T7 Pt Isotopos

7/23/2019 T7 Pt Isotopos

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Tema 7

cnicas de paleontologa

isotpica


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Ser vivo:Materia

orgnica

+

Materia mineral

(Biominerali-

zacin)

CarbonesPetrleo

Fsiles,Componentesbiognicos

ROCASORGANGENAS

Paleontologa isotpica

Paleontologa molecular

Evidencias de materiaprocedentes de seres

vivos pretritos

FSILES QUMICOS

FO

SILIZACIN


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N protones + n neutrones = Masa atmica


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Oxgeno 16O99.76 %17O0.037 %18O0.2 %

Carbono 12C98.89 %13C1.11 %14C10-10% (radioactivo)

Nitrgeno 14N15N

ABUNDANCIA RELATIVADE ISTOPOS ESTABLES RELACIN ISOTPICA:

(el menos abundante enrelacin al ms abundante)

13R = 13C/12C

18R = 18O/16O

15R = 15N/14N


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!NOTACIN DELTA(DIFERENCIA) PARA ELENRIQUECIMIENTO ISOTPICO:

Valores por mil

Valores +:la muestra tiene ms istopos pesados que el estndar.Valores -:la muestra tiene menos istopos pesados que el estndar.


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!ESTNDARDS DE REFERENCIA

CARBONO 13C/12C

OXGENO18

O/16

O

VPDB (Pee Dee Belemnite Carbonate):Carbono orgnico e inorgnico

VSMOW (Standard Mean Ocean Water):Agua, minerales, etc.

VPDB:Carbonatos

!X en SMOW= 1.03090 "!X en PDB+ 30.90

NITRGENO 15N/14N Nitrgeno atmosfrico


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Istopos del Carbonoy Oxgenoen conchas deforaminferos!

!los mulos de carga de la paleoceanografa

C: productividad, ciclo del carbono

O: temperatura, volumen de hielo


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Precipitacin

Deshielo

Evaporacin

Istopos del oxgeno

Enriquecido 18O

Relacin empobrecida Msempobrecida


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Fraccionamiento de Rayleigh


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LeGrande y Schmidt, 2006

Composicin isotpica del O en aguas superficiales marinas


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Precipitacin

Deshielo

Evaporacin

Istopos del oxgeno

+Enriquecido 18O

+ Empobrecida + Msempobrecida


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La composicin isotpica del oxgenoen el carbonato

clcico marino ("c)(ej., en foraminferos) depende de:

1.-La composicin isotpica del agua marina ("w

), quedepende del tamao de los casquetes polares.

2.-De la temperatura:

tC = 16.9 - 4.38 ("c

-

"w

) + 0.1 ("c

-

"w

)2

"c Valores mayores cuanto:!ms fro!mayores casquetes polares

Istopos del oxgeno


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A bajas temperaturas, elvapor en equilibrio con el

agua (y lluvia) tiene menos18O que la fase lquida.

!18O vapor


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Relacin !18O - Salinidad en la superficie de los ocanos

(Insignificante en medios profundos)


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Composicin isotpica de las conchas de foraminferos

Construyen sus conchas en equilibrio con las aguas donde habitan


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Factores que influyen en la composicin isotpica de lasconchas de foraminferos

A menor temperatura, mayorincorporacin de 18O,

independientemente de la

relacin isotpica del agua


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PRECAUCIONESen el empleo de carbonatospara estimar paleotemperaturas:

"

Se necesitan estimaciones independientes del "w"Posible efecto vital entre especies .

"Efectos ambientalesdentro de una especie.

"Efectos ontognicos- tamao de fraccin.

"

Posible contaminacinpor sedimento o pordiagnesis.


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La composicin isotpica del carbono en organismos

calcificadores marinos refleja la composicin isotpica del

Carbono Inorgnico Disueltototal (CID) en:"

la superficie(sedimento y foraminferos planctnicos)" el fondo(foraminferos bentnicos) de los ocanos.

Istopos del carbono

**Depende de cunto carbono est almacenado/

es liberadoglobalmente de las reservas demateria orgnica.


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**El principal proceso de fraccionamiento del ciclo delcarbono es la fotosntesis.

La materia orgnica es isotpicamente muy ligera (-25)

Istopos del carbono

Valores por mil


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El " 3C en superficiedepende del fracci.:*biolgico*fisiolgico (t)

El " 3C en aguas profundas depende de:*remineralizacin (oxidacin)de materia orgnica en la columna de agua- [nutrientes]


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El ciclo del carbono

Cambios en lasentradas/salidas de larelacinmateria orgnica/carbonato

Cambios en " 3C del carbono disueltoen el sistema ocano/atmsfera = en

conchas carbonatadas


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El ciclo del carbono

Almacenamiento de istopos ligeros del Cen materia orgnica " 3C influenciado por:

Enterramiento de Corg

ProductividadDescenso del nivel del mar, erosin

- " 3C + " 3C

Ms erosin

Descenso nivel del mar

Gases invernadero

Ms Corg

enterrado

(alta productividad o

alto nivel del mar)


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APLICACIONES:

"Cambios en " 3C del DIC en aguas profundas.

"Correlacin estratigrfica.

"Identificar intervalos de entradas masivas de carbono.

empobrecido en 3C en el sistema ocano-atmsfera."Circulacin ocenica (edad de las aguas profundas).

"Fuerza de la bomba biolgica a travs del tiempo.

"Temperatura


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PRECAUCIONESen el estudio de " 3Cy " 8Oen carbonatos:

"

Efecto vital

entre especies ."Efectos ambientalesdentro de una especie.

"Efectos ontognicos- tamao de fraccin.

"Efectos de la diagnesis.


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Efecto vital

curvas isotpicas paralelas

Factores de correccin

-Cibicidoides: 0.64 por mil-Nuttallides: 0.4 por mil

Katz, M. et al. (2003)


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Schmield et al., 2004.


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Efectos ecolgicos - foraminferos bentnicos

Schmield et al., 2004


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Las lneas verticales rojas indican el 18O ms negativo para cada asociacin, y la t superficial inferida.Los cuadrados indican el hbitat: rojo, mixed-layer symbiotic; verde, encrusted mixed-layer symbiotic; marrn,hbitat intermedio; azul, termoclina; amarillo, sub- termoclina; negro, hbitat planctnico?; morado, bentnico.

Pearson et al., 2001

Nature, v. 413.


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Las lneas verticales rojas indican el 18O ms negativo para cada asociacin, y la t superficial inferida.Los cuadrados indican el hbitat: rojo, mixed-layer symbiotic; verde, encrusted mixed-layer symbiotic;marrn, hbitat intermedio; azul, termoclina; amarillo, sub- termoclina; negro, hbitat planctnico?; morado,

bentnico.

Pearson et al., 2001,

Nature, v. 413.


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Efectos ontogenticos dentro de una misma especie

La seal isotpica de los foraminferos planctnicosvara a lo largo de su vida porque se mueven

verticalmente


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Pearson et al., 2001, Nature

Efectos de laconservacin y

diagnesis


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Pearson et al., 2001. Nature, 413. Las lneas unen especies que son comunes en ambas localidades.

45 M.a.

Temperatura (C)

Angola


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Zachos et al. 2001, Science


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Elementos traza: magnesio, estroncio, cadmio y boro

En la precipitacin de la calcita que forma las conchas, algunos iones de

Mg, Sr, Cd o B, sustituyen a los iones de Ca, dependiendo de diversos

factores relacionados con el clima.

Magnesio: Cuanto mayor sea la temperaturadel agua, ms cantidad demagnesio precipita en las conchas.

Estroncio: 87Sr/86Sr relacionado con el drenaje de las corrientes fluviales(por erosin de rocas silicatadas con mayor 87Sr/86Sr, que en pocas de

fuerte erosin y escorrenta modifican la relacin en el agua ocenica).

Cadmio: La cantidad de cadmio disuelta en el agua es similar a la de losnutrientes esenciales, indicando el mayor o menor recorrido de las aguas

profundas, y dando claves sobre la circulacin general termohalina.

Boro: El estudio isotpico da una idea de la evolucin del CO2ocenico yatmosfrico. La composicin isotpica del B depende del pH, y ste del

CO2disuelto en el agua y CO2atmosfrico.


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Estudios isotpicos en mamferos fsiles

Inferencias ecofisiolgicasInferencias paleoambientales


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dentina

esmalte

Inferencias ecofisiolgicas y paleoambientales:

Colgenoseo e hidroxiapatitodel hueso: dieta de ltimos aos de vida.

Esmalte dentario: informacin ms limitada, preferencias alimenticias

durante formacin del diente.

Alteracin:

El colgeno fsil se encuentra frecuentemente alterado.

Al ser el esmaltemucho menos poroso que el hueso y la dentina, resulta

menos susceptible a diagensis.

El hueso compactoes menos sensible a la contaminacin diagentica que

el esponjoso.


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!18Ohidroxiapatito

Fuentes de oxgeno para los mamferos

agua


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18Ohidroxiapatitoagua

Contenido hdrico de lashojas enriquecido en H2

18O

( e v a p o t r a n s p i r a c i npreferente de H2

16O)18O

hidroxiapatito

Comedores mixtos y pacedores(agua a partir de la vegetacin)

>>

Herbvoros que precisanabrevar ms

>>

Protenas msempobrecidas en !18O

que carbohidratos


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13Chidroxiapatito

plantas

C3

plantas C4


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Cambio C3/C4Expansin de praderasy sabanas hace 8-6 Ma


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Cambio C3/C4Expansin de praderasy sabanas hace 8-6 Ma

pastadores

ramoneadores

pastadores

ramoneadores

Cerling et al. 1997,Nature389:153-158


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15Ncolgeno

Sntesis del N en el suelo

Dieta:aumento de 3,4!15

Ncolgenopor cada nivel trfico sobre el herbvoro


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Elementos traza

Estroncio

Diferencias segn tipo

de plantas o partes de

las mismas

Ramoneadores de hojasPacedores de hierba

Sr:Ca de consumidores primarios y secundarios

Zinc

+

Dependen de lageoqumica del suelo

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