Biomineralizaciones de sílice amorfa en secuencias pedosedimentarias del sudeste bonaerense: tafonomía, biogeoquímica e importancia paleoambiental

Abstract

Las secuencias pedosedimentarias del Cenozoico tardío del sudeste bonaerense, expuestas en las barrancas costeras entre Mar del Plata y Miramar, constituyen uno de los registros de mamíferos continentales más importantes de Sudamérica. Si bien las condiciones paleoambientales en las que se depositaron han sido ampliamente estudiadas, la evolución de la paleovegetación previa al Holoceno ha sido un tema poco abordado debido a la limitada capacidad de preservación de macrorestos vegetales y polen. A pesar de esto, otros bioindicadores capaces de aportar información paleoambiental, como las biomineralizaciones de sílice amorfa, se han mencionado con recurrencia en descripciones microscópicas de las barrancas costeras, y solo han sido estudiadas de forma exploratoria. Estos cuerpos de sílice hidratada (SiO2·nH2O) de entre 5 y 200 μm, son precipitados en espacios intra, inter o extracelulares por organismos que capturan ácido monosilícico (Si(OH)4) del ambiente para cumplir diversas funciones, principalmente protección y sostén. La magnitud de este fenómeno impacta de forma directa en el ciclo biogeoquímico del Si y, por lo tanto, en el equilibrio de los sistemas naturales. En el ámbito continental, se encuentran cuatro tipos de organismos que biomineralizan esta sustancia: diatomeas (algas pardas), que producen su pared celular con dos tecas de sílice amorfa caracterizadas por una intrincada ornamentación; crisofitas (algas doradas) que forman quistes de sílice amorfa como estructuras de resistencia; poríferos de agua dulce que producen espículas de sílice amorfa, que junto con espongina componen su esqueleto; y numerosas familias de plantas vasculares que forman cuerpos de sílice amorfa llamados silicofitolitos, que pueden presentar diferentes morfologías o morfotipos, cuyo valor taxonómico puede alcanzar el nivel de subfamilia. Luego de la muerte y descomposición de los organismos, las biomineralizaciones de sílice amorfa pueden degradarse constituyendo una de las principales fuentes de Si en el medio terrestre, o pueden preservarse en suelos y sedimentos por millones de años, formando parte del registro microfósil. En este trabajo se describieron en secuencias pedosedimentarias representativas del Cenozoico tardío del sudeste bonaerense, los ensambles de biomineralizaciones de sílice amorfa. Dentro de los cuales se incluyó a los presentes en suelos y sedimentos actuales, y a los formados a lo largo del Cenozoico tardío en dos perfiles tipo de las barrancas costeras. Con ello se buscó evaluar la capacidad de los ensambles actuales de representar a las especies formadoras e indirectamente el tipo de ambiente; reconocer cambios composicionales dentro del registro formado durante el Cenozoico tardío y posibilitar su comparación con ensambles de ambientes análogos actuales. Adicionalmente, se analizaron los procesos tafonómicos que pudieron afectar a las biomineralizaciones en estos depósitos, para así lograr un análisis integral de los resultados y establecer su relevancia paleoambiental. La prospección de unidades de estudio de las secuencias pedosedimentarias se realizó en base a criterios preestablecidos. Los ambientes actuales representativos del sudeste bonaerense se eligieron en áreas con bajo impacto antrópico. Se muestrearon suelos (Argiudol típico) mediante excavación de calicata y ambientes lénticos (lagunas someras) por recuperación de testigos. Mientras que los perfiles de las barrancas costeras analizados (Perfil Escalera Barranca Los Lobos y Perfil Punta San Andrés), fueron seleccionados en base a su buena resolución temporal, accesibilidad y preexistencia de control cronoestratigráfico. Los perfiles se dividieron en secciones muestreales delimitadas en base a diferencias morfológicas observadas en campo y complementadas por análisis de laboratorio. Para cada sección se obtuvieron muestras de sectores espaciados lateralmente. En total, fueron analizadas 18 muestras de ambientes actuales y 72 muestras de los perfiles. Sobre las cuales también se midió la concentración de sílice disuelta en solución mediante espectrofotometría. El contenido de biomineralizaciones de sílice amorfa fue descrito en microscopio óptico de forma cuantitativa y cualitativa. Se estimaron abundancias por peso de muestra total y se calcularon las abundancias relativas con sus respectivos intervalos de confianza para silicofitolitos, diatomeas, quistes de crisofitas y espículas de esponjas. En base a los resultados, se establecieron zonas con diferencias significativas mediante análisis de agrupamiento y se determinó el grado de similitud entre ensambles actuales y fósiles mediante análisis de escalamiento multidimensional no métrico (NMDS). En ambientes actuales se encontraron biomineralizaciones de sílice amorfa formando ensambles abundantes, en promedio la cantidad por miligramo fue de 14 883 en suelos y 20 649 en sedimentos de ambientes lénticos; constituyendo registros distintivos y representativos de las especies formadoras. Los silicofitolitos dominaron los ensambles del suelo, principalmente constituidos por los morfotipos RONDEL y ELONGADO ENTERO; mientras que en las lagunas someras también se encontraron los morfotipos BILOBADO, ELONGADO DENTADO y CRENADO. Los ensambles de ambientes lénticos también presentaron diversidad de diatomeas en buen estado de preservación. Lo que posibilitó la delimitación de zonas en los testigos de cada laguna, con períodos de profundización representados por especies planctónicas como Cyclotella meneghiniana y Aulacoseira granulata, y períodos de somerización y desecación indicados por especies epífitas como Gomphonema spp. y aerófitas como Hantzschia amphyoxis y Luthicola mutica. También se hallaron en los testigos analizados 14 tipos de quistes de crisofitas, que constituyen el primer registro en lagunas someras del sudeste bonaerense. Uno de los cuales tiene afinidad biológica conocida, por lo que puede ser asignado a Uroglena volvox Ehrenberg. Por su parte, las espículas de esponja fueron halladas como un elemento muy poco frecuente, y asignables a Ephydatia fluviatilis, la única especie actual registrada. En los perfiles de las barrancas costeras, la cantidad promedio por miligramo de microfósiles máxima fue de 10 500, mientras que en promedio fue de 6600 en perfil Escalera Barranca Los Lobos y de 4250 en perfil Punta San Andrés. En los ensambles hallados, los silicofitolitos fueron los únicos microfósiles en cantidades suficientes como para admitir análisis cuantitativos. Por su abundancia a lo largo de las secuencias y su mayor capacidad de disolución en relación con la sílice inorgánica, serían una importante fuente de Si en el ciclo biogeoquímico continental local. Su aporte se concentraría especialmente en paleosuelos argílicos, donde se encontraron los ensambles más numerosos y las concentraciones de sílice disuelta más altas. El análisis de la tafonomía de los silicofitolitos respaldó su relevancia como bioindicador para este registro, por lo que la abundancia por peso de muestra total y frecuencia relativa de morfotipos se utilizó para reconstruir la paleovegetación, e indirectamente la intensidad de pedogénesis y condiciones paleoclimáticas. Para contextualizar los resultados se utilizó el esquema aloestratigráfico más reciente y estudios de magnetoestratigrafía previos como control cronológico indirecto. El estudio del perfil Escalera Barranca Los Lobos permitió reconstruir la paleovegetación del área durante el Plioceno medio/tardío y Pleistoceno, donde el registro de silicofitolitos indica cuatro cambios en la cobertura vegetal. Los ensambles hallados en la Alofm. Playa San Carlos indican una paleovegetación dominada por pastizales tipo flechillar y arecáceas. En la Alofm. Punta Martínez de Hoz se observó un cambio interno en los ensambles, los cuales indican una cobertura vegetal dominada por pastizales de régimen semiárido templado/frío en la sección inferior, y húmedo en la superior. Este aumento de la disponibilidad hídrica es a su vez respaldada por la presencia de diatomeas y quistes de crisofitas. Por último, en la Alofm. Punta San Andrés se registran ensambles homologables a la cobertura vegetal típica de ambientes lénticos actuales. El análisis del perfil Punta San Andrés permitió completar la reconstrucción de ambientes durante la depositación de la Alofm. Punta San Andrés con mayor detalle. El perfil presentó dos secciones con contenidos anormalmente bajos de silicofitolitos, sugiriendo paleoambientes áridos con escasa cobertura vegetal, que habrían alternado con períodos con buen desarrollo de pastizales de composición similar a los actuales. Estos resultados refuerzan la interpretación de condiciones áridas en el sudeste pampeano alrededor de los 2,5 Ma, como ha sido previamente inferido a partir de la presencia de taxones específicamente adaptados a climas áridos de la biozona Ctenomys chapadmalensis. Los resultados de este trabajo destacan el potencial uso de los silicofitolitos como bioindicadores en las secuencias pedosedimentarias del Cenozoico tardío del sudeste bonaerense, donde la litología y mineralogía homogénea ha sido un obstáculo para la comprensión de la evolución paleoambiental de la región. Mientras que las diatomeas, componentes importantes en los ensambles de las lagunas pampeanas someras actuales, se encuentran en escasa cantidad en las secuencias pedosedimentarias y por lo tanto carecen de relevancia paleoambiental en este registro. Su escasez no implica la inexistencia de paleohumedales en la historia geológica del área, sino que responde a condiciones de preservación adversas. Los quistes de crisofitas constituyen un componente poco abundante, aunque con presencia constante a lo largo de las secuencias pedosedimentarias. Si bien tienen escasa relevancia paleoambiental para este registro, la continuidad en su investigación permitirá homologar la antigua taxonomía local al reciente sistema numérico internacional y ampliar el conocimiento de su distribución nacional y mundial. De los quistes hallados en este trabajo, 6 son mencionados por primera vez en Argentina. Finalmente, las espículas de esponjas se encuentran en bajas cantidades y solo representadas por fragmentos de megaescleras. Debido a la ausencia de condiciones óptimas para el desarrollo de esponjas tanto en el presente como durante el Cenozoico tardío, se infiere que no ha sido un filo prolífico ni diverso en el área. Por ello, puede considerarse que las espículas no poseen relevancia paleoambiental para este registro.