Paleobiología
La Paleobiología es una disciplina relativamente nueva que combina los métodos de la biología que tradicionalmente se aplican al estudio de los seres vivos, con los métodos de trabajo de las Ciencias de la Tierra. Podemos decir que la Paleobiología se ocupa de todos los aspectos de la biología de los organismos del pasado: su forma y estructura, patrones evolutivos, relaciones taxonómicas entre sí y con las especies vivas modernas, distribución geográfica e interrelaciones con el medio ambiente. Dado que, en la mayor parte de los casos, los únicos restos que se preservan son sus esqueletos, los paleontólogos basan gran parte de su trabajo en caracterizar estas formas, evidencias directas de evolución, a través de estudios morfológicos (aplicando análisis estadístico), los cuales proporcionar una descripción estadística de las formas de los organismos. Sin embargo, la Paleobiología moderna va más allá, combinando diversos campos para intentar responder a preguntas sobre la historia evolutiva de la vida mediante análisis moleculares de proteínas, ADN y ARN.
Por lo tanto, podemos resumir a la Paleobiología como la parte de la Paleontología que se ocupa del estudio de los organismos del pasado (Entidades paleobiológicas), y que únicamente conocemos a partir de sus fósiles. Pero no sólo eso, sino que también se ocupa de estudiar las relaciones que hubiera habido entre ellos y con su entorno (Paleoecología), su distribución en el espacio y en el tiempo (Paleobiogeografía) y de las relaciones filogenéticas que los vinculan (Evolución biológica). Junto a la Tafonomía y la Biocronología, la Paleobiología es la tercera de las divisiones de la Paleontología.
Paleoecología
La Paleoecología es la rama de la Paleontología que estudia los relaciones entre los organismos del pasado, y éstos con su ambiente, con el objetivo de reconstruir los ecosistemas existentes en la Tierra durante las diferentes eras geológicas. Como disciplina, la paleoecología interactúa, depende y obtiene información de una gran variedad de campos, incluyendo la propia paleontología, la ecología, la climatología, la geología o la biología. Por lo tanto, el objetivo final de la paleoecología es reconstruir el modelo más detallado posible de los ecosistemas donde vivían los organismos que hoy se encuentran formando parte del registro geológico. Estas reconstrucciones ecológicas se hacen teniendo en cuenta, como base de partida, los actuales ambientes naturales y parámetros biológicos, físicos y químicos que los caracterizan, como la temperatura media y sus rangos, la naturaleza y cantidad de comida disponible, el grado de intensidad de la iluminación solar, la salinidad del agua, etc. Sin embargo, gran parte de estos parámetros no pueden extraerse directamente del registro geológico y han de deducirse indirectamente, al igual que las funciones y relaciones de los organismos fósiles no pueden observarse directamente como lo haríamos en un ecosistema actual.
A pesar de ello, la paleontología es capaz de describir y analizar tanto a individuos como a comunidades a lo largo del tiempo utilizando diversos y complejos “instrumentos”, aunque para ello necesitemos hacer ciertas asunciones. Para la reconstrucción de ambientes pasados, la paleoecología debe asumir que todos los organismos están adaptados a su ambiente con un estilo de vida concreto y restringidos a un entorno particular. Además, debemos asumir que los procesos que tuvieron lugar en el pasado geológico son los mismos que se observan en la actualidad (Uniformitarismo), permitiéndonos establecer analogías entre organismos y ambientes actuales y del pasado.
No obstante, es importante tener en cuenta que el registro fósil es inherentemente incompleto, el proceso de fosilización es selectivo y es probable que algunos organismos, y algunos entornos, se conserven mejor que otros. Es en este momento la tafonomía adquiere gran importancia para conocer el origen y naturaleza de la asociación fósil estudiada, y como el ambiente o la propia naturaleza orgánica de los restos afecta a su representación, excesiva o insuficiente, en el registro geológico, limitando por tanto las interpretaciones paleocológicas y paleobiológicas que podemos llegar a hacer.
Sin embargo, la Paleoecología no solo permite y reconstruir los ambientes del pasado, sino que además permite identificar vínculos estrechos entre la diversidad taxonómica y ecológica, y puede ayudar, en parte, a comprender el estado actual de la biodiversidad. Por otro lado, la Paleoecología evolutiva analiza cómo cambian los organismos y sus entornos a lo largo del tiempo, adoptando un enfoque holístico al observar los cambios tanto en el organismo como en el medio ambiente, teniendo en cuenta los cambios físicos y químicos en la atmósfera, la litosfera y la hidrosfera a través del tiempo y comprender mejor así los patrones de evolución y extinción en el contexto del cambio ambiental.
Paleobiogeografía
La Paleobiogeografía es la parte de la paleobiología que estudia la distribución geográfica de los organismos del pasado. Esta disciplina de la paleontología nos ayuda reconstruir la historia de la vida sobre la Tierra y a explicar la distribución actual de los seres vivos, identificando afinidades y variaciones paleobiogeográficas. Los principios y métodos de estudio son los propios de la biogeografía, con las complicaciones añadidas de que los datos paleobiogeográficos no son observables directamente, sino que han de ser inferidos del registro geológico (rocas y fósiles). Por un lado, se infiere la paleogeografía a partir de las interpretaciones paleoambientales que aporta la estratigrafía (análisis de facies y de cuencas). Por otro lado, son necesarios estudios previos de tafonomía y paleoecología con la finalidad de identificar procesos tafonómicos, tanto biostratinómicos como fosildiagenéticos (resedimentación, reelaboración, disoluciones, etc.), de las asociaciones registradas para evitar posibles distorsiones causadas por estos u otros factores.
Además, la paleogeografía no solo aporta información de la distribución de los organismos del pasado en un momento dado, sino que su estudio en el tiempo aporta información sobre la formación o supresión de barreras geográficas, así como de los patrones de dispersión de los diferentes organismos. En este sentido, la unión o separación de masas continentales produce uniones o aislamientos de biotas (invasiones, insularidad, etc.), datos que han de contrastarse con la tectónica de placas, paleomagnetismo, etc. y que nos permiten comprender el porqué de la distribución actual de los organismos.
Evolución Biológica
La evolución biológica es el conjunto de cambios en caracteres fenotípicos y genéticos de poblaciones biológicas a través de generaciones, siendo el resultado final de dicho proceso la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado común. El proceso evolutivo puede darse a diferentes escalas, a una más reducida, a nivel de una población y en el intervalo de unas pocas generaciones, denominada microevolución; y a gran escala o macroevolución, que abarca periodos considerables de tiempo, y por tanto grandes procesos de transformación o creación de nuevas especies o grupos jerárquicos; que en el caso más extremo comprendería toda la evolución de la vida. La escala temporal de estos procesos hace difícil estudiar estos fenómenos y comprender mejor los mecanismos que los explican, sin embargo, el registro fósil nos brinda la oportunidad de conocer las especies que han vivido en épocas pasadas y han dejado su huella en el registro geológico. Por lo tanto, los fósiles, conjuntamente con la anatomía comparada de los organismos actuales, constituyen la evidencia paleontológica directa del proceso evolutivo. Mediante la comparación morfológica de las especies modernas con las ya extintas, los paleontólogos pueden inferir los linajes a los que unas y otras pertenecen, fenómenos de diversificación o extinción, o los diferentes patrones o tendencias evolutivas que ha seguido la vida a lo largo de sus casi 4.000 Ma de evolución.
En este contexto de la historia de la vida, la evolución es el gran principio unificador de la Biología, sin ella no es posible entender ni las propiedades distintivas de los organismos, sus adaptaciones, ni las relaciones de mayor o menor proximidad que existen entre las distintas especies.