zonas
marinas). Se ha visto que el crecimiento óptimo en cuerpos acuáticos de
mediana transparencia es de aproximadamente 10-15 m. Muchos tipos de
bacterias se desarrollan a raíz del crecimiento de cianobacterias (que
son los productores primarios del microecosistema), y la aparición de
diferentes grupos no ocurre al mismo tiempo. La formación de
estromatolitos no es exclusiva de una u otra especie. La diversidad está
más bien controlada por factores ambientales. Pronto comienza la
estratificación y la sucesión generacional. Este tipo de organización
ecológica permanece aún durante la fabricación del estromatolito.
2. Condiciones fisicoquímicas del medio
Los estromatolitos se forman mejor en condiciones de buena
luminosidad en aguas salinas o de agua dulce, pero con pH mayor a 5. En
pH menor a 5 puede ser que algas verdes y/o diatomeas, en vez de
cianobacterias, sean las colonizadoras; sin embargo, hay que recordar
que en el Arqueano aún no existían los eucariontes. La degasificación de
CO2, la temperatura y la concentración de carbonato son
también importantes factores en la precipitación de carbonatos. La
precipitación de CaCO3 puede ocurrir con o sin la presencia
de organismos fotosintéticos (precipitación abiótica por degasificación o
evaporación), pero la la extracción de CO2 por fotosíntesis y
la alcalinización por reducción de sulfatos favorecen la precipitación
cuando están presentes. La competencia y perturbación debido a otras
especies también influencian el crecimiento constante de los
estromatolitos.
3. Cementación
Mediante las colonias microbianas van creciendo y extendiéndose sobre
la superficie calcárea que ellas mismas van formando, carbonatos van
precipitando en la superficie del estromatolito. Muchos sedimentos en
suspensión también son atrapados en la trama de filamentos y son
eventualmente cementados. Las partículas, sin importar la manera en que
son captadas, van constituyendo láminas que son nuevamente colonizadas
en la superficie. La superficie suele ser blanda y se va solidificando
desde la base. Entre más tiempo pasa, más voluminoso y sólido se vuelve
el estromatolito. Los organismos que van quedando atrapados y sepultados
en la laminación suelen degradarse, pero a veces forman “pockets” de
materia orgánica, e incluso organismos pueden llegar a fosilizar si
quedan bien encapsulados.
4. Laminación
Desde el comienzo de la construcción del estromatolito, los
microorganismos se estratifican en micro-nichos ecológicos, según sus
necesidades. Por ejemplo, bacterias anaerobias suelen vivir debajo de la
superficie, donde hay condiciones anóxicas y no llega mucha luz; las
cianobacterias suelen situarse en la superficie, donde llega más luz y
hay más espacio para crecer. Los microbios van creciendo junto al
sedimento que va solidificando. Muchos restos orgánicos como vainas
filamentosas, colonias completas, fragmentos de plantas, frústulas,
polen, esporas, etc., van quedando sepultados como parte de la
laminación. Al ser sepultados, las cianobacterias liberan individuos que
recolonizan la superficie. La materia orgánica sepultada se descompone
con el tiempo, dando lugar a huecos que serán rellenados con sedimento,
lo que puede conferirle al estromatolito una textura porosa.
5. Tipos de Lámina
La laminación depende de las estaciones climáticas, frecuencia de
importe de terrígenos en suspensión, situación batimétrica, condiciones
evaporíticas, tipo de bacterias constructoras, velocidad de
sedimentación y cementación. La laminación es una característica
diagnóstica (entre otras) y ha sido usada para distinguir facies
particulares de los estromatolitos más antiguos de la Tierra
6. Dinámica de crecimiento
El crecimiento vertical y horizontal del estromatolito depende de la
interacción entre el tipo de biota y el ambiente donde se está formando
el estromatolito. Las condiciones energéticas y químicas son factores
físicos que afectan la velocidad del crecimiento. Un factor biótico
interesante relacionados al crecieminto de estromatolitos es el el
heliotropismo, es decir, el crecimiento cianobacteriano dirigido hacia
el Sol. Debido a la relación espacial Tierra-Sol, los estromatolitos
crecen alterando la morfología según la dirección de la luz en cada
estación del año. Gracias a ello se ha podido medira la variación del
Sol y la duración de las estaciones hace unos 2000 Ma, concluyendo que
los años duraban 435 días
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