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Baja map (click image for larger view)

It was not long before we all realized we were on to something BIG. The four geologists in our group had been hunting for overlooked evidence of marine sediments at relatively high elevations along the topographic spine of the Baja peninsula for two weeks, starting in the Bahía de los Ángeles area and working our way south to San Ignacio. While we learned a lot along the way about the local stratigraphy and observed evidence of recent uplift and incision along the peninsula, we had not found any hints of older (i.e., several millions of years old) marine sedimentary rocks that were originally deposited at or below sea level. That is, until we made a “quick” stop after filling up our gas tanks in the town San Ignacio…

Interdisciplinary science! You can’t spell “BioGeoGenomics” without biologists, geologists, and genomicists. Discussions occurred around the clock as we learned from each other over our six days in the field together.

The timing could not have been better for us, as two days prior we were joined by our ecology and genetics colleagues. We had planned to spend some quality time together, getting to know each other and familiarizing ourselves with each other’s workflows and methods of data collection in the field. Each morning we spent time learning about and searching for some of our target species for genetic analysis, and each afternoon involved some “short” geology excursions to curious outcrops or unique vantage points to try to unravel the geologic history of the area. From the biology side, we encountered most of our target species (the sour pitaya cactus, brittlebush, kangaroo rat, and packrat) or similar ones (e.g., desert pocket mouse). In the afternoons, we discussed some of the key concepts involved in understanding major geologic changes in the region and their effects on landscape and habitats in the mid-peninsula, using words, arms, and diagrams on our truck and “mobile whiteboard”. And throughout each day we found ourselves engaging in spontaneous discussions ranging from factors that influence the rate of genetic divergence amongst and across species, to the variety of mechanisms that can lead to relative surface uplift (tectonic uplift, magmatic inflation, sea level fall).

The group examines the cheeks of a desert pocket mouse for seeds. This critter was caught in one of the box traps set overnight.

Drawing these tectonic diagrams of the Baja peninsula helped to illustrate concepts in geology and assign the different evolutionary hypotheses to the right temporal and spatial scales.

The whole purpose of coming together here in Baja was to develop a deeper understanding of how changes in landscape and climate may have influenced the unique pattern of genetic divergence along the Baja peninsula over the last several million years through an integrated, multi-disciplinary (biology, geology, genetics) investigation. We found that our time together would be vital to ensuring that our datasets would “speak to each other” a year or two down the road after assembling enough data within each discipline. One of our most intriguing and testable hypotheses is that terrestrial species on northern and southern Baja were temporarily isolated in the past by a physical barrier to gene flow, such as a marine seaway that may have stretched across the mid-peninsula connecting the Pacific Ocean to the Gulf of California. Finding marine sedimentary deposits inland of the modern coasts at higher elevations would support this hypothesis, which made it of key interest to us on this first reconnaissance trip. And to our surprise, we found the first hints of exactly that in a series of road cuts near San Ignacio!

Searching for clues to the story in the rocks with our “Swiss hammers” (binoculars).

The rocks exposed there consist of well sorted sandstone with common cross-bedding and thin rhythmic planar bedding, as well as abundant fossilized root casts (sea grass?) and Ophiomorpha trace fossils (burrows of small crustaceans). These features strongly suggest that they were deposited in a tidal or “marginal marine” environment. And best of all? They are sitting here today at elevations of more than 200 m above sea level! What a discovery! It was so fortunate to have the biologists with us to share such an important finding so that they could see firsthand the types of clues that we use as geologists to interrogate the rocks and interpret their origins. The age of these deposits are also well known based on the radiometric ages determined for the underlying (~10 million years old) and overlying (~3 million years old) basalt lava flows that have been dated by previous workers. So, these marginal marine sediments were deposited between 10 and 3 million years ago when this area was at sea level, which provides important evidence supporting the seaway hypothesis. There is much more work to be done to fully document the extent of these deposits, and thanks to this discovery we now have a lead on where to look in both space (on the map) and time (in between these extensive basalt units).

All in all, this trip was incredibly positive for all of us, both scientifically and personally. Being together in the field allowed us to see through other scientific lenses and learn from each other—allowing for those casual “how come…?” or “what if…?” conversations that don’t easily germinate over email or at seminars and conferences. This shared experience was enriched by the professional and cultural diversity in our group, which included female and male professors, federal agency professionals, and graduate students from the United States and México. Ultimately, we developed a deeper connection and appreciation for the biologic and geologic complexity of landscapes, and the fascinating and inextricable ways they are linked. There are sure to be many more discoveries and experiences to come as this journey is only beginning for us in this five-year research project. What a start!

Written by Mike Darin, edited by Greer Dolby, and translated by Andrés Lira Noriega on behalf of BGGc.

Spanish translation

Informe de campo de noviembre - Búsqueda de especies y vías marítimas

No pasó mucho tiempo antes de que todos nos diéramos cuenta de que estábamos en algo realmente GRANDE. Los cuatro geólogos de nuestro grupo habían estado buscando evidencia hasta cierto punto ignorada de sedimentos marinos en elevaciones relativamente altas a lo largo de la columna topográfica de la península de Baja California durante dos semanas, comenzando en el área de Bahía de los Ángeles y avanzando hacia el sur hasta San Ignacio. Si bien aprendimos mucho sobre la estratigrafía local y observamos evidencia de un levantamiento e incisión recientes a lo largo de la península, no encontramos indicios de rocas sedimentarias marinas más antiguas (i.e., de varios millones de años) que se depositaran originalmente en por debajo del nivel del mar. Esto no ocurrió sino hasta que nos detuvimos para algunas fechas frescas al este de la ciudad de San Ignacio…

El momento no podría haber sido mejor para nosotros, ya que dos días antes nos acompañaron nuestros colegas especialistas en ecología y genética. Habíamos planeado pasar un tiempo de calidad juntos, conocernos y familiarizarnos con los flujos de trabajo y métodos de recolección de datos en el campo. Cada mañana pasamos tiempo aprendiendo y buscando algunas de las especies objetivo del proyecto para el análisis genético, y cada tarde realizamos algunas excursiones “cortas” a afloramientos curiosos o puntos estratégicos únicos para tratar de desentrañar la historia geológica del área. Desde el lado de la biología, nos encontramos con la mayoría de nuestras especies objetivo (el cactus pitaya agrio, el brittlebush, la rata canguro y la rata magueyera) o similares (e.g., el ratón de abazones). Por las tardes, discutimos algunos de los conceptos clave involucrados en la comprensión de los principales cambios geológicos en la región y sus efectos en el paisaje y los hábitats en el centro de la península, usando palabras, gesticulaciones o gestos diversos con nuestros brazos y dibujos o diagramas sobre la camioneta de campo que en ocasiones funcionaba como nuestra “pizarra móvil”. Todos los día nos encontrábamos involucrados en espontáneas discusiones que iban desde posibles explicaciones sobre los factores que influyen en las tasas de divergencia genética entre especies, hasta los posibles mecanismos geológicos generadores de una elevación relativa de la superficie (como la elevación tectónica, inflación magmática, caída del nivel del mar).

El propósito de reunirnos aquí en la península de Baja California fue desarrollar una comprensión más profunda de cómo los cambios en el paisaje y el clima pueden haber influido en el patrón de divergencia genética a lo largo de la península de Baja California durante los más recientes millones de años a través de investigación integral y multidisciplinaria (biología, geología, genética). Descubrimos que nuestro tiempo juntos fue vital para garantizar que los distintos tipos de datos que solemos manejar independientemente biólogos y geólogos “se hablaran entre sí”, logrando con esto el verdadero resultado que motivó este proyecto en un futuro cercano de uno o dos años más adelante. Una de nuestras hipótesis más interesantes y comprobables es que las especies terrestres en el norte y el sur de la península de Baja California fueron aisladas temporalmente en el pasado por una barrera física al flujo de genes, tal como pudo haber sido una cruce del mar que se pudo extender de este a oeste conectándose así el Océano Pacífico con el Golfo de California. Encontrar depósitos sedimentarios marinos en el interior de las costas modernas en elevaciones más altas apoyaría esta hipótesis, lo cual era de primordial interés durante este primer viaje de reconocimiento. ¡Nuestra sorpresa fue que logramos encontrar los primeros indicios de esa vía marina en una serie de cortes de carretera a lo largo de la autopista 1, justo enfrente de la tienda de dátiles!

Las rocas expuestas allí consisten en areniscas ricas en cuarzo, muy bien clasificadas, con lechos transversales comunes y lechos planos finos y rítmicos, así como abundantes moldes de raíces fosilizadas (¿pastos marinos?) y fósiles de rastros de Diplocraterion (pequeños crustáceos). Estas características sugieren que dichos depósitos ocurrieron en un ambiente de mareas o de márgenes marinos. Uno de los puntos clave es que estos yacimientos y deposiciones se encuentran asentados a elevaciones próximas a los 200 m sobre el nivel del mar. ¡Esto lo consideramos un gran descubrimiento! Al mismo tiempo, fue muy afortunado poder contar con la presencia de nuestros colegas los biólogos para compartirles de primera mano los tipos de pistas que utilizamos como geólogos para “interrogar” a las rocas e interpretar sus orígenes. La edad de estos depósitos también es bien conocida y está hecha en función de las edades radiométricas determinadas para los flujos de lava basáltica subyacentes (~ 10 millones de años) y suprayacentes (~ 3 millones de años) que han sido fechados por trabajados realizados con anterioridad en la zona. Podemos asegurar entonces que estos sedimentos marinos se depositaron entre 10 y 3 millones de años atrás cuando esta área estaba al nivel del mar, lo que proporciona evidencia importante para respaldar la hipótesis de la vía marítima en un corte longitudinal de la península. Aún hay mucho más trabajo por hacer para lograr documentar completamente la extensión de estos depósitos; sin embargo, gracias a este descubrimiento ahora tenemos una pista sobre dónde realizar observaciones tanto en el espacio (en el mapa) como en el tiempo (entre estas unidades de basalto extensas).

Este viaje fue increíblemente positivo para todo el grupo de trabajo, geólogos y biólogos, y por razones de índole científica y personal. Estar juntos en el campo nos permitió ver a través de otras “lentes científicas” y aprender unos de otros. Esto se dio sobre todo por esas esas conversaciones casuales sobre los “¿cómo es que …?” o “¿qué pasaría si …?”, mismas que rara vez se dan en un ambiente más “formal” de seminarios o conferencias. La diversidad profesional y cultural en el grupo de trabajo fue lo que permitió que esto se diera de manera tan armónica y productiva en muchos sentidos. Este grupo lo conforman profesores, profesionales de agencias federales y estudiantes de nivel de postgrado de Estados Unidos y México. Ultimadamente, en este viaje se logró que se desarrollara una apreciación más profunda de la complejidad biológica y geológica del paisaje, y las fascinantes e inextricables formas en que lo moldean y conectan. Seguramente habrá muchos más descubrimientos y experiencias por venir, este viaje apenas marcó el comienzo de un proyecto con alcance de cinco años. ¡Qué buen comienzo!

Escrito por Mike Darin, editado por Greer Dolby, traducido por Andrés Lira-Noriega a nombre del equipo de BGGc.