O'Dea Lab, marine ecosystems across time O'Dea Lab, ecosistemas marinos a través del tiempo

Ancient coastlines of tropical AmericaCostas antiguas de la América tropical

When we look at a map of a coastline today, it is tempting to see it as a fixed entity. Instead, today's coastlines are a brief high-sea-level moment. Over the last few million years (the timescales that often shape population dynamics, extinction and speciation) sea level has mostly stood far lower. Continental shelves lay exposed, shallow seas were narrower or elsewhere, and the coast sat kilometres from where it is now. This has real consequences for how we read the distribution of life today, both on land and in the seas.Cuando miramos hoy el mapa de una costa, es tentador verla como algo fijo. Sin embargo, las costas actuales son un breve momento de nivel del mar alto. Durante los últimos millones de años (las escalas de tiempo que a menudo moldean la dinámica de las poblaciones, la extinción y la especiación) el nivel del mar ha estado casi siempre mucho más bajo. Las plataformas continentales quedaban expuestas, los mares someros eran más estrechos o estaban en otro lugar, y la costa se encontraba a kilómetros de donde está ahora. Esto tiene consecuencias reales para cómo interpretamos hoy la distribución de la vida, tanto en tierra como en los mares.

Continental islands are a good example. Islands that now lie close to a continent were often part of the mainland, and as sea level rose and fell through glacial cycles they were split off and rejoined, quite often many times. People are another example. The first peoples of the Americas arrived when sea level was much lower. If they were mainly coastal, what coasts did they find, and what could those coasts offer them? These questions are difficult to answer since the empirical records are now drowned and hard to access.Las islas continentales son un buen ejemplo. Las islas que hoy están cerca de un continente fueron a menudo parte de él, y a medida que el nivel del mar subía y bajaba con los ciclos glaciales se separaron y volvieron a unirse, muchas veces repetidamente. Las personas son otro ejemplo. Los primeros pueblos de las Américas llegaron cuando el nivel del mar era mucho más bajo. Si eran sobre todo costeros, ¿qué costas encontraron y qué podían ofrecerles? Son preguntas difíciles de responder, porque los registros empíricos están hoy bajo el agua y son de difícil acceso.

We use spatial models to reconstruct ancient coastlines and the shallow marine conditions along them. From these we predict which islands once existed, what shape the land and seabed took, and what kinds of habitats lay along the coast. These reconstructions give context to questions of historical ecology, biogeography and human history along the coastlines of the Americas.Usamos modelos espaciales para reconstruir costas antiguas y las condiciones marinas someras a lo largo de ellas. A partir de ellos predecimos qué islas existieron, qué forma tenían la tierra y el fondo marino, y qué tipos de hábitats había a lo largo de la costa. Estas reconstrucciones dan contexto a preguntas de ecología histórica, biogeografía e historia humana a lo largo de las costas de las Américas.

Bocas del Toro: Geomorphic evolution of a Caribbean biological hotspotBocas del Toro: Evolución geomórfica de un punto caliente biológico del Caribe

The Bocas del Toro archipelago in Caribbean Panama has fourteen principal islands, hundreds of mangrove cays and warm shallow water full of reefs and seagrass. Twelve thousand years ago it had no islands at all. These are continental islands, hills of a drowned coastal plain. Each was cut off (potentially with the full mainland fauna on board) and has since been losing species or receiving dispersal events. Escudo de Veraguas, the most isolated island in the archipelago, separated first, about 9,500 years ago, and Cristóbal island was the most recent to fully form, about 2,900 years ago.El archipiélago de Bocas del Toro, en el Caribe de Panamá, tiene catorce islas principales, cientos de cayos de manglar y aguas cálidas y someras llenas de arrecifes y pastos marinos. Hace doce mil años no tenía ninguna isla. Son islas continentales, colinas de una llanura costera inundada. Cada una quedó aislada (posiblemente con toda la fauna del continente a bordo) y desde entonces ha ido perdiendo especies o recibiendo eventos de dispersión. Escudo de Veraguas, la isla más aislada del archipiélago, se separó primero, hace unos 9.500 años, y la isla Cristóbal fue la última en formarse por completo, hace unos 2.900 años.

We reconstructed these configuration histories, island by island and channel by channel. First, we digitised nautical charts by hand, because satellite bathymetry fails near coasts. More accurate bathymetric models (e.g. Boza et al. 2026) improve on these models. We then built a new Caribbean sea-level curve, and corrected for sediment infilling of the channels, which over the last 2,000 years has nearly kept pace with sea-level rise, and for tectonic uplift and earthquake subsidence. All these are hard to predict and spatially variable, so our models are limited by the data we have available.Reconstruimos estas historias de configuración, isla por isla y canal por canal. Primero digitalizamos a mano cartas náuticas, porque la batimetría satelital falla cerca de las costas. Modelos batimétricos más precisos (p. ej. Boza et al. 2026) mejoran estos modelos. Después construimos una nueva curva del nivel del mar para el Caribe y corregimos el relleno de los canales por sedimentos, que en los últimos 2.000 años casi ha seguido el ritmo de la subida del mar, y el levantamiento tectónico y el hundimiento por terremotos. Todo esto es difícil de predecir y varía en el espacio, así que nuestros modelos están limitados por los datos disponibles.

The paper is in press, and here we add an extra, interactive model of the Bocas del Toro island formation over the last 20 thousand years. Move the slider back and forth or let the video run.El artículo está en prensa, y aquí añadimos un modelo interactivo de la formación de las islas de Bocas del Toro durante los últimos 20 mil años. Mueva el control hacia atrás y hacia adelante o deje correr el video.

20,000 years ago

This reconstruction is illustrative only. See the paper for the data, reconstructions and results.Esta reconstrucción es solo ilustrativa. Consulte el artículo para los datos, las reconstrucciones y los resultados.

When we run these models back a million years, we find that the most common (modal) sea level was about 75 m below the present. At that level there were almost no islands. The hills that form today's islands were part of the mainland. The present high stand covers only about 1% of that million years. If Bocas has been cut off and rejoined over and over, its islands may have acted as repeated short spells of isolation, sending changed populations back into the mainland each time the sea fell.Cuando llevamos estos modelos un millón de años atrás, vemos que el nivel del mar más frecuente (modal) estaba unos 75 m por debajo del actual. A ese nivel casi no había islas. Las colinas que hoy forman las islas eran parte del continente. El nivel alto actual abarca solo cerca del 1% de ese millón de años. Si Bocas se ha separado y vuelto a unir una y otra vez, sus islas pueden haber funcionado como breves episodios repetidos de aislamiento, devolviendo poblaciones cambiadas al continente cada vez que bajaba el mar.

This work started as a collaboration with Mike Braun at the Smithsonian's National Museum of Natural History. Mike and Peri Bolton lead the Bocas Fragmentation Project, which treats the archipelago as a natural experiment in habitat fragmentation. Each island is a piece of mainland forest of known size, cut off at a known time, which gives researchers historical context for their evolutionary, population and ecological questions. How quickly do species disappear from an island once it is cut off? Which ones persist, and why? How fast do island populations diverge, and what happens when the sea falls and they meet the mainland again? Escudo de Veraguas, the oldest and most isolated island, already hints at some answers, with a dwarf endemic sloth, a giant endemic bat and several giant birds.Este trabajo comenzó como una colaboración con Mike Braun, del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian. Mike y Peri Bolton dirigen el Bocas Fragmentation Project (Proyecto de Fragmentación de Bocas), que trata el archipiélago como un experimento natural de fragmentación del hábitat. Cada isla es un pedazo de bosque continental de tamaño conocido, aislado en un momento conocido, lo que da a los investigadores un contexto histórico para sus preguntas evolutivas, poblacionales y ecológicas. ¿Con qué rapidez desaparecen las especies de una isla una vez aislada? ¿Cuáles persisten y por qué? ¿Qué tan rápido divergen las poblaciones isleñas, y qué ocurre cuando baja el mar y vuelven a encontrarse con el continente? Escudo de Veraguas, la isla más antigua y más aislada, ya da algunas pistas, con un perezoso enano endémico, un murciélago gigante endémico y varias aves gigantes.

Find out more about Mike and Peri's project at Continental archipelagos as models for eco-evolutionary impacts of habitat fragmentation.Más información sobre el proyecto de Mike y Peri en Continental archipelagos as models for eco-evolutionary impacts of habitat fragmentation (Archipiélagos continentales como modelos de los efectos ecoevolutivos de la fragmentación del hábitat).

O'Dea A, Titcomb M, Anderson HL, de Gracia B, Flantua SGA, Hynes MG, Parsons T, Schlöder C, Braun MJ. Geomorphic evolution of a Caribbean biological hotspot. Biogeography.