Las extinciones en Masa

Extinciones en masa: (1) Ordovícico. En el Ordovícico (445-485 Ma) los niveles de oxígeno aumentaron al mismo tiempo que la biodiversidad. Los “proxis” geoquímicos (firmas químicas preservadas en rocas de carbonato en el agua de mar) muestran un aumento del oxígeno desde 14% (460-465 Ma) hasta 24% (450-455 Ma). La oxigenación de la atmósfera y el océano poco profundo tomó millones de años. Solo cuando los mares poco profundos se oxigenaron pudo darse la diversificación. <<< >>> A fines del Ordovícico (440 Ma) la actividad volcánica inyectó impulsos de CO2 y aerosoles de sulfato. El 85% de las especies marinas desaparecieron. Para describir la atmósfera y los océanos antiguos se necesitan proxis, que para este caso son las variaciones en los isótopos de oxígeno. El problema con los proxis es que los elementos participan en tantas reacciones químicas que una señal puede tener varias interpretaciones. Durante el Ordovícico, la fuente principal de mercurio era volcánica y los volcanes son forzadores climáticos (agentes de cambio). Lo son tanto para el calentamiento (vía CO2) como enfriamiento (vía dióxido de azufre). Además, la erosión de las vastas llanuras de roca recién expuestas puede extraer el CO2 y enterrarlo como minerales de piedra caliza en los océanos, causando la reducción de la temperatura (todo secuestro de carbono es refrigerante). Se encontraron concentraciones de mercurio de hasta 500 veces la concentración de fondo. El mercurio llegó en 3 pulsos: (1) La primera oleada de erupciones produjo que el clima se enfriara y se formaran glaciares en Gondwana. (2) La segunda onda inyectó más dióxido de azufre por encima de la tropopausa, aumentando el albedo y la luz solar reflejada. A medida que crecieron las capas de hielo, se redujo el nivel del mar. (3) Una oleada final aumentó el CO2 lo que superó el enfriamiento y el clima se calentó. Muchos de los supervivientes del primer pulso de extinciones por el frío murieron en las aguas más calientes y pobres en oxígeno. <<< >>> A la salida de la primera gran extinción en masa las esponjas sobrevivieron. Quizás porque pueden tolerar los cambios de temperatura, bajos niveles de oxígeno y se alimentan de partículas orgánicas en el agua. La extinción ocurrió cuando una era de hielo repentina e intensa fue seguida por un período de calentamiento rápido, que cambió la química y la circulación del océano. El plancton se recuperó rápidamente después de la extinción. Es posible que la gran abundancia de esponjas ayudara al ecosistema de la post-extinción a recuperarse estabilizan la superficie del sedimento. Esto ayudaría a los suspensores sésiles (inmóviles) como los braquiópodos, los corales y los briozoos. <<< >>>
Extinciones en masa: (2) Pérmico. Cuando se estudiaron las camas de cenizas volcánicas contenidas en los sedimentos marinos del final del Pérmico, se encontró mineral de circón que incorpora uranio y permite la datación uranio-plomo con precisión de 35.000 años. En el límite ocurrió la inyección de dióxido de azufre que produjo enfriamiento y generó un hueco de sedimentación interpretado como una disminución del nivel del mar. La edad de hielo duró 80.000 años y eliminó la mayor parte de la vida marina. Fue seguida por la formación de piedra caliza bacteriana, que marca el regreso de la vida. Una hipótesis alternativa referida al final del Pérmico indica que, en lugar de producirse un calentamiento suave, fue muy rápido. El magma podría haberse encontrado con alquitrán y carbón produciendo un material combustible, que se quemaría al tomar contacto con el oxígeno del aire. Esta quema inyectaría polvo en la estratosfera con un enfriamiento drástico. <<< >>> Un estudio sobre la vulnerabilidad durante las crisis de extinción del Pérmico (252 Ma) en los peces encontró que el tamaño no tiene influencia. Se usaron datos de 100 Ma con centro en la extinción del Pérmico y el tamaño de 750 peces. Los gases de efecto invernadero producido por las erupciones en Rusia que inyectaron una la lluvia ácida global y el calentamiento atmosférico de hasta 20 °C. Esto mató las plantas, y el suelo fue erosionado por la lluvia y lavado hacia el mar. Los océanos también se calentaron y la vida se refugió en las zonas más frías fuera de los trópicos. Se esperaba que los animales más grandes sufrirían primero el stress por calor y el hambre. Sin embargo, los peces más grandes no mostraron más probabilidades de extinguirse. <<< >>> La extinción marina del Pérmico está bien establecida, pero el exterminio terrestre es más difícil de precisar. En la cuenca Karoo (Sudáfrica), los animales y plantas fosilizados están incrustados dentro de las capas de roca. El cambio de los fósiles de Dicynodon y Lystrosaurus marca la extinción masiva en tierra. La extinción del Dicynodon ocurrió hace 253.2 Ma, es decir 1,3 Ma antes de la extinción marina y 1 Ma antes de las erupciones volcánicas en Siberia. Esos hallazgos apuntan a varios eventos de extinción. <<< >>> Las especies de sangre caliente Terápsidos aparecieron en el Pérmico Superior (252-259 Ma). De los 6 subgrupos, los Cinodontes dieron origen a mamíferos. Con 90 fósiles (63 terápsidos de 22 especies) se estudió la composición isotópica de oxígeno. La incorporación de los 2 isótopos estables de oxígeno (O-16 y O-18) en los dientes y huesos varía según el metabolismo. Se encontró que 8 especies de dos linajes de terápsidos eran endotérmicos. Los dicinodontes se extinguieron, pero los cinodontes dieron origen a los mamíferos. La clave de su resistencia al cambio climático repentino puede deberse a la endo-homeotermia. <<< >>> Antes de la extinción de Pérmico, el terápsido Lystrosaurus tenía una vida de 13-14 años, basados en el registro de crecimiento preservado en sus huesos. Pero luego de la extinción en masa (252 Ma) los Lystrosaurus tenían sólo 2-3 años. Este ajuste en la historia de vida también significó cambios físicos. Antes de la extinción tenía un par de metros de largo y pesaban cientos de kilos. Después de la extinción, se redujo a menos de un metro, en gran parte debido a la reducción de la vida. La estrategia consistió en anticipar la edad de crianza lo que aumentó su probabilidad de supervivencia en un 40%. Por ejemplo, en el último siglo el bacalao bajo presión de la pesca industria, eliminó los grandes individuos y cambió el tamaño promedio y anticipó la reproducción. <<< >>> Los braquiópodos y bivalvos eran igualmente abundantes en el Pérmico, pero luego de la extinción los braquiópodos casi se extinguieron y los bivalvos (como las almejas) se expandieron. Los bivalvos antiguos ya consumían tanto alimento como los braquiópodos, pero los bivalvos modernos consumen 100 veces más. El éxito de los bivalvos no fue la responsable de la caída de los braquiópodos. Los bivalvos tienen branquias y un sistema circulatorio activo, pero no los braquiópodos. En general, los bivalvos son más eficaces en la regulación de la química interna. También habrían estado en mejor posición para aprovechar las nuevas fuentes de alimentos que eran móviles. Los braquiópodos en gran medida eran estacionarios y se alimentaban por filtros de residuos orgánicos flotantes. Los organismos con mayor movilidad tendían a ser favorecidos a la salida del Paleozoico. <<< >>>
Extinciones en masa: (3) Cretácico. Cuando se perforó en el cráter dejado por el impacto en Chicxulub (México), se descubrieron restos fosilizados de microbios. Estas especies colonizaron las aguas sobre el cráter en pocos cientos de años, aunque todo tipo de vida se perdió en 1.500 km de radio por la radiación térmica. Hoy hay cientos de metros de sedimentos depositados sobre el cráter, pero en las primeras capas (cientos de años desde el impacto), se encuentran restos fosilizados de dos tipos de plancton. Era un momento donde el océano era tóxico para la vida. El plancton (Thoracosphaera y Braarudosphaera), se instaló sacando provecho de la falta de competencia. Un tercer tipo de plancton, que no era un oportunista sino una especie nativa, recolonizó luego la zona tras el impacto. <<< >>> El impacto en Chicxulub compite con las erupciones de Decán (India) como motivo de la extinción en masa. Un estudio de los cristales incrustados en los flujos de lava permitió determinar que el período de erupciones se inició 250.000 años antes del impacto y siguieron por 500.000 años. El iridio marca el impacto de Chicxulub y el mercurio marca el vulcanismo de Decán. La mayor parte del mercurio en el ambiente se originó en los volcanes y las erupciones de Decán liberaron entre 99 y 178 Mt de mercurio en total. Las capas fosilizadas de plancton previas al impacto muestran conchas delgadas y agrietadas, lo que sugiere que el CO2 liberado por las erupciones tornó a los océanos demasiado ácidos. Tras el inicio de las erupciones la temperatura en la Antártida subió 7,8 °C y unos 150.000 años más tarde, una segunda fase de calentamiento coincidió con el impacto de Chicxulub. Parece que las plantas y animales ya estaban bajo estrés cuando ocurrió el impacto. Es probable que cada uno de estos eventos habría causado una extinción, pero la combinación de ambos la volvió una gran extinción. <<< >>> Un estudio geológico en Montana (Estados Unidos) encontró que las rocas representan desde 2 Ma antes de la extinción hasta 1,5 Ma después. Una fina capa de arcilla de color marrón rojizo señala el impacto del asteroide, y dentro se encuentran elevados niveles de iridio, un metal blanco plateado traído en el asteroide. El 93% de las 59 especies de mamíferos conocidos fueron exterminados, y los sobrevivientes eran pequeños (más fácil de obtener protección), de estilo de vida acuático (menor cambio de temperatura) o subterráneo (mejores refugios), con visión nocturna (mejor adaptados a la penumbra de los cielos), con un paladar sencillo (la dieta estaba mejor adaptada a la escasez). Este último aspecto de dieta variada también seleccionó a los insectos que sobrevivieron. Por ejemplo, en Patagonia un estudio de 3.646 hojas fósiles muestra el cambio entre el antes y después del impacto. Los daños en las hojas realizados por insectos cambiaron de insectos especializados a insectos generalistas. Luego del evento los daños eran de insectos que comían muchas especies de plantas. En el caso de los mamíferos se capitalizó la alimentación en base a detritus. En los fósiles de Montana, los mamíferos fósiles posteriores al evento (200.000 años) están representados por dientes que eran buenos para hacer crujir insectos (agudos y puntiagudos). Los comedores de plantas (dientes con grandes cuencas para moler y triturar) vieron reducidos los suministros. Como el sentido del olfato podría ofrecer una ventaja competitiva, una fósil muestra uno de los bulbos olfativos más grandes de cualquier mamífero. Pueden haber sobrevivido desenterrando y comiendo raíces y tubérculos difíciles. <<< >>> Privados de la luz del sol (alta de luz ultravioleta) y forzados a comer alimentos de baja calidad (poca vitamina D antirraquítica) los dinosaurios pudieron llegar a una alteración de la química mineral y generar huesos malformados. Las condiciones climáticas cambiantes fomentaban nuevos tipos de plantas y los dinosaurios se volvían cada vez más débiles. En 1928 se sugirió que la falta de vitamina D, resultado de la actividad volcánica y los cielos cargados de cenizas, podría conducir a huesos deformados, jóvenes vulnerables, fuentes de alimentos cambiantes y trastornos digestivos. <<< >>> Las aves sobrevivieron a la extinción, pero mientras las dentadas se extinguieron, las aves con pico sobrevivieron. Es probable que las aves con pico comieran semillas, lo que podría haber sido una ventaja a la hora de la extinción en masa. Es una fuente de alimento resistente que podría haber durado décadas ayudando a superar el “invierno nuclear”. Las cubiertas duras de las semillas protegen la carga nutritiva, convirtiéndolas en reservas duraderas por años. Otra característica puede estar en los huesos que contienen sacos de aire lo que aumenta la capacidad pulmonar. En los antepasados de las aves modernas eran más grandes. Como la respiración durante los incendios que barrieron el planeta se dificultó, habría eliminado a muchas especies con poca capacidad aérea. Otra posibilidad era la necesidad de cuidado de los padres. Se encontró el embrión fósil de un ave, todavía acurrucado dentro de la cáscara de huevo. Los pocos fósiles de crías sugieren que las aves recién nacidas eran más maduras que los modernos. Salieron del huevo con todas sus plumas, listo para correr y quizás volar. Como resultado, es poco probable que requirieran mucho cuidado parental. Es probable que los padres empollaran y abandonaran a sus crías. Las aves adultas vivían en los bosques y tenían pies adaptados a posarse en las ramas, pero los nidos fósiles muestran que los huevos eran parcialmente enterrados en el suelo. Las aves que formaran nidos protegidos podrían tener más oportunidades de sobrevivir a la extinción en masa. <<< >>> La extinción masiva condujo a una aceleración en la tasa de evolución genética entre las aves. Los sobrevivientes pudieron ser más pequeños que sus parientes anteriores a la extinción. Hay evidencia de que las reducciones de tamaño después de extinciones en masa son generalizadas. Se lo llama “efecto Lilliput”. Como la evolución genética se acelera es probable que los relojes moleculares se desajusten y generen una diferencia entre los datos genéticos y los fósiles. Las presiones evolutivas humanas pueden conducir a un patrón similar al de Lilliput en la actualidad. <<< >>> En las ranas, los escasos datos genéticos impidieron rastrear su historia evolutiva y los vínculos entre las familias. Un estudio de 300 especies de ranas (55 familias) produjo un árbol evolutivo filogenético. Se encontró que la extinción de hace 65,5 Ma hizo que los 3 linajes principales de ranas modernas (el 88% de las especies vivas) evolucionaran muy rápido. Las ranas se convirtieron en un grupo muy diversos (más de 6.700 especies). Las ranas modernas tienen un antepasado común de hace 120 Ma. Las ranas arbóreas (p.e., Boophis marojezensis) evolucionaron aprovechando la recuperación gradual de los bosques luego de la extinción de hace 65,5 Ma. La distribución global de ranas sigue la desintegración de los supercontinentes, comenzando con Pangea hace 200 Ma. Las ranas son un grupo de animales muy fuerte que sobrevivió a la extinción masiva y volvieron muy rápido. Las especies de ranas actuales están disminuyendo porque se están destruyendo sus hábitats. <<< Extinciones en masa: (4) Holoceno. La teoría oficial dice que el hombre extinguió la megafauna en América al final de la última glaciación. Las causas debieron ser la caza, la competencia, enfermedades y aumento de presión sobre el hábitat. Esta hipótesis se refiere a la reducción masiva de los pastizales y la extensión de los bosques. Se basa en los estudios del clima y vegetación desde hace 21.000 años. Los cambios en el hábitat hicieron el pastoreo más difícil para los grandes mamíferos y redujo la cantidad de alimento. La disminución de la productividad y extensión de praderas pudo provocar la extinción de mamíferos hace 11.400 años. El calentamiento post-glacial junto a un clima más húmedo y mayores niveles de CO2, dieron como resultado la proliferación de los árboles y la disminución de pastizales. <<< >>> El análisis genético de 98 fósiles de mamut de Siberia (desde 60.000 hasta 4.000 años atrás) muestra que son en su mayoría machos. El análisis de ADN de huesos, dientes y colmillos indicó que 66 de 98 eran machos. Los machos tienden a hacer cosas más estúpidas que las hembras. Un estudio en Norteamérica encontró que, entre 14 especímenes, 13 eran machos adultos jóvenes. La hipótesis dice que los mamuts, como los elefantes, vivían en sociedades matriarcales con las hembras adultas protegiendo a los jóvenes. Con 14 años (la pubertad), los machos dejan el rebaño y pasan a ser solitarios o ingresa a un grupo de soltero, que a menudo eran dirigidos por machos inexpertos. La hipótesis parece bien fundada, pero los colmillos no deberían haber sido utilizados en el estudio porque los machos a menudo rompen los colmillos mientras luchan, pero no significa que murieran. <<< >>> Puede ser que los humanos desempeñaron un papel en la extinción de los mamuts. Estos grandes animales de pastoreo producían metano en sus sistemas digestivos. Se estimó en 9,6 Mt de metano al año. Los registros de los núcleos de hielo muestran que el metano en la atmósfera cayó de 700 ppb a 500 ppb en el momento de su extinción, lo que podría contribuir al enfriamiento del clima. Sería una contribución indirecta del hombre al cambio climático. <<< >>> La megafauna navegadora, la que se mueven entre áreas, dispersa de semillas, pero destruye árboles pequeños. Por ejemplo, en las sabanas africanas aumentan la composición de especies hacia especies defendidas física o químicamente (acacias espinosas). En los bosques boreales, los alces y ciervos evitan el abeto blanco por las agujas. Las adaptaciones usadas para resistir el fuego (hojas esclerófilas y corteza gruesa) sirven para disuadir a los grandes herbívoros. También juegan un papel en el ciclo biogeoquímico, al liberar por digestión nutrientes encerrados en hojas y tallos. Las tripas de la megafauna actúan como cubas cálidas y húmedas acelerando el ciclo de nutrientes. Además, juega un papel importante en el movimiento lateral de nutrientes mediante las heces y orina. Los nutrientes pueden ocurrir incluso sin flujo de masa neta simplemente por comer y defecar ida y vuelta. En los océanos la transferencia de nutrientes ocurre con las ballenas que consumen en el océano profundo y los llevan a la superficie. Ambas bombas de nutrientes se comunican mediante peces anádromos migratorias (salmón) y las aves marinas. Usando el fósforo, se estimó que la bomba de nutrientes se redujo en los últimos siglos en 77% para la bomba oceánica, a bomba de mar a tierra en 94%, y la de difusión terrestre en 92%. El nutriente sodio es único ya que es necesario para los animales y tóxico para las plantas. El aumento de sodio puede aumentar la tasa de descomposición de hojarasca por artrópodos del suelo, lo que lleva a una influencia en cascada sobre la mineralización de nitrógeno, fósforo y otros nutrientes clave. <<< >>> El Alce Irlandés (Megaloceros giganteus) era un ciervo europeo continental que vivió entre 400.000 y 11.300 años atrás y se atribuye la extinción al hombre. Sin embargo, en Irlanda no llegó el hombre hasta 1.500 años después de la extinción. La extinción se atribuye a muchas causas: ahogamientos generalizados en pantanos de turba; enfermedades por la pérdida de sangre al arrojar las astas; por desnutrición al no mantener la necesidad de minerales; etc. Se lo considera un ejemplo de la selección sexual fuera de control ya que se supone que las hembras seleccionaban a los machos por sus astas. Con 2 m de alto y un peso de 600 kg, portaban astas de 40 kg y 3,5 m de envergadura. El modelo de estructura de los ciervos muestra que los cuernos eran del tamaño que se debería esperar, pero el tamaño llevaba los requerimientos metabólicos de minerales fuera de medida para el ecosistema. Las astas crecen muy rápido y se pierden cada año. La demanda fisiológica para generar las astas llegó a ser el 20% del total de su presupuesto energético de verano. La necesidad de minerales para 40 kg de astas contendría 20 kg de minerales (7,6 kg de calcio y 3,8 kg de fósforo). Durante 2 meses la mineralización requería calcio y fósforo que la vegetación no podía satisfacer. Así que un 10% de los minerales debía tomarse de los propios huesos. Era una supervivencia basada en la osteoporosis estacional. En Irlanda masticaban sauce, enebro, abedul y pastos nutritivos. Pero hace 10.900 años la capa de hielo de América del Norte descargó un enorme volumen de agua dulce y fría en el Atlántico Norte, y la temperatura en Irlanda cayo entre 7 y 12 °C en unos 100 años. Es el inicio de una pequeña edad de hielo que afectó a Irlanda por cerca de 500 años. Los registros de polen muestran la transición de pastizal y arbustos a una tundra fría y enana, dominada por hierbas de bajo crecimiento. Entonces, los ciervos redujeron un 10% su tamaño en sólo un par de generaciones. Otro problema era el ángulo recto de las mandíbulas ya que los patrones de microdesgaste en los dientes dejados por los arbustos leñosos se evidencian en diferentes patrones de arañazos en el esmalte. Esto sugiere que la dieta de hierbas transformó la osteoporosis por temporada a una permanente, lo que afectó al combate ritual con cuernos de 40 kg que tendría enormes tensiones mecánicas en los músculos del cuello. En un reservorio de fósiles se extrajeron un centenar de esqueletos de machos, ninguna hembra, lo que sugiere que durante la temporada no reproductiva los sexos se apartaban. La mayoría murió entre matorrales en la orilla del lago y la totalidad eran jóvenes o viejos, ninguno en edad reproductiva. Los animales habían muerto en invierno y la falta de minerales parece ser la clave. <<< >>> Un análisis comparó la superficie de los dientes de 50 pumas fósiles y modernos, con un grupo de competidores históricos como Diente de Sable y León Americano de los pozos de alquitrán en La Brea (California); y con carnívoros africanos modernos (guepardos, leones y hienas). Se encontró que los pumas pueden haber sobrevivido a la extinción de 12.000 años atrás, porque eran generalistas en la alimentación. Los patrones de desgaste dental de los leones americanos se parecían a los guepardos modernos, que consumen carne tierna y rara vez roen los huesos. Los dientes de sable eran parecidos a los leones africanos y masticaban carne y hueso. Los pumas de La Brea tenían una variación significativa con individuos que comían carne fresca y otros similares a las hienas, que consumen casi todo el cuerpo de su presa. <<< >>>

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