Palinología
Estudio del polen y otros materiales orgánicos microscópicos resistentes a los ácidos

Polen de pino bajo el microscopio
Un esporangio del Silúrico tardío que contiene esporas triletes . Estas esporas proporcionan la evidencia más temprana de vida en la tierra. [1] Verde : una tétrada de esporas. Azul : una espora que contiene una marca trilete (la cicatriz en forma de Y). Las esporas miden entre 30 y 35 μm de ancho.

La palinología es el estudio de microorganismos y fragmentos microscópicos de megaorganismos que están compuestos de material orgánico resistente a los ácidos y se encuentran en sedimentos , rocas sedimentarias e incluso algunas rocas metasedimentarias. Los palinomorfos son los restos y desechos orgánicos microscópicos y resistentes a los ácidos producidos por una amplia variedad de plantas , animales y protistas que han existido desde finales del Proterozoico . [2] [3]

Es la ciencia que estudia los palinomorfos contemporáneos y fósiles (paleopalinología), incluyendo polen , esporas , orbículos , dinoquistes , acritarcos , quitinozoos y escolecodontos , junto con materia orgánica particulada (POM) y kerógeno encontrados en rocas sedimentarias y sedimentos . La palinología no incluye diatomeas , foraminíferos u otros organismos con testas silíceas o calcáreas . El nombre de la ciencia y organismos se deriva del griego antiguo : παλύνω , romanizado :  palynō , "esparcir, rociar" y -logía ) o de "partículas que se esparcen". [3] [4]

La palinología es una ciencia interdisciplinaria que se encuentra en la intersección de las ciencias de la Tierra ( geología o ciencia geológica) y las ciencias biológicas ( biología ), en particular la ciencia de las plantas ( botánica ). La bioestratigrafía , una rama de la paleontología y la paleobotánica , involucra palinomorfos fósiles desde el Precámbrico hasta el Holoceno por su utilidad en la datación relativa y correlación de estratos sedimentarios . La palinología también se utiliza para fechar y comprender la evolución de muchos tipos de plantas y animales. En paleoclimatología , los palinomorfos fósiles se estudian por su utilidad en la comprensión de la historia antigua de la Tierra en términos de reconstrucción de paleoambientes y paleoclimas. [3] [4]

La palinología es bastante útil en disciplinas como la arqueología , la producción de miel y el derecho penal y civil . [3] [4] En arqueología, la palinología se utiliza ampliamente para reconstruir paleoambientes antiguos y cambios ambientales que influyeron significativamente en las sociedades humanas pasadas y reconstruir la dieta de los humanos prehistóricos e históricos. La melisopalinología , el estudio del polen y otros palinomorfos en la miel , identifica las fuentes de polen en términos de ubicación geográfica y géneros de plantas. Esto no solo proporciona información importante sobre la ecología de las abejas melíferas, sino que también es una herramienta importante para descubrir y vigilar la adulteración criminal y el etiquetado incorrecto de la miel y sus productos. La palinología forense utiliza palinomorfos como evidencia en el derecho penal y civil para probar o refutar un vínculo físico entre objetos, personas y lugares. [4] [5]

Palinomorfos

Los palinomorfos se definen ampliamente como el estudio de restos orgánicos, incluidos microfósiles y fragmentos microscópicos de megaorganismos que están compuestos de material orgánico resistente a los ácidos y varían en tamaño entre 5 y 500 micrómetros . Se extraen de suelos, rocas sedimentarias y núcleos de sedimentos , y otros materiales mediante una combinación de procedimientos físicos (tratamiento ultrasónico y tamizado húmedo ) y químicos (digestión ácida) para eliminar la fracción no orgánica. Los palinomorfos pueden estar compuestos de material orgánico como quitina , pseudoquitina y esporopolenina . [6]

Los palinomorfos forman un registro geológico de importancia para determinar el tipo de vida prehistórica que existía en el momento en que se formaron los estratos sedimentarios. Como resultado, estos microfósiles brindan pistas importantes sobre las condiciones climáticas predominantes de la época. Su utilidad paleontológica se deriva de una abundancia de millones de palinomorfos por gramo en depósitos marinos orgánicos, incluso cuando dichos depósitos generalmente no son fosilíferos . Los palinomorfos, sin embargo, generalmente han sido destruidos en rocas metamórficas o recristalizadas. [6]

Los palinomorfos típicos incluyen quistes de dinoflagelados , acritarcos , esporas , polen , tejido vegetal, hongos , escolecodontos (dientes escleroproteicos, mandíbulas y características asociadas de gusanos anélidos poliquetos ), órganos de artrópodos (como piezas bucales de insectos ) y quitinozoos . Las estructuras microscópicas palinomorfas que son abundantes en la mayoría de los sedimentos son resistentes a la extracción rutinaria de polen. [6]

Palinofacies

Una palinofacies es el conjunto completo de materia orgánica y palinomorfos en un depósito fósil. El término fue introducido por el geólogo francés André Combaz  [wikidata] en 1964. Los estudios de palinofacies a menudo están vinculados a investigaciones de la geoquímica orgánica de rocas sedimentarias . El estudio de la palinofacies de un entorno de depósito sedimentario se puede utilizar para aprender sobre los paleoambientes de depósito de rocas sedimentarias en la geología de exploración, a menudo junto con el análisis palinológico y la reflectancia de vitrinita . [7] [8] [9]

La palinofacies se puede utilizar de dos maneras:

  • La palinofacies orgánica considera toda la materia orgánica particulada insoluble en ácido (POM), incluidos el kerógeno y los palinomorfos en sedimentos y preparaciones palinológicas de rocas sedimentarias. Las preparaciones tamizadas o no tamizadas pueden examinarse utilizando preparaciones de dispersión en portaobjetos que pueden examinarse utilizando un microscopio biológico de luz transmitida o un microscopio de fluorescencia ultravioleta (UV). Se considera la abundancia, composición y conservación de los diversos componentes, junto con la alteración térmica de la materia orgánica.
  • La palinofacies de palinomorfos considera la abundancia, composición y diversidad de palinomorfos en una preparación palinológica tamizada de sedimentos o una preparación palinológica de rocas sedimentarias . La relación entre el fitoplancton fósil marino ( acritarcas y quistes de dinoflagelados ), junto con los quitinozoos , y los palinomorfos terrestres ( polen y esporas ) se puede utilizar para derivar un índice de entrada terrestre en sedimentos marinos.

Historia

Toma de muestras de núcleos de polen , Fort Bragg, Carolina del Norte

Historia temprana

Es probable que las primeras observaciones de polen bajo un microscopio hayan sido realizadas en la década de 1640 por el botánico inglés Nehemiah Grew , [10] quien describió el polen y los estambres y concluyó que el polen es necesario para la reproducción sexual en las plantas con flores.

A finales de la década de 1870, cuando los microscopios ópticos mejoraron y se desarrollaron los principios de la estratigrafía , Robert Kidston y P. Reinsch pudieron examinar la presencia de esporas fósiles en las capas de carbón del Devónico y Carbonífero y hacer comparaciones entre las esporas vivas y las esporas fósiles antiguas. [11] Los primeros investigadores incluyen a Christian Gottfried Ehrenberg ( radiolarios , diatomeas y quistes de dinoflagelados ), Gideon Mantell ( desmidos ) y Henry Hopley White (quistes de dinoflagelados).

De 1890 a 1940

El análisis cuantitativo del polen comenzó con el trabajo publicado por Lennart von Post . [12] Aunque publicó en sueco, su metodología ganó una amplia audiencia a través de sus conferencias. En particular, su conferencia Kristiania de 1916 fue importante para ganar una audiencia más amplia. [13] Debido a que las primeras investigaciones se publicaron en los idiomas nórdicos ( lenguas escandinavas ), el campo del análisis del polen se limitó a esos países. [14] El aislamiento terminó con la publicación alemana de la tesis de Gunnar Erdtman de 1921. La metodología del análisis del polen se extendió por toda Europa y América del Norte y revolucionó la investigación sobre la vegetación cuaternaria y el cambio climático . [13] [15]

Entre los primeros investigadores del polen se encuentra Früh (1885), [16] que enumeró muchos tipos comunes de polen de árboles y un número considerable de esporas y granos de polen de hierbas . Hay un estudio de muestras de polen tomadas de sedimentos de lagos suecos por Trybom (1888); [17] se encontró polen de pino y abeto en tal profusión que los consideró útiles como " fósiles índice ". Georg FL Sarauw estudió polen fósil de la edad del Pleistoceno medio ( Cromeriano ) del puerto de Copenhague . [18] Lagerheim (en Witte 1905) y C. A. Weber (en H. A. Weber 1918) parecen estar entre los primeros en realizar cálculos de "frecuencia porcentual".

De 1940 a 1989

El término palinología fue introducido por Hyde y Williams en 1944, tras la correspondencia con el geólogo sueco Ernst Antevs , en las páginas de la Polen Analysis Circular (una de las primeras revistas dedicadas al análisis del polen, producida por Paul Sears en Norteamérica). Hyde y Williams eligieron palinología basándose en las palabras griegas paluno que significa 'rociar' y pale que significa 'polvo' (y por lo tanto similar a la palabra latina pollen ). [19] Los antecedentes basados ​​en archivos para la adopción del término palinología y de nombres alternativos (por ejemplo, paepalología , pollenología ) han sido explorados exhaustivamente. [20] Allí se ha argumentado que la palabra ganó aceptación general una vez utilizada por el influyente palinólogo sueco Gunnar Erdtman .

El análisis de polen en América del Norte surgió de Phyllis Draper , una estudiante de maestría de Sears en la Universidad de Oklahoma. Durante su época de estudiante, desarrolló el primer diagrama de polen a partir de una muestra que mostraba el porcentaje de varias especies a diferentes profundidades en Curtis Bog. Esta fue la introducción del análisis de polen en América del Norte; [21] los diagramas de polen actuales a menudo siguen teniendo el mismo formato, con la profundidad en el eje y y la abundancia de especies en el eje x.

De los años 1990 al siglo XXI

El análisis del polen avanzó rápidamente en este período gracias a los avances en óptica y computación. Johannes Iversen y Knut Fægri revisaron gran parte de la ciencia en su libro de texto sobre el tema. [22]

Métodos de estudio de los palinomorfos

Preparación química

La digestión química sigue una serie de pasos. [23] Inicialmente, el único tratamiento químico utilizado por los investigadores era el tratamiento con hidróxido de potasio (KOH) para eliminar las sustancias húmicas ; la desfloculación se lograba mediante un tratamiento de superficie o un tratamiento ultrasónico, aunque la sonificación puede provocar la ruptura de la exina del polen. [14] En 1924, Assarson y Granlund introdujeron el uso de ácido fluorhídrico (HF) para digerir minerales de silicato , lo que redujo en gran medida la cantidad de tiempo necesario para escanear las láminas en busca de palinomorfos. [24]

Los estudios palinológicos con turba presentaron un desafío particular debido a la presencia de material orgánico bien conservado, incluyendo raicillas finas, folíolos de musgo y hojarasca orgánica. Este fue el último gran desafío en la preparación química de materiales para el estudio palinológico. La acetólisis fue desarrollada por Gunnar Erdtman y su hermano para eliminar estos materiales celulósicos finos disolviéndolos. [25] En la acetólisis, la muestra se trata con anhídrido acético y ácido sulfúrico , disolviendo los materiales celulósicos y proporcionando así una mejor visibilidad de los palinomorfos. [26]

Algunas etapas de los tratamientos químicos requieren un cuidado especial por razones de seguridad, en particular el uso de HF, que se difunde muy rápido a través de la piel y causa quemaduras químicas graves y puede ser mortal. [27]

Otro tratamiento incluye la flotación con queroseno para materiales quitinosos .

Análisis

Una vez preparadas químicamente las muestras, se montan en portaobjetos de microscopio utilizando aceite de silicona, glicerol o gelatina de glicerol y se examinan mediante microscopía óptica o se montan en un soporte para microscopía electrónica de barrido .

Los investigadores suelen estudiar muestras modernas de varios sitios únicos dentro de un área determinada o muestras de un solo sitio con un registro a lo largo del tiempo, como muestras obtenidas de sedimentos de turba o de lagos. Estudios más recientes han utilizado la técnica analógica moderna en la que se comparan muestras paleolíticas con muestras modernas de las que se conoce la vegetación original. [28]

Cuando se observan las láminas bajo un microscopio, el investigador cuenta el número de granos de cada taxón de polen. Este registro se utiliza a continuación para producir un diagrama de polen . Estos datos se pueden utilizar para detectar efectos antropogénicos , como la tala de árboles, [29] los patrones tradicionales de uso de la tierra [30] o los cambios a largo plazo en el clima regional [31].

Aplicaciones

La palinología se puede aplicar a problemas de muchas disciplinas científicas, incluidas la geología , la botánica , la paleontología , la arqueología , la pedología (estudio del suelo) y la geografía física :

Véase también

  • Apertura (botánica)  : Áreas en las paredes de un grano de polen, donde la pared es más delgada y/o más blanda.
  • Aeroplancton  : pequeñas formas de vida que flotan y se desplazan en el aire, transportadas por el viento.

Referencias

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Fuentes

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  • Roberts, N. (1998), El Holoceno: una historia medioambiental , Blackwell Publishing. ISBN 0-631-18638-7 
  • La AASP - Sociedad Palinológica
  • Federación Internacional de Sociedades Palinológicas
  • Laboratorio de Palinología, Instituto Francés de Pondicherry, India
  • La Unidad de Palinología, Kew Gardens, Reino Unido
  • PalDat, base de datos palinológica alojada en la Universidad de Viena, Austria
  • La Sociedad Micropaleontológica
  • Commission Internationale de Microflore du Paléozoique (CIMP), Comisión Internacional de Palinología Paleozoica
  • Centro de Palinología, Universidad de Sheffield, Reino Unido
  • Grupo de especialistas en palinología de la Sociedad Linneana (LSPSG)
  • Asociación Canadiense de Palinólogos
  • Literatura sobre identificación de polen y esporas
  • Palynologische Kring, Países Bajos y Bélgica
  • Palinofacies, un directorio de enlaces anotados.
  • Acosta et al ., 2018. Cambio climático y poblamiento del Neotrópico durante la transición Pleistoceno-Holoceno. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. http://boletinsgm.igeolcu.unam.mx/bsgm/index.php/component/content/article/368-sitio/articulos/cuarta-epoca/7001/1857-7001-1-Acosta
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