Figura 1. Perfil estratigráfico postlímite K/Pg, isla Seymour en la Antártica. Investigadoras e investigadores de Chile y Brasil, realizando descripción del perfil estratigráfico y recolección de rocas sedimentarias para análisis geoquímico y microfósiles. Créditos: Edson Vandeira.

La palabra diatomea proviene del griego diatomos que significa “partido en dos”. Las diatomeas construyen esqueletos de sílice llamados frústulos. Las diatomeas miden entre 2 a 500 um y son estudiadas bajo microscopio para la determinación de los grupos taxonómicos. Sus formas son diversas, desde formas circulares, bipolares y pennadas. Actualmente, existen más de 20.000 especies de diatomeas. 

Las diatomeas son microalgas responsables de cerca del 45 % de la productividad primaria en los océanos. Estas microalgas viven en todo tipo de ambientes: agua marina, lagos, lagunas, en la tierra, pero para vivir necesitan agua y nutrientes. Cuando las diatomeas mueren, sus frústulos caen por la columna de agua y quedan preservados en los sedimentos, siendo verdaderos archivos de las condiciones ambientales donde vivieron y de eventos paleoceanográficos y climáticos.

Además, sus frústulos pueden ser transportados por los vientos cientos y miles de kilómetros desde el desierto del Sahara en África y fertilizar las aguas del océano Atlántico. Por ejemplo, su presencia en testigos de hielos en Antártica está relacionada al cambio en los patrones de vientos, siendo transportadas hacia los casquetes de hielo por la acción eólica. Los paleoceanógrafos, a lo largo de los años, han utilizado las diatomeas para el estudio de cambios paleoceanográficos y climáticos en testigos sedimentarios marinos, en perfiles estratigráficos y testigos de hielo para conocer la información que entregan en el registro fósil.

Las diatomeas surgieron en el registro fósil hace 250 millones de años. Algunos trabajos las remontan al Jurásico, sin embargo, estudios más recientes indican su origen en el Cretácico temprano. Algunos estudios evolutivos indican que la diversificación de los grupos se mantuvo estable unos 100 millones años después de su origen, donde las formas más primitivas corresponden a las diatomeas céntricas y de hábito colonial, luego surgieron las diatomeas bipolares, diatomeas pennadas sin rafe y, por último, las diatomeas con rafe. El rafe es una adaptación que poseen las diatomeas y que les permite secretar mucílago por un canal que le facilita adherirse a rocas cuando la corriente es más intensa.

Figura 2. Fotomicrografía de microfósiles silíceos identificados bajo microscopio óptico a 1000x y 400x a partir de muestras de sedimentos provenientes de la base del perfil estratigráfico de la isla Seymour, Formación la Meseta, miembro Valle de las Focas, Eoceno medio (47-41 millones de años) a-b) Paralia sulcata, c) Thalasssiosira sp., d) Stephanophysxis sp, e) Coscinodiscus sp, f) Thalassiosira sp. g) Hemialus sp., h) Actinoptychus senarius, i) Fragilaria sp., j) Espora de resistencia de Chaetoceros spp, k) espícula de esponja, l) silicoflagelado. a-j) corresponden a diatomeas, k-l) otros microfósiles silíceos, espícula de esponja, silicoflagelado. Las barras en blanco indican la escala en micras a: 10 um y 20 um respectivamente. Fotografía e) tomada a 400x escala 20 um.

En general, las diatomeas con simetría radial viven en zonas de la columna de agua más estratificadas con velocidad de la corriente baja en ambientes pelágicos. En cambio, las diatomeas pennadas viven en ambientes con mayor energía. Algunas diatomeas presentan adaptaciones en su morfología y estructura como espinas y setas que les permiten tener mayor flotabilidad en la columna de agua. Por otra parte, las esporas de resistencias producidas por ciertos grupos de diatomeas del género Chaetoceros spp. les permiten sobrevivir en estados de dormancia cuando las condiciones ambientales como la luz y nutrientes no son favorables para su proliferación.

El límite K/Pg fue un evento de extinción masiva que ocurrió hace cerca de 66 millones de años debido a eventos catastróficos masivos como fue la caída del meteorito en Chicxulub, península del Yucatán, México, junto a otros eventos relacionados como paleoincendios y tsunamis que afectaron varias zonas del mundo y donde la Antártica no fue la excepción. El límite K/Pg ha sido ampliamente estudiado por científicos alrededor del mundo, con pérdida de diversidad de varios taxones marinos y terrestres. Este evento acabó con cerca del 75 % de los gastrópodos e implicó la desaparición de los dinosaurios.

Los estudios paleoceanográficos en testigos sedimentarios recuperados del mar de Ross y la cuenca de Maud Rise durante campañas del programa Ocean Drilling (ODP) han mostrado una reducción drástica en la diversidad de diatomeas en el límite K/Pg. 

Por otra parte, los estudios geológicos-estratigráficos en la isla Seymour, mar de Weddell, Antártica, han indicado que las diatomeas se encuentran bien preservadas en los sitios asociados a los estratos donde se encuentran silicoflagelados, otros microorganismos que producen sus esqueletos de sílice. 

En general, se observa una disminución de diatomeas en los estratos asociados al límite K/Pg, reconocidos por la presencia de iridio (un mineral asociado al impacto del meteorito en Chicxulub). Además, en este período de tiempo se ha observado un aumento en las esporas de resistencia de diatomeas del género Chaetoceros spp., lo cual les permitió sobrevivir a la falta de luz y nutrientes. Además, marcadores lipídicos de la presencia de diatomeas, conocidos isoprenoides altamente ramificados (HBI), lípidos presentes en las estructuras de ciertos grupos de diatomeas del orden Rhizosoleniales, han demostrado su presencia en secciones estratigráficas del límite K/Pg y posteriores a este evento.

Durante el límite K/Pg, a diferencia de los foraminíferos planctónicos y cocolitóforos, las diatomeas muestran una recuperación relativamente rápida en términos de abundancia relativa, donde el 75 % de las diatomeas del Cretácico continuaron durante el Paleogeno. Aquí dominaron diatomeas céntricas marinas de los órdenes Stephanophyxales, Pradiales, Stellarimales, Biddulphiales, Hemiaules y Rhizosoleniales, con una menor contribución de los órdenes Coscinodiscales, indicando una alta resiliencia a cambios climáticos, lo que habría permitido la recolonización temprana y adaptación evolutiva a condiciones climáticas adversas.

Luego, durante la glaciación del Oligoceno se produjo la radiación de las diatomeas en relación a la apertura del paso de Drake y paso de Tasmania permitiendo la formación de la corriente circumpolar antártica (CCA) y el desarrollo de zonas de surgencia activa y ascenso de nutrientes junto al enfriamiento de la Antártica.

Por lo tanto, el estudio de las diatomeas en el registro fósil nos cuenta no solo la evolución de las diatomeas en el registro fósil, sino también eventos de extinción masiva, cambios paleooceanográficos como la formación de la CCA hace 35 millones de años lo que permitió una explosión en la productividad silícea en Antártica como grupos que se mantienen hasta la actualidad. 

En la pasantía realizada en el marco del proyecto “Fortalecimiento de la red paleontológica Chile-Brasil: descifrando las huellas del límite Cretácico-Paleógeno (K/Pg) en Antártica y Patagonia”, financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), se realizaron preparados permanentes de microfósiles silíceos en muestras de afloramiento de Patagonia y Antártica. 

Se analizó un perfil estratigráfico en isla Seymour, Formación La Meseta de 120 m de espesor, en el cual se analizaron la asociación de diatomeas en ciertos estratos del afloramiento. Es interesante destacar que en la parte basal de la Formación La Meseta “Miembro Valle de las Focas”, se registró una alta abundancia de diatomeas y espículas de esponjas, evidenciando un ambiente marino cálido, con una alta abundancia de diatomeas del género Paralia sulcata, caracterizadas con un alto grado de silicificación y preservación, durante el Eoceno medio entre 47-41 millones. 

La alta abundancia de organismos silíceos que se registró en este período acompañado de granulometría fina, lutitas, favoreciendo la preservación de diatomeas. Este registro muestra evidencia de la importancia de estudiar la asociación de diatomeas en el pasado (fig. 1).

Actualmente, en los sedimentos marinos recientes de Antártica (últimos 10.000 años) dominan las esporas de resistencia del género Chaetoceros spp., diatomeas céntricas del género Thalassiosira spp. y diatomeas pennadas del género Fragilariopsis spp. 

Agradecimientos

Proyecto FOVI240023: “Fortalecimiento de la red paleontológica Chile-Brasil: descifrando las huellas del límite Cretácico-Paleógeno (K/Pg) en Antártica y Patagonia”, Proyecto