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sábado, 4 de junio de 2016

¿Dinoapocalipsis?

Uno de los grandes misterios de la paleontología, y que ha dado más de un quebradero de cabeza a nuestros científicos, es el tránsito Cretácico-Paleógeno y cuáles fueron las causas que impusieron el famoso limiteK/T.Aunque parezca increíble sigue habiendo dudas respecto a este periodo de tiempo, así que me dispuse a investigar un poco más sobre el tema. 
Según la Hipótesis de Álvarez y colaboradores, este límite se corresponde con el impacto de un objeto extraterrestre, conocido como Impacto K/T. La caída del objeto provocó la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno debido a que tras esta capa ya no se encuentran registro de restos fósiles de dinosaurios u otras especies. La extinción masiva del Cretácico-Terciario  fue hace aproximadamente 65 millones de años, donde cerca del 75 % de los géneros biológicos desaparecieron, entre ellos la mayoría de los dinosaurios, reptiles voladores y acuáticos además de los famosos ammonites. Dejando unos pocos supervivientes como se puede ver en la segunda entrada Costacopluma:Un superviviente de los eventos K/T

Con el paso de los años se ha intentado explicar este fenómeno. Sin embargo, no podemos conocer con exactitud que sucedió ya que este suceso ocurrió hace millones de años, por lo que se han desarrollaron una serie de hipótesis para aclarar este tema. La teoría más aceptada por la comunidad científica a nivel mundial es la hipótesis de Álvarez y colaboradores.

Hipótesis de Álvarez y colaboradores

·         Restos de iridio
En 1980 un grupo de investigadores liderados por el físico Luis Álvarez, su hijo Walter Álvarez y otros colaboradores descubrieron una concentración de iridio cientos de veces más alta que lo normal sobre muestras tomadas en este periodo de tiempo y a lo largo del mundo.
Plantearon la así llamada «hipótesis Álvarez», conforme a la cual la extinción de los dinosaurios y de muchas otras formas de vida habría sido causada por el impacto de un gran meteorito contra la superficie de la Tierra hace 65 millones de años.
Para demostrar esta hipótesis, las investigaciones se centraron en encontrar una capa en la corteza de la Tierra con niveles elevados de iridio (los niveles del iridio son generalmente más altos en asteroides y otros objetos extraterrestres).
·         El cráter de Chicxulub
Durante la década que siguió a la publicación del estudio, la hipótesis de la extinción continuó siendo tema de debate entre geólogos y paleontólogos. Uno de las mayores objeciones a la Hipótesis Álvarez era que no se conocía un cráter cuyas dimensiones correspondieran al tamaño calculado. Buscando estudios geológicos realizados desde los años 1960 en adelante se pudo ubicar un cráter en Chicxulub, en la península de Yucatán .Para algunos científicos, un problema de esta teoría es que la lectura de los registros fósiles sugiere que la extinción masiva duró cerca de diez millones de años, lo que no cuadra bien con la causa del impacto. 
·         Los traps del Decán
La gigantesca actividad volcánica que produjo los traps del Decán (India) también es una de las posibles causas de la extinción. La expulsión de polvo y otros gases dificulta la absorción de luz por parte del planeta, impidiendo así la fotosíntesis lo que conlleva un enfriamiento del planeta y posteriormente un aumento debido a las altas concentraciones de CO2 (efecto invernadero). Originalmente se pensaba que la actividad volcánica empezó cerca de 68 millones de años atrás y duró cerca de 2 millones de años. Años atrás esta teoría estaba asociada a una extinción lenta, sin embargo, luego Luis Álvarez expuso que los paleontólogos estaban obviando el efecto Signor–Lipps.

·         La disminución del nivel del mar
Hay evidencias que señalan que a finales del Cretácico el nivel del mar disminuyó, lo que hubiera causado una reducción del espacio de la plataforma continental donde habita la mayoría de la vida marina además de otros cambios climáticos como el aumento de la temperatura. Sin embargo, estudios más recientes contradicen esta teoría enfatizando que no es posible que por sí sola haya logrado causar una extinción tan significativa.
Una gran parte de estas discusiones se debe a la escasez de restos fósiles en grupos como los dinosaurios. Hasta hace poco, la única zona conocida rica en restos de dinosaurios con continuidad sedimentaria desde el Cretácico- Paleógeno es la Formación Hell Creek de Norteamérica (véase La Formacion Hell Creek, una joya de la Geología.) donde los especialistas en dinosaurios llevan décadas discutiendo sobre si su extinción fue catastrófica o se produjo gradualmente a lo largo de los últimos 10 millones de años del Cretácico. Recientemente se han descubierto restos de dinosaurios que datan de esa época en los Pirineos, por lo que el estudio de esa zona podría ayudar en la investigación (Véase Dinosaurios en los Pirineos y supapel en el límite K/T)


 Controversia y conclusiones

En 2004 Archibald y Fastovsky proponen una hipótesis que combina las tres causas: la actividad volcánica, la disminución del nivel del mar y el impacto de un objeto extraterrestre. Las especies marinas y terrestres ya enfrentaban serios problemas causados por los cambios climáticos y por la pérdida del hábitat. Al mismo tiempo, el polvo y gases producto de la actividad volcánica enfriaron y secaron grandes áreas del planeta. En medio de este ambiente de tensión llegó el impacto de un meteorito, lo que causó la muerte de las especies fotosintéticas (que son la base de la cadena alimenticia) por lo que el ecosistema colapsó.
Bajo mi humilde punto de vista y tras haber investigado un poco sobre el tema; creo que la hipótesis que más se puede acercar a la realidad es la que proponen Archibald y Fastovky. El impacto del asteroide fue el auténtico golpe de gracia para un ecosistema que ya se encontraba bastante debilitado debido a la actividad volcánica y la disminución del nivel del mar. Antes de acabar esta última entrada me gustaría resaltar la importancia de las formaciones de Hell Creek o de Pirineos para la geología, y si algo me ha enseñado la realización de estos blogs es que no hace falta irse muy lejos para encontrar verdaderas maravillas paleontológicas.
                                                     
¡Un saludo y suerte!

Referencias

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lunes, 9 de mayo de 2016

La Formacion Hell Creek, una joya de la Geología.

Como hemos ido viendo en las entradas anteriores(Costacopluma:Un superviviente de los eventos K/T,Dinosaurios enlos Pirineos y su papel en el límite K/T), el evento u eventos que causaron la extinción entre el Cretácico - Paleógeno sigue en debate. Hoy hablaremos de la Formación de Hell Creek (HCF) y su gran contribución a la resolución de este conflicto.

1. Introducción
La Formación de Hell Creek, se encuentra situada en las Grandes Llanuras de América del Norte (Wyoming, Estados Unidos) y sigue siendo la fuente más estudiada para la comprensión del final de la Era Mesozoica. Durante el Maastrichtiano y Campaniano la formación presentaba un clima suave, dominado por llanuras que a veces se inundaban. Estaba constituida por numerosas charcas o lagunas de pequeño tamaño, y sus serpenteantes ríos y suelos húmedos apoyaron la dominación de las angiospermas. Por un lado, la flora estaba constituida por laureles, magnolias, helecho, palmeras y otras plantas. Por otro lado, la fauna estaba representada por invertebrados, anfibios, peces (tanto peces con esqueleto como con cartílago), dinosaurios -anquilosaurios, ceratópsidos, paquicefalosaurios, ornitópodos, terópodos-, pterosaurios, cocodrilomorfos, tortugas, pequeños mamíferos y otros animales. 
Imagen 1. Formacion Hell Creek .http://jlgdinosauriomania.blogspot.com.es
Todas las rocas tienen una edad aproximada de entre 80 y 65 millones de años. Además, el HCF contiene marcadores geoquímicos críticos, tales como múltiples anomalías de iridio.
A continuación mencionaremos un pequeño resumen de los hallazgos descubiertos en esa zona y sus respectivas teorías con la extinción masiva.


2. Hallazgos

  • Iridio: El descubrimiento de la anomalía de iridio, y de los múltiples minerales asociados están relacionados con el  evento del impacto de Chicxulub. Al principio, las anomalías de iridio estaban vinculadas al límite K/T en la Cuenca Ratón de Nuevo México, con el paso del tiempo, una serie de otras anomalías de iridio se encontraron en la región. Estos constituyen la primera isócrona con poder correlativo mundial. Por lo tanto, fue un descubrimiento clave.
    Imagen 2. Muestra de iridio.http://www.umicore.com/en/vision/elements/iridium/
  • Pico de los helechos: Una característica distintiva es el llamado "pico de los helechos" de Fleming y Nichols (1990). Consiste en un conjunto específico de helechos que crecen en zonas exclusivas, en lugares en que la arcilla tenga presente la anomalía iridio. El pico de los helechos generalmente ha sido interpretado como un indicador de la devastación de la cubierta vegetal. Los helechos son pioneros re-colonizadores de paisajes devastados, y ejemplifican las llamadas "floras desastre"; que colonizan inicialmente.
  • Dinosaurios aviares: A pesar del material tan fragmentado, se han encontrado evidencias que llegan a sugerir que la antecedentes de los grupos de aves modernas aparecieron durante el Cretácico. Longrich, Tokaryk, y Field (2011) identificaron 17 especies de aves del Maastrichtiense, en base a datos de la HCF, de los cuales 7 especies pertenecen a los grupos arcaicos de Enantiornithes, HesperornithiformesIchthyornis, y Apsaravis
    Imagen 3.Ejemplo de Enantiornithes Cretácico Inferior de Liaoning, China. Ejemplar del Museo Geominero de Madrid.
  • Vertebrados: Dentro de este registro las tortugas son las más abundantes, se han encontrado 8 familias representados por 19 géneros. Estas ocupaban una gran variedad de nichos, en gran medida acuáticos, que las ayudo a sobrevivir al evento K/T.
  • Microvertebrados: El HCF tiene una extraordinaria riqueza en microvertebrados. Lo los más destacados en este registro son  lisanfibios (anfibios modernos), elasmobranquios (peces cartilaginosos), actinopterigios (peces óseos), y mamíferos.
    Imagen 4. Manta gigante (Manta birostris), un elasmobranquio. https://es.wikipedia.org/wiki/Elasmobranchii
  • Mamíferos: La cantidad de mamíferos mesozoicos preservados como fósiles en HCF son lo que inicialmente atrajo a muchos paleontólogos a la región. Estos son de particular interés y valor debido a su rareza, morfologías identificables, diversidad, preservación potencial, y su posibilidad de análisis cuantitativo. Van Valen y Sloan (1977) identificaron taxones de mamíferos que sugieren que, antes del límite K/T, hubo una transición gradual desde metatheria a faunas eutherias. Fue un período de varias cientos de miles de años de duración, que se caracteriza por la interacción de factores físicos y biológicos que produjeron una disminución en la diversidad biótica, tanto terrestre como marina. Wilson (2005) llegó a la conclusión de que la extinción de hasta 27 especies de mamíferos no podía ser obra de su evolución por superar el cambio climático.
3. El Hell Creek en las teorías de extinción
Gracias a los datos obtenidos en la HCF podríamos resumir en dos bandos las teorías que se proponen:

La extinción fue causada únicamente por el impacto de un asteroide lo que conlleva una pérdida de la fauna y flora instantánea en cuyo caso coincide con el límite establecido para el paso de Cretácico – Paleógeno.

La extinción fue provocada múltiples causas se presentan múltiples efectos: regresión marina, fragmentación del hábitat; cambio climático, vulcanismo, o el impacto del asteroide.

  • Vulcanismo: El deterioro ambiental y ecológico pudo comenzar con la erupción de las las traps del Decán antes del impacto de Chicxulub. Por lo tanto, el impacto de Chicxulub y la erupción del Decán deben relacionarse en un mismo modelo para la extinción. Sin embargo, mientras que el impacto de un asteroide es apoyado por una variedad de indicadores geoquímicos, ninguno ha sido reconocido para las traps del Decán.

  • Clima: nuevos estudios informan de un episodio muy tardío de concentraciones elevadas de  CO2 que conllevaron un aumento de las temperaturas. La fluctuación climática podría llegar a relacionarse con el vulcanismo Decán.
  • Asteroide: El impacto de un asteroide pudo proporcionar el golpe de gracia a un ecosistema ya debilitado por los factores anteriormente mencionados.
Imagen 5. Asteroide impactando contra la Tierra.


4. Conclusión
Como resumen de todo, cabe destacar la importancia del estudio de la Formación Hell Creek que ha traído consigo un gran número de descubrimientos. Gracias a los datos obtenidos en esa zona podría llegar a pensarse que el evento que ocasiono la  extinción masiva durante el Cretácico - Paleógeno fue provocado por una acumulación de efectos y que el impacto del asteroide fue el auténtico golpe de gracia.

Para saber más:

REFERENCIAS

lunes, 9 de marzo de 2015

Los foraminíferos: Patrones de Extincion y Supervivencia.



Introducción

La extinción de los foraminíferos está principalmente relacionada a impactos meteoríticos, eventos hipertermales, glaciaciones y diferentes fenómenos geológicos, por lo que los patrones de extinción y las estrategias de supervivencia de foraminíferos planctónicos y bentónicos pequeños, pueden servir para evaluar la magnitud y las causas de los eventos de extinción además de estimar la duración de dichos eventos, definiendo tres fases o intervalos: extinción, supervivencia y recuperación. Molina (2015) en su trabajo titulado: Evidence and causes of the main extinction events in the Paleogene based on extinction and survival patterns of foraminífera, utiliza a los foraminíferos planctónicos para estudiar las grandes extinciones ocurridas entre los límites Cretácico/Paleógeno, Paleoceno/Eoceno, Eoceno medio/superior y Eoceno/Oligoceno. En adición a esto propone una nueva terminología para los eventos de extinción masiva. Esta entrada se enfocará en el estudio realizado en el límite Cretácico/Paleógeno.

Límite Cretácico/Paleógeno

El límite Cretácico/Paleógeno (K/Pg), es uno de los más estudiados, el más reciente de los cinco grandes eventos de extinción masiva y está datado en 66,04 Ma (Vandenberghe et al., 2012). El estratotipo para el límite K/Pg está definido en la base de las arcillas que contienen la anomalía en Iridio en la sección El Kef en Túnez (Molina et al., 2006a, 2009). Alvarez et al. (1980) proponen que la colisión de un meteorito de aproximadamente 10 Km. de diámetro puede haber producido este nivel anormalmente rico en Iridio que coincide con la repentina extinción masiva ocurrida en el límite K/Pg, la evidencia de este evento puede encontrarse también en el límite K/Pg contenido en las secciones, Gubbio(Italia), Stevns Klint (Dinamarca), Woodside Creek (Nueva Zelanda), así como en Caravaca (España), entre otras. Este evento produjo una de las crisis biológicas más significativas en la historia geológica, por lo que es utilizado para definir el límite entre el Mesozoico y el Cenozoico.

La sección El Kef es la fuente de información más confiable con la que se cuenta, gracias a su considerable continuidad y a su riqueza en foraminíferos planctónicos, siendo también la sección más estudiada del límite K/Pg. Se ha encontrado que los foraminíferos planctónicos muestran un patrón de extinción masivo catastrófico y repentino que afecta al 90% de las especies. La mayoría de las especies que fueron afectadas poseían tests grandes, morfologías complejas y eran formas especializadas en estrategia de selección-K, que se habían adaptado a ambientes de aguas profundas en latitudes cálidas, tales como: Globotruncana arca o Abathomphalus mayaroensis. Por lo que este evento es el más relevante en toda la historia de los foraminíferos planctónicos, ya que cuenta con la mayor renovación morfológica, desapareciendo por completo todas aquellas especies con forma de doble quilla y tegilla. 


Figura 1. Patrón de extinción masiva en el  límite K/Pg (Arenillas et al., 2000a, Molina et al., 2006a) 

La extinción de los foraminíferos bentónicos pequeños fue muy distinta. Al vivir en ambientes de aguas profundas, su dieta no dependía directamente de la fotosíntesis, ya que habitaban en la zona afótica. Por lo tanto fueron los menos afectados por el evento en el límite K/Pg. En la sección El Kef en Túnez se observa la desaparición repentina de 13 especies de las cuales Cibicides beaumontianus, Heterostomella austiniana, Bolivinoides draco, Praebulimina kickapooensis, Sitella cushmani, y Sitella fabilis se consideran extintas (Molina et al., 2006a), encontrándose el resto en proporciones variables en las diferentes secciones en las que se puede estudiar el límite K/Pg.

La fase de extinción para los foraminíferos planctónicos, la cual fue extremadamente rápida, está en el orden de años o décadas, coincidiendo con un descenso brusco en la temperatura global  debido al impacto del Chicxulub (Vellekoop et al., 2014). La fase de supervivencia está claramente demarcada y cubre el intervalo de la biozona del G. cretacea (P0) (Fig. 1), la cual ha sido estudiada a través de calibración bio-magnetoestratigrafica de alta resolución (Arenillas et al., 2004). La fase de recuperación fue la más larga, ya que los foraminíferos planctónicos no recuperaron su tamaño normal hasta la parte inferior de la biozona del Parasubbotina pseudobulloides (P1) (Fig. 1) y la densidad del sedimento acumulado es mayor, produciendo una mayor diversificación en los foraminíferos planctónicos, aunque nunca alcanzaron la diversidad que existía antes del evento de extinción.

Discusión y conclusión.

La existencia de un cráter (Chicxulub) de aproximadamente 170 Km. de diámetro localizado en la península de Yucatán (Álvarez, 1997; Schulte et al., 2010), así como evidencias del impacto de un meteorito (anomalía de Iridio, etc), que están concentradas en una capa delgada de arcillas, en las diferentes secciones estudiadas, que contienen el nivel correspondiente al límite K/Pg, pueden ayudar establecer relaciones causa-efecto, para explicar el evento de extinción masiva ocurrido, ya que todos coinciden perfectamente.

Los ambientes más afectados fueron el terrestre y el pelágico marino, siendo la catástrofe de tal magnitud que no dio tiempo a que la selección natural operara. La vaporización del meteorito y del material impactado, así como las cenizas generadas por incendios forestales a nivel mundial, generaron un oscurecimiento atmosférico a escala global, que duró muchos meses, alterando la fotosíntesis y un descenso acelerado de la temperatura. Aunque existe evidencia de lluvia ácida, anoxia o hipoxia en los fondos oceánicos, siendo esta acidificación el factor determinante para la extinción del plancton calcáreo (Orth et al., 1981). Tales cambios repentinos en las condiciones paleoambientales, explican la gran magnitud de esta extinción masiva, pudiendo extrapolar la extinción de los foraminíferos planctónicos, a otros grupos relacionados a este evento cuyo registro fósil no es tan bueno. Muchas otras causas pueden proponerse, siendo el eustatismo el principal competidor, aunque no explica la extinción masiva de ecosistemas marinos pelágicos y mucho menos en ambientes continentales (Brussatte et al., 2014). 

En función del análisis realizado al evento de extinción ocurrido en el límite K/Pg, asi como a las extinciones ocurridas en el Paleógeno, Molina (2015) propone una nueva terminología para los eventos de extinción. Extinción Masiva Repentina, la cual ocurre de forma súbita y puede durar un periodo que puede ir desde unos cuantos años a décadas (Límite K/Pg). Extinción Masiva Rápida está caracterizada por eventos de corta duración relativa, los cuales pueden durar alrededor de los 100.000 años (Límite Paleoceno/Eoceno, Eoceno/Oligoceno). Y por ultimo Extinción Masiva Lenta, la cual puede durar desde 1 millón de años en adelante (Transición Bartoniense/Priaboniense).


Referencias

  • Alvarez, L.W., Alvarez, W., Asaro, F., Michel, H.V., 1980. Extraterrestrial cause for the Cretaceous–Tertiary extinction. Science 208, 1095–1108. 
  • Alvarez, W., 1997. T. Rex and the Crater of Doom. Princeton University Press. 
  • Arenillas, I., Arz, J.A., Molina, E., Dupuis, C., 2000a. An independent test of planktic foraminiferal turnover across the Cretaceous/Paleogene (K/P) boundary at El Kef, Tunisia: catastrophic mass extinction and possible survivorship. Micropaleontology 46, 31–49. 
  • Arenillas, I., Arz, J.A., Molina, E., 2004. A new high-resolution planktic foraminiferal zonation and subzonation for the lower Danian. Lethaia 37, 79–95. 
  • Brusatte, S.L., Butler, R., Barret, P.M., Carrano, M.T., Evans, D.C., Lloyd, G.T., Mannion, P.D., Norell, M.A., Peppe, D.J., Upchurch, P., Williamson, T.E., 2014. The extinction of the dinosaurs. Biol. Rev. http://dx.doi.org/10.1111/brv.12128. 
  • Molina, E., Alegret, L., Arenillas, I., Arz, J.A., Gallala, N., Hardenbol, J., Von Salis, K., Steurbaut, E., Vandenbeghe, N., Zaghbib-Turki, D., 2006a. The global boundary stratotype section and point for the base of the Danian Stage (Paleocene, Paleogene, “Tertiary”, Cenozoic) at El Kef, Tunisia: original definition and revision. Episodes 29 (4), 263–278. 
  • Molina, E., Alegret, L., Arenillas, I., Arz, J.A., Gallala, N., Grajales-Nishimura, M., Murillo-Muñetón, G., Zaghbig-Turki, D., 2009. The global boundary stratotype section and point for the base of the Danian Stage (Paleocene, Paleogene, “Tertiary”, Cenozoic): auxiliary sections and correlation. Episodes 32 (2), 84–95. 
  • Molina, E., 2015. Evidence and causes of the main extinction events in the Paleogene based on extinction and survival patterns of foraminifera. Earth-Science Reviews 140, 166–181. 
  • Orth, C., Gilmore, J., Knight, J., Pillmore, C., Tschudy, R., Fassett, J., 1981. An iridium abundance anomaly at the palynological Cretaceous–Tertiary boundary in northern New México. Science 214, 1341–1342. 
  • Schulte, P., Alegret, L., Arenillas, I., Arz, J.A., Barton, P.J., Bown, P.R., Bralower, T.J., Christeson, G.L., Claeys, P., Cockell, C.S., Collins, G.S., Deutsch, A., Goldin, T.J., Goto, K., Grajales-Nishimura, J.M., Grieve, R.A.F., Gulick, S.P.S., Johnson, K.R., Kiessling, W., Koeberl, C., Kring, D.A., MacLeod, K.G., Matsui, T., Melosh, J., Montanari, A., Morgan, J.V., Neal, C.R., Nichols, D.J., Norris, R.D., Pierazzo, E., Ravizza, G., Rebolledo-Vieyra, M., Reimold, W.U., Robin, E., Salge, T., Speijer, R.P., Sweet, A.R., Urrutia-Fucugauchi, J., Vajda, V., Whalen,M.T.,Willumsen, P.S., 2010. The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous–Paleogene boundary. Science 327, 1214–1218. 
  • Vandenberghe, N., Hilgen, F.J., Speijer, R.P., 2012. The Paleogene Period. In: Gradstein, F.M., et al. (Eds.), The Geologic Time Scale 2012. Elsevier, pp. 855–921. 
  • Vellekoop, J., Sluijs, A., Smit, J., Schouten, S., Weijers, J.W., Sinninghe Damsté, J.S., Brinkhuis, H., 2014. Rapid short-term cooling following the Chicxulub impact at the Cretaceous–Paleogene boundary. PNAS 111 (21), 7537–7541.