12.3: Sedimentos Biógenos

Los sedimentos biógenos provienen de los restos de organismos vivos que se asientan como sedimento cuando los organismos mueren. Son las “partes duras” de los organismos las que contribuyen a los sedimentos; cosas como conchas, dientes o elementos esqueléticos, ya que estas partes suelen ser mineralizadas y son más resistentes a la descomposición que las “partes blandas” carnosas que se deterioran rápidamente después de la muerte.

Los sedimentos macroscópicos contienen restos grandes, como esqueletos, dientes o conchas de organismos más grandes. Este tipo de sedimento es bastante raro en la mayor parte del océano, ya que los organismos grandes no mueren en una abundancia lo suficientemente concentrada como para permitir que estos restos se acumulen. Una excepción es alrededor de los arrecifes de coral; aquí hay una gran abundancia de organismos que dejan atrás sus restos, en particular los fragmentos de los esqueletos pedregosos de corales que conforman un gran porcentaje de arena tropical.

El sedimento microscópico consiste en las partes duras de los organismos microscópicos, particularmente sus conchas, o pruebas. Aunque muy pequeños, estos organismos son muy abundantes y como mueren por miles de millones cada día sus pruebas se hunden hasta el fondo para crear sedimentos bióticos. Los sedimentos compuestos por pruebas microscópicas son mucho más abundantes que los sedimentos de partículas macroscópicas, y debido a su pequeño tamaño crean capas de sedimentos de grano fino y blando. Si la capa de sedimento consiste en al menos 30% de material biógeno microscópico, se clasifica como un ooze biógeno. El resto del sedimento suele estar compuesto por arcilla.

Las fuentes primarias de sedimentos biógenos microscópicos son las algas unicelulares y protozoos (criaturas parecidas a amebas unicelulares) que secretan pruebas de carbonato de calcio (CaCo ₃) o sílice (SiO ₂₎. Las pruebas de sílice provienen de dos grupos principales, las diatomeas (algas) y los radiolarios (protozoos) (Figura\(\PageIndex{1}\)).

Figura\(\PageIndex{1}\) Diversas pruebas de diatomeas (izquierda) y radiolarias (derecha) (Imágenes de diatomeas cortesía de Mary Ann Tiffany, Universidad Estatal de San Diego [CC BY 2.5], vía Wikimedia Commons; imágenes radiolarias de Andreas Drews, https://pxhere.com/en/photo/239774, [CC by 2.0]).

Las diatomeas son miembros importantes del fitoplancton, los pequeños fotosintetizadores de algas a la deriva. Una diatomea consiste en una sola célula de algas rodeada por una elaborada cáscara de sílice que secreta por sí misma. Las diatomeas vienen en una variedad de formas, desde formas alargadas, pennadas, hasta formas redondas o céntricas que a menudo tienen dos mitades, como una placa de Petri (Figura\(\PageIndex{1}\) izquierda). En áreas donde abundan las diatomeas, el sedimento subyacente es rico en pruebas de diatomeas de sílice, y se llama tierra de diatomeas (ver cuadro a continuación).

¿Para qué sirven las diatomeas?

Las diatomeas son una pieza vital del ecosistema global por su papel en la producción primaria oceánica y la creación de gran parte del oxígeno que respiran los organismos. Pero las diatomeas también son importantes para muchas aplicaciones industriales y agrícolas. Debido al tamaño de grano muy fino y la estructura reticular de las pruebas de diatomeas, la tierra de diatomeas se ha utilizado como agente filtrante en cosas como filtros de piscinas y elaboración de cerveza. Las pruebas microscópicas se han agregado como abrasivo a pasta de dientes, limpiadores faciales y agentes de limpieza para el hogar. Alfred Nobel utilizó tierra de diatomeas para estabilizar la nitroglicerina en la producción de dinamita. La tierra de diatomeas también muestra propiedades insecticidas al estimular la deshidratación en insectos. Se comercializa para este propósito en la agricultura, así como para uso doméstico para combatir hormigas, cucarachas y chinches. La tierra de diatomeas “de grado alimenticio” también ha entrado en el mercado, con defensores promocionando una gama de beneficios para la salud derivados de su consumo. ¡Esa es una gama bastante impresionante de usos de algas microscópicas!

Los radiolarios son protozoos planctónicos (haciéndolos parte del zooplancton), que al igual que las diatomeas, secretan una prueba de sílice. La prueba rodea la célula y puede incluir una matriz de pequeñas aberturas a través de las cuales el radiolario puede extender un “brazo” o pseudopodo similar a una ameba (Figura\(\PageIndex{1}\) derecha). Las pruebas radiolarias a menudo muestran una serie de rayos que sobresalen de sus conchas que ayudan a la flotabilidad. Los rezumos que están dominados por pruebas de diatomeas o radiolarias se denominan rezumos silíceos.

Al igual que los sedimentos silíceos, el carbonato de calcio, o sedimentos calcáreos también se producen a partir de las pruebas de algas microscópicas y protozoos; en este caso los coccolitóforos y foraminíferos. Los coccolitóforos son algas planctónicas unicelulares aproximadamente 100 veces más pequeñas que las diatomeas. Sus pruebas están compuestas por una serie de placas de CaCo ₃ entrelazadas (coccolitos) que forman una esfera que rodea la célula (Figura\(\PageIndex{2}\) izquierda). Cuando mueren los coccolítoforos, las placas individuales se hunden y forman un supurado. Con el tiempo, el cocolitóforo rezuma litifica hasta convertirse en tiza. Los famosos Acantilados Blancos de Dover en Inglaterra están compuestos por un rezumo rico en coccolítoforo que se convirtió en depósitos de tiza (Figura\(\PageIndex{2}\) derecha).

Figura\(\PageIndex{2}\) (Izquierda) pruebas de coccolítoforo (izquierda; Por Richard Lampitt, Jeremy Young, The Natural History Museum, Londres (http://planktonnet.awi.de/); centro; por Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility) (PLoS Biology, junio de 2011, Portada ([1])) [ Ambas imágenes CC BY 2.5], vía Wikimedia Commons). (Derecha); los Acantilados Blancos de Dover (Immanuel Giel (Obra propia) [CC BY-SA 3.0], vía Wikimedia Commons).

Los foraminíferos (también denominados “forams”) son protozoos cuyas pruebas suelen ser cámaras, similares a las conchas de los caracoles. A medida que el organismo crece, se segregan nuevas cámaras más grandes en las que residir. La mayoría de los foraminíferos son bentónicos, viven sobre o en el sedimento, pero hay algunas especies planctónicas que viven más arriba en la columna de agua. Cuando los coccolítoforos y foraminíferos mueren, forman rezumos calcáreos.

Figura Pruebas de\(\PageIndex{3}\) foraminíferos recolectadas de una playa en Myanmar (Por Psammophile [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) o CC BY-SA 3.0], vía Wikimedia Commons).

Las capas de sedimentos calcáreos más viejas contienen los restos de otro tipo de organismo, los discoasters; algas unicelulares relacionadas con los coccolítoforos que también produjeron pruebas de carbonato de calcio. Las pruebas de discoaster fueron en forma de estrella y alcanzaron tamaños de 5-40 µm de ancho (Figura\(\PageIndex{4}\)). Los discoasters se extinguieron hace aproximadamente 2 millones de años, pero sus pruebas permanecen en sedimentos profundos y tropicales que son anteriores a su extinción.

Figura Pruebas de\(\PageIndex{4}\) Discoaster. Izquierda: pruebas de discoster con coccolitos surtidos. Arriba a la derecha Discoaster surculus; centro derecha: Discoaster pentaradiatus; abajo a la derecha: Discoaster surculus (Todas las imágenes de Hannes Grobe (Obra propia) [CC BY 3.0], vía Wikimedia Commons).

Debido a su pequeño tamaño, estas pruebas se hunden muy lentamente; ¡una sola prueba microscópica puede tardar entre 10 y 50 años en hundirse hasta el fondo! Ante ese lento descenso, una corriente de sólo 1 cm/s podría llevar la prueba tanto como a 15,000 km de su punto de origen antes de que llegue al fondo. Sin embargo, a pesar de esto, encontramos que los sedimentos en una ubicación particular están bien emparejados con los tipos de organismos y el grado de productividad que ocurre en el agua de arriba. Esto significa que las partículas de sedimento deben estar hundiéndose hasta el fondo a un ritmo mucho más rápido, de manera que se acumulen por debajo de su punto de origen antes de que las corrientes puedan dispersarlas. ¿Cuál es el mecanismo para este aumento de la tasa de hundimiento? Al parecer, la mayoría de las pruebas no se hunden como partículas individuales; alrededor del 99% de ellas son consumidas primero por algún otro organismo, y luego son agregadas y expulsadas como grandes pellets fecales, que se hunden mucho más rápidamente y llegan al fondo oceánico en solo 10-15 días. Esto no da a las partículas tanto tiempo para dispersarse, y el sedimento de abajo reflejará la producción que ocurre cerca de la superficie. El aumento de la tasa de hundimiento a través de este mecanismo se llama el “expreso fecal”.