Free Web Hosting Provider - Web Hosting - E-commerce - High Speed Internet - Free Web Page
Search the Web

EXOBIOLOGÍA
Y CIENCIAS PLANETARIAS

La búsqueda de vida en el Universo

¿Cuál es la causa de las extinciones masivas?

Por: Luis A. Saldarriaga B
      Exobiólogo aficionado
      Noviembre 02 de 2006 *

The location of the Chicxulub impact site
El cráter Chicxulub: este mapa muestra el sitio donde un meteorito debió impactar a nuestro planeta hace 65 millones de años. Obsérvese la posición de la India, que en ese momento se encontraba a mitad de camino en su desplazamiento para colisionar finalmente con la placa tectónica de Asia.

La idea de que un impacto meteorítico pudo causar la desaparición de los dinosaurios cobró notoriedad con la publicación en 1980 de un artículo en la revista Science que es ya un clásico, por su destacada influencia y la gran controversia que ha generado. Desde entonces esta versión ha sido aceptada casi como una verdad oficial, hasta el punto que se han buscado explicaciones similares para las otras 4 extinciones masivas documentadas en el registro geológico (que implican en todos los casos un impacto meteorítico). Pero ha habido voces discordantes, las cuales han hecho notar que muchas de las cosas que sucedieron en dichas épocas fueron graduales, más bien que súbitas. En lo que sigue de este artículo analizaremos los argumentos esgrimidos por los gradualistas, para lo cual nos centraremos en dos de los eventos mejor documentados: la gran extinción al final del Pérmico y la que se conoce como extinción K/T.

Las extinciones globales

  1. Al final del Ordovícico, hace 443 Ma. Es la segunda más grande de todas; causó la desaparición de un 85% de las especies marinas; y estuvo compuesta por dos fases de extinción, correspondientes al comienzo y el final de una larga edad del hielo.

  2. Cerca del final del Devónico, hace 374 Ma. Parece que fue un evento gradual, con diferentes fases que duraron cerca de 20 millones de años. Al final, desapareció el 70% de todas las especies.

  3. Al final del Pérmico, hace 251 Ma. Esta se considera la peor de todas porque borró del mapa el 70% de las especies terrestres y el 90% de las especies marinas.

  4. Al final del Triásico, hace 201 Ma. Desapareció el 20% de las especies marinas (pero curiosamente sobrevivieron los dinosaurios).

  5. Al final del Cretácico (límite K/T), hace 65 Ma. Causó la desaparición de al menos el 50% de las especies y es reconocida entre el público general porque marcó el fin del reinado de los dinosaurios.

  6. ¿El final de nuestra era? Algunos autores estiman que la sexta extinción ya está en marcha, que somos los responsables, y que podría(mos) desaparecer el 60% de las especies antes de que finalice el siglo.

    La extinción K/T

    En la publicación de 1980 en Science, Walter Álvarez (geólogo de profesión) y su equipo (donde figuraba además su padre, el físico y Premio Nobel Luis Álvarez) planteaban que los niveles de iridio, un metal muy escaso en nuestro planeta, eran demasiado altos en ciertos estratos geológicos correspondientes al límite entre los períodos Cretácico y Terciario (conocido como límite K/T), el cual coincide con la época en que debieron desaparecer los dinosaurios. Estos científicos, con base en la composición isotópica del iridio, concluyeron que este debía ser de origen extraterrestre. Además, con base en esta y otras evidencias, llegaron a la conclusión de que un objeto de gran tamaño (posiblemente un asteroide de 10 ± 4 km de diámetro) impactó la Tierra hace 65 millones de años (Ma). Este evento produjo la inyección de toneladas de polvo en la atmósfera (roca pulverizada por el impacto), produciendo lluvias ácidas y opacando la luz solar durante meses o años (creando un largo invierno). La oscuridad resultante bloqueó la fotosíntesis, alterando toda la cadena biológica, lo que a la postre causó una extinción masiva que incluyó a los dinosaurios (actualmente se piensa que el sitio del impacto está ubicado en Chicxulub, México). Pero no todo el mundo estuvo de acuerdo.

    Un equipo de científicos, encabezado por el paleontólogo Jack Horner, ha estado estudiando una región en Montana (EE UU) conocida como Hell Creek Formation, uno de los cementerios de dinosaurios más famosos del mundo. Sus hallazgos apuntan hacia una desaparación gradual, más bien que súbita. Ellos han notado, por ejemplo, la presencia de fósiles de ranas y salamandras en ambos estratos geológicos, señal de que sobrevivieron a la extinción. Estos anfibios son bien conocidos por su fragilidad ante cambios ambientales, incluso los de poca magnitud: son algo así como los canarios que usan los mineros para detectar cualquier señal de peligro. Por lo tanto llama la atención que hayan sobrevivido mientras que los dinosaurios no. También sobrevivieron los cocodrilos, muy sensibles a las bajas temperaturas. Además, las condiciones de acidez interrumpen la reproducción en las ranas y las salamandras. Por lo tanto aún está pendiente de explicar qué causó realmente la desaparición de animales tales como el Triceratops (un herbívoro de tres cuernos) y el Tyrannosaurus rex. Es posible, dicen los autores, que más bien cambios ambientales graduales hayan causado la desaparición de áreas de vegetación, lo que produjo a su vez la desaparición de herbívoros como el Triceratops y el Edmontosaurus. La supervivencia de los carnívoros que se alimentaban de ellos (como el T. rex) habría estado entonces seriamente comprometida, y eventualmente los llevaría a la extinción. El asteroide fue simplemente el golpe de gracia en una batalla que ya estaba perdida de antemano.

    KT_boundary
    Este es el famoso límite K-T, el cual marca el fin de la era Cretácea (K) y el comienzo de la era Terciaria (T). Fue en este momento cuando los dinosaurios desaparecieron de la faz de la Tierra, hace 65 millones de años.

    Otro grupo, liderado por la paleontóloga Gerta Keller, también propone un escenario gradual pero diferente, con 3 impactos durante un período de 400.000 años. Según ellos, la secuencia de eventos debió suceder de la siguiente manera.

    1. Primer impacto: ocurrió hace 65.3 millones de años (300 Ma antes del límite K/T) y corresponde al bien conocido evento de Chicxulub descrito en el artículo de Álvarez et al, el cual coincidió con un episodio de vulcanismo masivo asociado con las llamadas Trampas del Deccán en la India (que en ese momento se encontraba a mitad de camino en su desplazamiento para colisionar finalmente con la placa tectónica de Asia). Este episodio de vulcanismo debió liberar a la atmósfera cantidades masivas de gases durante cerca de un millón de años, lo cual produjo un rápido calentamiento global por efecto invernadero (3-4° C) entre 65.4 y 65.2 Ma, dando origen a la desaparición de algunas poblaciones de plancton oceánico (conocidas como foraminíferas). Con el máximo calentamiento por efecto invernadero, las temperaturas planetarias se dispararon: entre 3-4° C en los océanos y entre 7-8° C en la tierra (durante cerca de 100.000 años). Sin embargo, no hubo desapariciones masivas de especies. Muchas especies marinas se adaptaron mediante el efecto Liliput (volviéndose más pequeñas) y reproduciéndose más rápidamente para incrementar las posibilidades de supervivencia. El efecto Liliput se refiere a un lugar ficticio con ese nombre de una novela de Jonathan Swift (Viajes de Gulliver), donde todos los seres vivos -hombres, animales y plantas- eran diminutos. Se utiliza en biología para referirse a un efecto que se ha observado durante períodos de gran estrés ambiental y que consiste en la miniaturización de las faunas. En estos eventos las especies de gran tamaño y poca población tienden a desaparecer, mientras que las especies pequeñas con grandes poblaciones tienden a sobrevivir, lo que explicaría el efecto Liliput: hay una fuerza evolutiva que favorece en estos casos a los seres más pequeños. Esto es justamente lo que se observa durante el período anterior al evento K/T, y es uno de los argumentos de Keller en contra de una extinción súbita.


      El grupo de Keller ha encontrado evidencia de que varios factores tales como vulcanismo, cambios climáticos e impactos múltiples, ocasionaron la extinción masiva K/T; y de que el impacto de Chicxulub ocurrió 300.000 años antes de la misma.

    2. Segundo impacto (K/T): ocurrió hace 65.0 Ma, coincidió con el límite K/T, y eliminó todas las especies tropicales y subtropicales de plancton. Aparentemente fue el golpe de gracia para los ecosistemas que ya habían estado sometidos a un gran estrés por algunos centenares de miles de años. Entre los animales, sólo sobrevivieron las especies más pequeñas, capaces de adaptarse a un amplio rango de condiciones ambientales. Aún se desconoce dónde pudo ocurrir (se ha propuesto el cráter Shiva en la India).


      El escenario de impactos múltiples se basa en el hallazgo de muestras de capas de pequeñas esferas de vidrio de impacto y anomalías de iridio que se encuentran alrededor del Golfo de México. De hecho, la anomalía de iridio se encuentra por todo el mundo.

    3. Tercer impacto: debió ocurrir unos 100.000 años después del anterior (64.9 Ma) y pudo ser el causante de la tardanza en la recuperación de muchas especies que lograron sobrevivir a los eventos anteriores. También debió eliminar especies que sobrevieron a los efectos del segundo impacto. No hay ningún cráter candidato hasta la fecha.

      La gran extinción pérmica

      Peter D. Ward, un reconocido paleontólogo de la Universidad de Washington, ha utilizado una técnica que implica la medición de la relación carbono 12 vs carbono 13 (12C / 13C). Los seres vivos tienden a utilizar preferencialmente el carbono 12 cuando metabolizan el CO2 atmosférico durante el proceso de la fotosíntesis. Por lo tanto, la atmósfera tiende a ser más rica en 13C (y más pobre en 12C) en lugares donde hay actividad biológica fotosintética. Estos valores han sido medidos en estratos geológicos correspondientes al período pérmico y muestran que las plantas sufrieron disminuciones significativas durante períodos que duraron entre 50.000 y 100.000 años (también para el triásico). No hay forma de explicar esto con un sólo impacto meteorítico (y no hay evidencia de impactos secuenciales durante dicho período de tiempo).

      Green Sulfur Bacteria
      Las bacterias del azufre, al igual que las plantas, son fotosintéticas (usan la luz del Sol para producir carbohidratos a partir del CO2).
        Two bacterial symbionts exchange their metabolic 
products in a symbiotic sulfur cycle
      Metabolismo de las bacterias anaerobias de las profundidades del mar, las cuales reducen el sulfato para convertirlo en ácido sulfídrico (rojo); y las bacterias fotosintéticas del azufre, las cuales oxidan el ácido sulfídrico para obtener energía (verde).

      Una de las claves para resolver este enigma tiene que ver con ciertos microorganismos llamados bacterias anaerobias (llamadas así porque no utilizan el oxígeno en su metabolismo, pues les resulta tóxico), las cuales viven en ambientes marinos anóxicos (en las profundidades del océano carentes de oxígeno). Ellas reducen el ión sulfato (SO42-) a ácido sulfídrico (H2S). Otro grupo de microorganismos, las bacterias verdes fotosintéticas del azufre y las bacterias púrpura fotosintéticas del azufre; toman ventaja de esta situación, oxidando el ácido sulfídrico para obtener energía en forma de carbohidratos (CH2O) mediante la siguiente reacción:

      2H2S + CO2 => CH2O + H2O + 2S

      El H2S es un gas venenoso para la mayoría de las formas de vida, y su presencia se considera un indicador de la ausencia de oxígeno en un ambiente dado. Cuando el oxígeno escasea, las bacterias anaerobias del fondo del mar proliferan, produciendo grandes cantidades de dicho gas. A su vez, las bacterias fotosintéticas del azufre (verdes y púrpura) también proliferan, aprovechando que aumenta la oferta de ácido sulfídrico. En ocasiones en el pasado, este aumentó tanto que comenzó a escapar desde el mar hacia la atmósfera. Esto se ha observado por ejemplo en sedimentos correspondientes al final del pérmico: hubo una gran elevación en los niveles de H2S, lo que hace pensar que los niveles de oxígeno disminuyeron drásticamente. Aparentemente, los niveles se elevaron tanto que afectaron la capa de ozono, produciendo deformaciones en los seres vivos por los altos niveles de radiación ultravioleta que recibieron (en la actualidad, se ha observado disminución en las poblaciones de plancton en las regiones donde la capa de ozono ha disminuido). De hecho, este parece haber sido el principal causante de la extinción masiva entre plantas y animales. También se cree que algo similar ocurrió al final de la época paleocena (hace 54 Ma) cuando se produjo una extinción menor.

      ¿Qué pudo desencadenar semejante catástrofe? Aparentemente fue un episodio de vulcanismo masivo, el cual arrojó a la atmósfera cantidades descomunales de gases capaces de provocar efecto invernadero, tales como el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4). Estos debieron desplazar al oxígeno atmosférico (disminuyendo su concentración) y desencadenaron un rápido calentamiento global. El registro geológico confirma que los niveles de CO2 se dispararon al final del período pérmico (y también del triásico), justo antes del inicio de las extinciones; y permaneció elevado durante centenares de miles de años. Para el caso de la extinción al final del pérmico, se sabe que coincidió con el período de actividad volcánica más grande que haya sufrido la Tierra, en una región al noreste de Asia conocida como Las Trampas Siberianas. El efecto combinado del ácido sulfídrico, la baja concentración de oxígeno y el calentamiento global, debió ser devastador para la gran mayoría de los seres vivos.
      (Otras hipótesis pueden ser consultadas en la referencia 10)

      ¿La sexta extinción?

      Hay quienes afirman que estamos viviendo el comienzo de la sexta extinción. Se basan en el hecho de que ya se observa la desaparición de especies, probablemente como consecuencia del calentamiento global. Actualmente los niveles de CO2 están aumentando alarmantemente, a un ritmo de 2 partes por millón (ppm) por año. Esto podría aumentar hasta 3 ppm por año. Los niveles actuales están en 385 ppm. La denominada extinción al final del triásico se inició con niveles cercanos a 1.000 ppm; los cuales, con el ritmo previsto, podrían alcanzarse para fines del siglo próximo. Pero quizás no tendremos que esperar tanto tiempo: al ritmo actual, el calentamiento podría incrementar la temperatura global en 3° C para finales de este siglo, algo que se estima podría causar la eliminación del 60% de las especies del planeta.

      Información adicional

      1. Geologic time scale From Wikipedia, the free encyclopedia

      2. Sheehan P.M., THE LATE ORDOVICIAN MASS EXTINCTION Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 2001. 29:331–64

      3. Alvarez L.W., et al Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction Science 6 June 1980: Vol. 208. no. 4448, pp. 1095 - 1108

      4. What Wiped Out the Dinosaurs? DISCOVER Vol. 23 No. 06 | June 2002

      5. Keller G., et al Chicxulub impact predates the K-T boundary mass extinction PNAS | March 16, 2004 | vol. 101 | no. 11 | 3753-3758

      6. Keller G., et al Multiple impacts across the Cretaceous-Tertiary boundary Earth-Science Reviews 62 (2003) 327-363

      7. The Chicxulub Debate

      8. Far More Than a Meteor Killed Dinos

      9. K/T Mass Extinction and the Lilliput Effect: Consequences of Impacts, Volcanism and Climate Change

      10. La gran extinción del Pérmico

      11. Peter D. Ward Impact from the Deep Scientific American September 18, 2006

      12. Hansen J., et al Global temperature change PNAS | September 26, 2006 | vol. 103 | no. 39 | 14288-14293

      * Última actualización: noviembre 08 de 2006

       

      Imágenes cortesía:
      PALEOMAP Project
      Discover (James Gurney)
      The Chicxulub Debate
      geobiology @ mit

       

      luisarcelio@yahoo.com

       

      Artículos originales
      (lista completa)