Los Fitolitos y la Memoria del Suelo (biolitos, biominerales, biomineralización, paleoecología, paleobotánica, etnoagricultura)

No puedo entender como se me  había olvidado escribiros algo acerca de los fitolitos, tras siete años de iniciar la andadura de nuestra bitácora. Los fitolitos son otro secreto que se esconde en los suelos. En cierta medida, como los bancos de semillas y los análisis polínicos, nos informan de la vegetación que existió en el pasado, en un determinado momento y lugar. Los fitolitos son producto del metabolismo de la planta relacionados con el conjunto de procesos a los que denominamos biomineralización. Lo que nos importa resultar aquí es que se trata de minerales (abajo se describen otros de naturaleza biogénica) que elaboran las plantas, acumulándose en el suelo durante milenios. Su estudio nos permite ayudar a conocer el pasado de la vegetación y como corolario, los bioclimas, paleoambientes, arqueología, etnoagricultura, etc. El estudio y análisis de este tipo de biominerales, no es nuevo, aunque su uso no se ha extendido entre la comunidad científica hasta la década de los años 90 del siglo XX. Personalmente supe de la existencia de esta rama del conocimiento a través de las inseparables Trinidad Aleixandre y Ascensión Pinilla (Ascen y Trini, como las llamábamos cariñosamente), que trabajaban en mi antiguo instituto (CCMA-CSIC). Por tanto les dedico este post a ambas, ya jubiladas tras una larga, dilatada y fructífera carrea científica. Pues bien, este subuniverso invisible, como veremos seguidamente, resulta ser un registro o archivo del pasado que esconden los suelos, cuya utilidad resulta es muy relevante en numerosos tipos de investigaciones. Como podéis suponer los lectores más asiduos, soy un total profano en la materia, por lo que debo obligatoriamente remitirme a otras informaciones aparecidas en Internet. He enlazado diversos documentos y páginas Web, con vistas a que los más curiosos dispongan de una información abundante en español-castellano. Comenzaremos por usar unos fragmentos de Wikipedia, a los que seguirán otros (con sus respectivos enlaces) que abordan las diversas aplicaciones de los ópalos de sílice que desprende la vegetación, y que a la larga, serán parte de sus huellas digitales en el medio edáfico. Finalizo este texto con la noticia, llegada desde Colombia, que me advirtió de una importante laguna, que nunca debe atesorar un blog de suelos digno de llevar tal nombre. Agradezco a sus respectivos autores las aportaciones realizadas para el disfrute y la culturización de todos los ciudadanos que, como yo, no podemos aportar nada a este respecto. Eso sí,  que os quede claro que buscar, seleccionar, etc., cuesta tanto o más trabajo que escribir un post original. Allá vamos (…)

Juan José Ibáñez

Fitolitos: Fuente: loquequero.com

Investigaciones fitolíticas: sus perspectivas en la ciencia argentina

Para comenzar, la definición: Un fitolito, de acuerdo a la definición que dio F. Ehrenberg (1854) para biolito, es todo cuerpo mineralizado integrante de tejidos orgánicos que son producidos por sustancias ergásticas (resultantes del metabolismo); en particular, los «fitolitos son biolitos de origen vegetal, de tamaño microscópico y naturaleza química preferentemente silícea o cálcica».

Desde los primeros artículos científicos del 1800, la historia de los estudios fitolíticos se encuentra relacionada con otras disciplinas. Si bien Ehrenberg (1843) inició estos estudios analizando distintos tipos de sedimentos, fueron los botánicos quienes se ocuparon de describir los fitolitos en sus estudios anatómicos. Posteriormente, los edafólogos (especialistas en suelos) descubrieron la importancia que tenía la presencia de fitolitos y los usaron como herramienta para establecer la evolución de los perfiles de suelo. En esta línea de investigación, los fitolitos se utilizaron para el estudio de depósitos de lagunas, lagos y ríos. Recientemente, la Fitolitología ha tenido su gran impulso debido a su aplicación en estudios arqueológicos o etnobotánicos, a punto tal de ser considerada una disciplina en sí misma. (….)Paleobotánica, y permite conocer las características de los mismos y aplicarlas en el conocimiento de las paleocomunidades (las condiciones del medio ambiente en que se desarrollaron; los condicionantes que presentaban el clima, el suelo, y el resto del ecosistema donde habitaban). Los fitolitos son una valiosa herramienta en este sentido, y, juntamente con el análisis de los restos polínicos (polen), constituyen las principales vías de conocimiento que poseen los paleobotánicos.

De acuerdo a Wikipedia: un Fitolito (…)

Un fitolito es una biomineralización de origen vegetal. Una biomineralización es la precipitación de un mineral resultante del metabolismo de un organismo vivo, es decir, de su actividad celular. Es un proceso vital por el cual los organismos ganan en estructura y masa. En general las biomineralizaciones están relacionadas a una función fisiológica específica, resultando entonces los biominerales beneficiosos para la estructura de los organismos, frente a la acción de la gravedad.

Por carácter transitivo entonces, un biolito puede ser definido como todo cuerpo mineralizado integrante de tejidos orgánicos producido por sustancias ergásticas (sustancias producidas por la actividad metabólica propia o como resultado de la misma). Según el tipo de organismo de origen se pueden clasificar en zoolitos (de origen animal) y fitolitos (de origen vegetal) (Bertoldi de Pomar, 1975; Zucol, 1992).

En lo particular un fitolito también puede ser definido desde un punto de vista sedimentológico como una porción mineral de una planta, por lo común microscópica, que aparece formando parte de una roca sedimentaria (Teruggi, 1984).

Según el agente mineralizante se pueden distinguir los calcibiolitos (cuyo agente es una sustancia cálcica) y los silicobiolitos (formados por sílice amorfa). Ambos pueden ser de origen animal (calcizoolitos o silicozoolitos) o de origen vegetal (calcifitolitos o silicofitolitos) respectivamente (Bertoldi de Pomar, 1975; Zucol, 1992).

F. Ehrenberg (1854) define al fitolito, de acuerdo a la definición que dio para biolito, es todo cuerpo mineralizado integrante de tejidos orgánicos que son producidos por sustancias ergásticas (resultantes del metabolismo); en particular, los «fitolitos son biolitos de origen vegetal, de tamaño microscópico y naturaleza química preferentemente silícea o cálcica».

Mulholland (1985) define a los silicofitolitos como cuerpos microscópicos de sílice opalina producido por las plantas. Esta definición permite incluir a los cuerpos síliceos de los vegetales vivos, como los cuerpos hallados en forma disociada en distintos tipos de sustrato (Zucol, 1992). Los silicofitolitos son entonces biominerales de sílice formados en los tejidos vegetales. El silicio (Si) que las raíces absorben en forma de ácido monosilícico (H4SiO4) de la solución del suelo es depositado como sílice amorfa hidratada (SiO2.nH2O) en espacios inter o intracelulares (Blackman, 1971; Piperno, 1988, 2006). En general, el depósito toma la forma de la célula de caja, por lo que es posible asociar una forma fitolítica con una célula o un tejido. De la misma manera que los fitolitos pueden reflejar formas que permiten reconocer tejidos, es posible identificar el taxón productor. Numerosos estudios han señalado y de mostrado la relación entre las formas fitolíticas y la sistemática (Twiss et al., 1969; Brown, 1984; Piperno, 1988; Wallis, 2003).

Los restos botánicos recuperados de contextos arqueológicos constituyen una fuente de información acerca de diversos aspectos de la vida de las poblaciones. Las plantas no sólo son fuente de alimento, sino también tienen un papel primordial en las actividades sociales y ceremoniales, como elemento relevante en la diferenciación social, en el ritual y en la mitología.

Wikidiccionario: Etimología: literalmente significa planta de piedra (φυτόν οϋ, en griego es planta y λίθος es piedra).

Fitolitos en: Amazônica – Revista de Antropologia, Vol. 4, No 1 (2012)

Más información sobre el uso de fitolitos en arqueología en la página Web Taringa y dice…..

La arqueología y el uso de fitolitos

Subdisciplinas arqueológicas

La arqueología como ciencia que busca descifrar los rastros del pasado se ha volcado en los últimos años a la interrelación de disciplinas, su gran desarrollo teórico y metodológico ha dado lugar a numerosas subdisciplinas tales como:

(…) Arqueología espacial, o arqueología del paisaje: es una metodología para la interpretación histórica de un territorio o paisaje, por el cual se intenta conocer como era el medio en la antigüedad.

Los paisajes son construcciones multidimensionales, resultado de la interacción de estructuras históricamente determinada y de distintos procesos. Como marco de actividad humana y escenario de la vida social, el paisaje es resultado de la interacción de los factores bióticos y abióticos del medio natural.

(…) Paleobotánica Es una disciplina compartida por la Botánica y la Paleontología que estudia los restos de vegetales que vivieron en el pasado. También contempla el uso de los restos para la reconstrucción de ambientes antiguos y la historia de la vida. Incluye el estudio de los fósiles de las plantas terrestres. Dentro de esta última podemos incluir a la arqueobotánica;

La Arqueobotánica es la disciplina que estudia los restos vegetales, tanto para obtener datos paleoambientales (evolución de grupos vegetales y climas), como antrópicos (acción del hombre sobre la vegetación y prácticas agrícolas). La información obtenida en estos estudios interesa a la paleobotánica en cuanto a la evolución y difusión de las plantas y a la paleoetnobotánica en cuanto a las relaciones de los grupos humanos con los elementos vegetales. Disciplinas que analizan este tipo de elementos: la Antracología ?estudio de los carbones fósiles y madera arqueológica-, la Paleocarpología ?estudio de semillas y frutos antiguos-, la Paleopalinología ?estudio de polen fósil-, y el estudio de Fitolitos.

Debido al potencial informativos de los fitolitos haremos una breve descripción.

Los fitolitos son unas partículas de tamaño y morfología variados que se producen en el organismo vegetal como consecuencia de un proceso de mineralización, Esta mineralización es consecuencia de una actividad vital para las plantas: la absorción de agua del medio edáfico. El sílice, diluido en la solución acuosa, es absorbido como ácido monosilícico (Si(OH4)) y vehiculado a través de los tejidos conductores hacia las partes aéreas de la planta. El sílice soluble se encuentra en los suelos de forma constante. Hallándose en porcentajes que van desde 10 % a cerca del 100% en algunos sedimentos. Su presencia es consecuencia de procesos de lixiviación de minerales silíceos, la cual depende de distintos factores como la topografía el tipo de roca o el clima, o la cantidad de agua en el medio.

Cuando este mineral llega a las partes aéreas de la planta y se da una saturación de la solución en la que se encuentra, se deposita como dióxido de sílice ((SiO2) 4-9%H2O).

La deposición del sílice se da tanto en el interior de la célula como en la superficie exterior, o incluso en los espacios intercelulares. En los dos primeros casos obtenemos una réplica exacta de las morfologías celulares mientras que en el último se producen unos cuerpos angulosos.

El conocimiento de la variabilidad de la anatomía vegetal es por este motivo básico para llevar a cabo la identificación del análisis de fitolitos de sílice. Dada la diversidad de la morfología celular en función de su localización anatómica, es necesario un conocimiento botánico básico, así como la creación de colecciones de referencia. A pesar de que existen numerosos métodos para el tratamiento de las muestras, en todos los casos la finalidad es separar los fitolitos de los distintos componentes, posibilitando su visualización mediante microscopio y su cuantificación.

En la actualidad la investigación se realiza en base a tres enfoques, uno es el enfoque actualista, Se encarga de estudiar factores que contribuyen a la producción de fitolitos, en determinadas especies y tejidos vegetales frente a la inexistencia en otros. Un segundo enfoque de tipo histórico cuyo objetivo es la reconstrucción del medioambiente o del uso de plantas en el pasado mediante la aplicación de la técnica a sedimentos naturales o material arqueológico.

Un tercer enfoque con toda una serie de estudios cuyo objetivo es la propuesta de clasificaciones y nomenclaturas, asi como el desarrollo de metodologías para el tratamiento en el laboratorio de sedimentos y taxones actuales (creación de colecciones arqueológicas), para la extracción de residuos de artefactos arqueológicos.

Básicamente hay tres características importantes de los fitolitos: Perdurabilidad inalterabilidad y la capacidad de ofrecer una representación anatómica general.

Perdurabilidad.
Las características físico-químicas de estas partículas hacen que sean el único resto botánico que se preserve en condiciones de conservación no excepcionales. En el caso de la arqueología esta técnica se ha aplicado de forma secundaria a sociedades cazadoras-recolectoras, habiéndose analizado preferentemente materiales de cronologías más recientes, en cuyo caso con mayor frecuencia se cuenta con una buena conservación de otros restos arqueobotánicos. Así, los estudios en contextos agrícolas o relacionados con los orígenes de la agricultura han proliferado especialmente.

Inalterabilidad.
El Análisis de fitolitos ofrece una panorámica general del consumo de vegetales independientemente del proceso al que hubieran sido sometidos. El trozado, molienda, hervido, asado, etc., no altera en absoluto ni los protocolos a seguir ni los resultados, ya que los fitolitos no son modificados cuando los vegetales sufren estas transformaciones.

Representación anatómica general.
El análisis de fitolitos nos remita prácticamente a cualquier tipo de tejido vegetal (hay excepciones), y a casi cualquier tipo de vegetal, cubriendo una alta gama de tejidos y grupos vegetales.

La información aportada por por la arqueobotánica y zooarqueologia pueden ser combinadas entre si y con el conocimiento biogeográfico de la región que se esta estudiando, y de este modo obtener una idea más generalizada del uso de plantas o animales para distintos fines. Como así también permite en algunos casos determinar si la presencia de algún resto se debe a que fue transportado hasta ese lugar por el hombre. (…)

Una aplicación concreta sobre la domesticación y el cultivo del maíz puede encontrarse aquí

Identifican plantas antiguas con cristales microscópicos

Intentan determinar qué plantas fueron manejadas por los grupos humanos en el pasado y establecer cómo fueron los procesos de domesticación, distribución y extinción.

FUENTE | DiCyT (Agencia para la Difusión de la Ciencia y Tecnología); 18/05/2012

Colombia: Mediante el estudio de suelos y el análisis de colecciones actuales, especialistas intentan determinar las especies botánicas que existieron hace miles de años en el territorio amazónico. A partir de la Arqueología y la Paleoecología, el grupo de investigación Pueblos y Ambientes Amazónicos, liderado por el profesor de la Universidad Nacional (UN) de Colombia Gaspar Morcote-Ríos, intenta determinar qué plantas fueron manejadas por los grupos humanos en el pasado y establecer cómo fueron los procesos de domesticación, distribución y extinción de plantas en el pasado.

La Amazonía ha estado intervenida por grupos humanos por lo menos hace diez mil años y su impacto en los diversos ecosistemas no es nada despreciable.

Los ópalos de sílice, conocidos como fitolitos, son estructuras botánicas microscópicas que pueden preservarse durante miles de años en el suelo. Por esta razón, permiten conocer las interrelaciones que se dieron entre las plantas, los ecosistemas y las comunidades humanas antiguas.

«Los estudios en fitolitos -ópalos de sílice de plantas- tienen un gran potencial porque permiten saber la composición arbórea antigua, los cambios climáticos en la selva amazónica y cómo estos impactaron en el pasado la cobertura vegetal y a las comunidades humanas», asegura el arqueólogo y profesor Morcote.

Estos cristales microscópicos de las plantas, con estructuras definidas, se encuentran en los yacimientos arqueológicos y pueden indicar qué tipo de planta es la que está presente en un momento y espacio determinado.

Con la mirada en el suelo

El grupo de científicos trabaja conjuntamente con los indígenas locales y los niños de las escuelas, que se vinculan para saber qué es la arqueología y cómo funciona un proceso de excavación, pero que, sobre todo, conocen e interpretan las evidencias dejadas por sus ancestros.

Asimismo, el grupo es el primero en hacer estudios de fitolitos de manera sistemática en la cuenca amazónica con buenos resultados. «Nosotros hicimos excavaciones arqueológicas y muestreos paleobotánicos. Recolectamos diferentes tipos de evidencia, entre las cuales se encuentran muestras de suelo, en donde se preservan este tipo de estructuras de cristales», afirma Morcote.

Desde hace más de quince años se han hecho estudios arqueológicos en el Amazonas y se ha obtenido información de sus suelos, a través de excavaciones en campo que pueden durar entre un mes y dos meses.

La excavación arqueológica
En los diversos yacimientos arqueológicos se encuentran ópalos de sílice de plantas, y su determinación taxonómica es apoyada por la colección científica que el Instituto de Ciencias Naturales tiene de estos

El proceso de excavación comienza cuando se selecciona el sitio arqueológico que se excavará. Este es determinado, en algunas ocasiones, a través de estudios arqueológicos, edafológicos y cartográficos previos, pero, sobre todo, del conocimiento que tienen los indígenas de su territorio.

Posteriormente, a través de prospecciones y descripciones detalladas en el suelo, se elige el área, se delimita, se limpia y comienza la excavación.

Pequeños volúmenes de matriz de suelo, que contienen los restos paleobotánicos, son tomadas en los diferentes estratos del suelo arqueológico. De cada una de las muestras de suelo se registra su procedencia, su contexto y su profundidad, para ser empacada adecuadamente y evitar su contaminación.

Luego, explica el profesor: «en el laboratorio, las muestras de suelo son sometidas a un ataque químico que elimina toda la materia orgánica y deja únicamente la fracción mineral, que incluye los ópalos de sílice o fitolitos. Estos se montan en láminas con su respectivo registro y se procede a su estudio y determinación«.

Por otra parte, se ha venido creando la Colección Científica Contemporánea de Fitolitos, base fundamental para la identificación de los fitolitos fósiles que representan plantas antiguas. Esta colección se basa en especímenes del Herbario Nacional Colombiano, a los cuales se les extrae una pequeña fracción de tejido foliar, que se limpia, tritura y carboniza.

Estas muestras también son sometidas a un ataque químico cuyo objetivo es la eliminación de todo elemento que no sean los cristales de las plantas. Posteriormente, una fracción de la muestra se pone en láminas para su descripción y fotografía.

Finalmente, al comparar los fitolitos fósiles con los ópalos de las plantas modernas, se obtienen resultados que indican qué plantas han sido manipuladas por los humanos y qué cobertura arbórea existía de ellas en el pasado. Próximamente se publicarán dos grandes catálogos, uno de fitolitos de gramíneas amazónicas y otro de palmas de la Amazonía, que contribuirán a la investigación arqueológica y paleoecológica en ese territorio.

Fitolitos en: Amazônica – Revista de Antropologia, Vol. 4, No 1 (2012). ¿las culturas del maíz? arqueobotánica de las sociedades hidráulicas de las tierras bajas sudamericanas. Iriarte, J. | Dickau, R.

Resumen

En el presente artículo se presenta una síntesis de los estudios arqueobotánicos realizados en sitios agrícolas de humedales pre-Colombinos de la las tierras bajas sudamericanas. Se resume la evidencia obtenida a través del estudio de macro- y micro-vestigios botánicos recuperados tanto de rasgos agrícolas como de sitios arqueológicos de habitación y sedimentos lacustres asociados a los mismos. El análisis de los datos muestra que una gran diversidad de plantas fueron cultivadas en los campos elevados y drenados y consumidos en los sitios habitacionales asociados incluyendo: a) el maíz, b) los tubérculos y las raíces como la mandioca, la batata dulce, el ñame, posiblemente el ocumo y Cannáceas y Marantáceas, c) vegetales como el maní y el zapallo, d) frutos como palmas, y probablemente el icaco, el maracuyá y la guayaba, e) cultivos industriales como el algodón y posiblemente tinturas como el añil y el achiote, así como se han sugerido f) yerbas medicinales, estimulantes y alucinógenas como la yerba mate, la coca y el yopo. Los resultados muestran que el maíz fue probablemente la planta domestica más importante. Se argumenta que la agricultura intensiva de maíz en campos elevados o drenados junto a otras actividades de subsistencia complementarias fue capaz de sostener poblaciones numerosas de las tierras bajas sudamericanas que transformaron el paisaje a gran escala durante el Holoceno Tardío.