El teixit hipermineralitzat que trobem en dents i escates de peixos s’anomena “enameloid” en analogia amb l’esmalt dentari dels tetràpodes. L’enameloid és una estructura que pot conservar-se en espècimens fòssils. En un article a PLoS One, un grup d’investigadors israelians encapçalat per Guy Sisma-Ventura fa ús de les composicions isotòpiques de carboni i oxigen de les fraccions de carbonat i fosfats d’enameloids fòssils per reconstruir el passat dels ambients aquàtics al Llevant mediterrani. En l’orada (Sparus aurata), per exemple, la δ18OPO4 pot variar en un 0,4% d’acord amb els nivells salins de les aigües on viu (aigües marines, però amb incursions sobretot a la primavera en estuaris i llacunes). La diferència en Δ18OCO3-PO4 entre els espàrids marins i els ciprínids d’aigües continentals és de 0,81-1,10% a la Mediterrània Sud-Oriental. D’altra banda, els valors de δ13C en l’enameloid d’aquests peixos s’associen als valors de δ13C del carboni orgànic dissolt de les aigües on viuen i de les seves fonts alimentàries en general. Sisma-Ventura et al. han investigat aquestes distribucions isotòpiques en espècimens antics (holocènics) de S. aurata i espècimens fòssils (pleistocènics) del ciprínid Luciobarbus. Les dades de S. aurata indiquen que els llacs hipersalins del Llevant mediterrani es formaren durant l’Holocè tardà a partir d’aigües litorals mediterrànies a través d’elevades taxes d’evaporació i d’una baixa entrada de carboni des de fonts terrestres. Aquests llacs hipersalins contrasten amb les llacunes litorals formades ja en l’Holocè primerenc, i que sí que rebien notables aportacions de carboni d’ecosistemes terrestres.
Jaciments arqueològics d’on procedeixen les mostres de dents d’aurada i de luciobarb incloses en aquest estudi de Sisma-Ventura et al. Les dents de luciobarb procedien del paleollac d’Ubeidiya (Pleistocè primerenc), i les d’aurada de jaciments del neolític pre-ceràmic (PPN), de l’edat dels metalls (Iron + LBA) i del període bizantí
L’enameloid dentari de peixos
Guy Sisma-Ventura és investigador del IOLR (Recerca Ocenogràfica i Limnològica d’Israel) de Haifa. També és membre del Departament de Geologia Isotòpica de la Universitat Georg-August de Göttingen.
Thomas Tütken treballa a l’Institut de Geociències de la Universitat Johannes Gutenberg de Mainz.
Stefan T. M. Peters és membre del Departament de Geologia Isotòpica de la Universitat de Göttingen.
Or M. Bialik és investigador del Departament de Geociències Marines de la Charney School of Marine Sciences de la Universitat de Haifa.
La zoòloga Irit Zohar treballa al Col·legi Acadèmic Oranim de Kiryat Tivon, on es fa càrrec de les col·leccions d’espècimens.
Andreas Pack és professor de l’Abteilung Isotopengeologie de la Georg-August-Universität Göttingen.
Aquesta recerca fou concebuda per Sisma-Ventura, Tütken, Zohar i Pack. En la metodologia intervingueren Sisma-Ventura, Tütken, Peters, Zohar i Pack. La investigació fou duta a terme per Sisma-Ventura. En l’anàlisi formal participaren Sisma-Ventura, Peters, Bialik i Zohar. La visualització fou a càrrec de Sisma-Ventura i Bialik.
Zohar rep el suport de la Fundació Arqueològica Irene Levi Sala CARE. A través de Sisma-Ventura, Tütken i Pack, la recerca es finançà amb projectes del Consell Europeu de Recerca i de la Fundació Alemanya per a la Ciència. Pack supervisà el projecte.
Els autors agraeixen a Omri Lernau l’accés a les mostres arqueològiques de peix, i a Ofer Bar Yosef les mostres paleontològiques de ‘Ubeidiya. Les anàlisis isotòpiques d’oxigen de fosfats de mostres de fosfat d’argent les dugueren a terme Torsten Vennemann (de la Universitat de Losena) i Michael Maus (de la Universitat de Mainz).
El redactat original fou revisat lingüísticament per Jennifer Leichliter. Fou tramès a la revista el 5 de febrer del 2019. L’edició anà a càrrec d’Emmanuelle Puceat, de la Universitat de Borgonya. L’article fou acceptat el 14 de juliol, i es publicà el dia 31.
L’enameloid dentari de peixos és integrat per bioapatita. La bioapatita és un mineral de fosfat, i el seu contingut en 18O depèn de la temperatura de l’aigua durant la seva formació i de la mateixa composició isotòpica d’aquesta aigua. La bioapatita de l’enameloid dels espàrids és rica en fluor (3%), però no és aquest el cas dels ciprínids (0,3%). La composició isotòpica de l’enameloid sembla ben resistent a canvis post-mortem, de manera que les restes subfòssils i fòssils constitueixen un fidel reflex del context ecofisiològic en el moment de la mort de l’espècimen.
Durant la formació de la bioapatita, poden introduir-se en l’estructura ions carbonats. La composició isotòpica d’oxigen-18 i de carboni-13 dels carbonats de l’enameloid reflecteixen el context ecològic, i informen sobre l’origen de les fonts de carboni que nodrien el peix. Val a dir, però, que els carbonats de l’enameloid són més susceptibles a alteracions post-mortem.
Sisma-Ventura et al. analitzaren en espàrids de la Mediterrània Sud-Oriental i en ciprínids del Llac de Genesaret valors isotòpics (δ18OCO3, δ18OPO4 and δ13CCO3) de l’enameloid dentari. El compararen després amb els valors de dents de jaciments arqueològics, i amb dents fossilitzats del paleollac d’Ubediya (de 1,4 milions d’anys d’antiguitat).
Peixos moderns, peixos antics
En l’anàlisi de mostres modernes es tingueren presents:
– de la Badia de Haifa: 9 dents de 3 espècimens de Sparus aurata, 6 dents de 2 espècimens de Pagrus caeruleostictus
– de la Mar Roja: 3 dents d’1 espècimen de Scarus.
– de piscifactoria del Llac de Genesaret: 6 dents de 2 espècimens de Cyprinus carpio.
Les mostres arqueològiques utilitzades consistien en la primera dent molariforme. S’utilitzaren 45 espècimens diferents, procedents de 12 jaciments arqueològics ben datats. Els períodes coberts foren:
– els subperíodes A, B i C del neolític pre-ceràmic (11.700-8.500 anys d’antiguitat), corresponents a l’Holocè primerenc.
– el calcolític (7.500-5.700 anys d’antiguitat).
– l’edat de bronze tardana (3500-3200 anys d’antiguitat).
– l’edat de ferro (3200-2700 anys d’antiguitat).
– l’era bizantina (1680-1360 anys d’antiguitat).
Com a mostres paleontològiques s’utilitzaren cinc dents faríngies (primera dent molariforme) de Luciobarbus, procedents del paleollac d’Ubeidiya (a la Vall del Jordà), i datades en el Pleistocè (1,4 milions d’anys d’antiguitat).
Per a la identificació específica de les dents, Sisma-Ventura et al. utilitzaren les col·leccions de referència de la Universitat de Haifa, de la Universitat Hebrea de Jerusalem i de la Universitat Autònoma de Madrid.
L’anàlisi isotòpic
De cada espècimen dentari s’extreia amb una microperforadora de cap diamant la capa d’enameloid (0,2-0,4 mm) de la corona. L’enameloid separat així de la dentina era rentat en aigua destil·lada tres vegades, i eixugat durant la nit a una temperatura de 50°C. Un cop sec, l’enameloid era polvoritzat en un morter d’àgata. La matèria orgànica era eliminada en dipositar la pols en aigua oxigenada (30%) durant una segona nit.
Una alíquota de 2 mg de pols d’enameloid era exposada a àcid fosfòric a 70°C. Del CO2 resultant es determinaren els valors de δ18OCO3 and δ13C utilitzant un espectròmetre de masses.
Una alíquota de 5 mg de pols d’enameloid era digerida en àcid fluorhídric i neutralitzada amb hidròxid d’amoni. Amb nitrat d’argent s’aconseguia la precipitació dels fosfats. Les mostres de fosfats eren llavors trameneses a Mainz, Tübingen i Lausana, on es feia l’anàlisi de δ18OPO4.
Els resultats
Els valors de δ18OCO3 de les sis dents modernes d’orada es troben entre el 3,23 i el 3,42%. Els de les sis dents del pagre reial van entre 3,14 i 3,35%.
Pel que fa a les mostres antigues d’espàrids analitzades (un total de 45 dents), els valors de δ18OCO3 van de 2,95 a 3,66%.
Els valors de δ18OPO4 de dents d’espàrids moderns van del 2,25% al 2,34%. Els valors d’orades antigues de δ18OPO4 oscil·len entre el 2,11% i el 2,64%.
Pel que fa a δ13C, el rang de les orades modernes és de -0,05 a 0,06%, un valor que és inferior per als exemplars juvenils (-0,23%), però similar al dels pagres reials (-0,07 a 0,06%). En el cas de les dents d’espàrids antics, aquests valors oscil·len més (de -0,58 a 0,61%).
En les carpes modernes analitzades els valors de δ18OPO4 eren de 2,10 a 2,17%. Els de δ18OCO3 de 2,94 a 3,08%. Els de δ13C de -0,52% a -0,66%. Els valors fòssils eren inferiors a aquests rangs per a δ18OPO4 (1,68-2,07%) i per a δ18OCO3 (2,55-2,92%), mentre que per a δ13C eren de -0,64 a -0,31%.
Una reconstrucció paleohidrològica
Les distribucions isotòpiques d’oxigen-18 dels enameloids dentaris reflecteixen les condicions de temperatura on viuen els peixos. Les de carboni-13 reflecteixen les fonts alimentàries. Els espàrids adults s’alimenten dels teixits tous de bivalves, gasteròpodes i crustacis, però els espàrids juvenils tenen una dieta més basada en zooplàncton i poliquets. Els valors isotòpics de carboni-13 en les llacunes litorals també varien d’acord amb el percentatge d’aigües salades o d’aigües dolces.
L’augment antropogènic del CO2 atmosfèric té també un impacte en el δ13C del carboni orgànic dissolt, que en el Mediterrània Oriental ha arribat al 0,12%. En les mostres analitzades per Sisma-Ventura et al. els valors més alts de δ13C per a les dents d’orades antigues es registren durant l’Edat de Bronze i de Ferro, corresponents possiblement amb una procedència de llacunes hipersalines, on l’evaporació afavoreix la desgassificació de CO2. En l’actualitat, el principal llac hipersalí de la zona és el Llac Bardawill, al nord del Sinaí. Sisma-Ventura et al. suposen que aquests llacs hipersalins es formaren fa 3500 anys (durant la transició de l’Holocè Mitjà a l’Holocè Tardà), coincidint amb l’estabilització de l’actual línia de costa.
El Llac hipersalí de Bardawil és hàbitat de diferents espècies d’espàrids i d’altres peixos, que mantenen nodrides poblacions d’aus aquàtiques.
Sisma-Ventura et al. també sostenen l’existència d’una fase primerenca de formació de llacunes a la Mediterrània Sud-Oriental durant el període neolític pre-ceràmic, fa 11.000-6.000 anys. Val a dir que no hi ha dades sedimentològiques de llacunes en aquest període. Sisma-Ventura assenyalen que els valors de δ13C en l’enameloid de dents d’orada d’aquest període indiquen que aquests peixos vivien en llacunes litorals alimentades parcialment de fonts terrestres. Foren d’aquestes llacunes litorals, i no de mar obert, on els pescaven les comunitats neolítiques que llavors poblaven el Llevant mediterrani.
Lligams:
– Past aquatic environments in the Levant inferred from stable isotope compositions of carbonate and phosphate in fish teeth. Guy Sisma-Ventura, Thomas Tütken, Stefan T. M. Peters, Or M. Bialik, Irit Zohar, Andreas Pack. PLoS One 14:e0220390 (2019).
Des de la Mediterrània 