¿Dónde está el peroné de las aves?

ARTÍCULO: Original Article. EVOLUTION; International Journal of Organic Evolution. " Molecular development of fibular reduction in bird and its evolution from dinosaurs". 2016, The Author (s), Evolution published by Wiley Periodicals, Inc, of behalf  of The Society for the Study of Evolution.

Al estudiar e intentar entender la anatomía que presentan las aves (las cuales han sido los únicos dinosaurios que han conseguido llegar hasta nuestros días, sobreviviendo al límite K-T), se nos viene a la cabeza algunos cambios morfológicos llamativos que han sufrido desde su evolución a partir de los Terópodos, como por ejemplo; la aparición de plumas y picos córneos, la desaparición de dientes, el alargamiento de sus miembros anteriores (dando lugar a las alas, y lo que los permitió adaptarse a los medios aéreos), etc. Pero, en muy pocas ocasiones, caemos en la cuenta de que al observar los miembros posteriores de todas las aves, es decir, las patas, y nos fijamos en la parte superior de ellas, encontramos el fémur que se encuentra anclado a la cadera, y sin embargo, por debajo, donde se esperaría encontrar una tibia y un peroné (o fíbula) independientes , aparecen en un hueso semifusionado el uno al otro (Fig.1)., dotando a este hueso de una morfología intermedia , que nos tienta a pensar que en un futuro, y tras otro buen puñado de años de evolución, se convertirá en un hueso único, simplificando así la anatomía de las patas de las aves.

(Fig.1.) Anatomía de las patas de un ave actual, en las que se puede apreciar que por debajo del fémur (2),  aparece el tibiotarso (7) y la fíbula (8) apenas apreciable, y que parecen estar semifusionados.

Por lo tanto, a hora de intentar buscar posibles causas y razones por  las que ocurre este cambio en la morfología de esta parte de las patas de las aves, en esta entrada especialmente nos vamos a centrar, en intentar explicar y resolver las siguientes preguntas que se nos vienen a la mente; en las patas de las aves...¿Cómo se realiza esta fusión ósea entre tibiotarso y peroné (o fíbula)?, y en definitiva...¿Qué finalidad funcional puede tener a lo largo de la evolución de las aves?.

Primero hay que destacar que, en todas las aves actuales, el peroné o fíbula, es longitudinalmente más corto que el hueso de la tibia.  Sin embargo se ha demostrado que a comienzos del desarrollo embrionario de las aves, es posible apreciar que ambos huesos presentan una longitud bastante similar (Owen, R. 1866). Esto es debido a que el  peroné distal (zona del peroné que se encuentra más alejada de la columna vertebral) sufre una reducción de tamaño (o más bien, un cese en el crecimiento), que ocurre después del patrón embrionario temprano del esqueleto del individuo, ya que no se establece una placa de crecimiento normal en la parte distal del peroné, pues se ha demostrado que en las aves, este hueso presenta un perfil molecular anormal en comparación con otros huesos (Johnson, M. L. 1933).

En los primeros dinosaurios Terópodos, que son ancestros de las aves, el peroné si era notablemente más estrecho que la tibia, pero en cambio, presentaba una longitud muy similar, y es importante tener en cuenta que esta característica estuvo incluso presente en Archaeopteryx (eslabón intermedio entre reptil y ave. Fig. de la Izquierda), y que en linajes posteriores y más cercanos a las aves modernas actuales, fue cuando el peroné menguó de tamaño, llegando a convertirse en aproximadamente 2/3 de la longitud de la tibia (aunque hay algunas diferencias proporcionales en diferentes especies de aves). Aunque estudios más recientes, han demostrado que esta interrupción en el   crecimiento distal del peroné, se produjo en los primeros estadios de la evolución aviar, pese a que dicha característica no estuviese presente en Archaeopteryx (Zhou, Z., and F. Zhang. 2002).

También hay que destacar, que esta fusión ósea entre el tibia y el peroné no solo ha ocurrido en las aves, sino que durante el Mesozoico, un grupo de Ornithisquios denominados Heterodontosaurios (Fig.3.), y que no presentaban ninguna relación de parentesco con las aves, también desarrollaron esta característica.

(Fig.3.) Esqueleto de Heterodontosaurio, en el que se puede apreciar que tanto tibia como peroné también aparecen fusionados.

Para intentar comprender más a fondo en qué consiste este proceso de progresiva fusión entre el tibiotarso y el peroné de las aves, vamos a meternos de lleno en la base molecular, hormonal y celular que rige esta característica; primero debemos saber que hay determinadas proteínas que están implicadas en este proceso, como es el caso de la proteína IHH ("Indian Hedgehog") Fig.4, la cual se expresa en la parte más distal del peroné de las aves, y que examinando marcadores moleculares en diferentes cartílagos  de embriones de pollo se demostró que está directamente relacionada con la maduración de los condrocitos durante el proceso de osificación (Archer, C. W., A. Hornbruch, and L. Wolpert. 1983) . A su vez, la aparición de esta proteína está regulada por la hormona  PTHrP, Fig.5, y la cual regula el crecimiento del hueso mediante el mantenimiento de una placa de cartílago de desarrollo distal (Crombrugghe, B., V. Lefebvre, and K. Nakashima. 2001).

 (Fig.4) Proteína IHH (Indian Hedgehog)    

              

(Fig.5.) Hormona PTHrP                

Sin embargo, recientemente se han realizado importantes avances en la compresión de los mecanismos moleculares mediante los cuales actúan estas proteínas y hormonas; por una parte, IHH desempaña un papel muy importante en la osificación endocondral, y además estimula la producción de una proteína relacionada con la hormona PTHrP, y que por otra parte, esta hormona inhibe a producción de IHH, y por tanto, esto se va a traducir en un importante retraso en la diferenciación de condrocitos en la placa del crecimiento distal del peroné. Se trata por tanto, de un verdadero proceso de retroalimentación entre PTHrP y IHH  (Vortkamp, A., K. Lee, B. Lanske, G. V. Segre, H. M. Kronenberg, and C. J. Tabin. 1996).

Actualmente, se han propuesto dos posibles hipótesis para explicar la diferencia de longitud entre la tibia y el peroné en aves:

• Posible existencia de una cierta competencia entre las células de dos poblaciones precursoras tempranas de la tibia y el peroné, en la que las células tibio-precursoras prevalecían normalmente sobre las células fíbulo-precursoras. (Mayr, G., B. Pohl, and D. S. Peters. 2005).
• Otra hipótesis alternativa es que la reducción del peroné se debe a la pérdida secundaria de la placa de crecimiento en su epífisis distal, ya que es bien conocido que el crecimiento longitudinal de un hueso largo es posible mientras se conserve una placa de crecimiento cartilaginoso (Reno, P. L., D. L. McBurney, C. O. Lovejoy, and W. E. Horton. 2006)

Todos estos descubrimientos y avances, se han llevado a cabo mediante una serie de técnicas  sofisticadas, que son empleadas en la Paleontología, para dar explicaciones a procesos moleculares, como son: análisis de manchas esqueléticas de los huevos fertilizados, inmunofluorescencia (para observar la expresión de marcadores moleculares de la maduración del cartílago), la hibridación in situ, tratamientos farmacológicos, estudio de especímenes fósiles, etc. (Streicher, J., and G. Muller. 1992)

En términos generales, a esta fusión ósea se la puede atribuir una explicación funcional clara, y es que el proceso de adaptación de las aves al vuelo, supuso cambios anatómicos importantes en estos animales, ya que se tuvo que tender a una disminución del peso corporal, con el objetivo de hacerlas más ligeras y facilitar la capacidad de volar. Para ello, se desarrollaron estrategias como la aparición de sacos aéreos, de huesos huecos , o la fusión de distintos huesos, como es el caso del peroné y el tibiotarso, en los cuales nos hemos centrado más especialmente. Todo esto, teniendo en cuenta que los huesos de las patas de las aves son los que representan un mayor porcentaje en peso dentro de su cuerpo, y por lo tanto cabe esperar una progresiva evolución de los huesos de sus patas encaminada hacia estructuras y cada vez más ligeras.

REFERENCIAS:
Archer, C. W., A. Hornbruch, and L. Wolpert. 1983. Growth and morphogenesis of the fibula in the chick embryo. J. Embryol. Exp. Morphol. 75:101–116.

Crombrugghe, B., V. Lefebvre, and K. Nakashima. 2001. Regulatory mechanisms in the pathways of cartilage and bone formation. Curr. Opin. Cell Biol. 13:721–728.

Johnson, M. L. 1933. The time and order of appearance of ossification centers in the albino mouse. Am. J. Anat. 52:241–271.

Mayr, G., B. Pohl, and D. S. Peters. 2005. A well-preserved Archaeopteryx specimen with theropod features. Science 310:1483–1486.

Owen, R. 1866. On the anatomy of vertebrates: Birds and mammals. Longmans, Green and Co., Lond.

Reno, P. L., D. L. McBurney, C. O. Lovejoy, and W. E. Horton. 2006. Ossification of the mouse metatarsal: differentiation and proliferation in the presence/absence of a defined growth plate. Anat. Rec. A Discov. Mol. Cell. Evol. Biol. 288A:104–118.

Streicher, J., and G. Muller. 1992. Natural and experimental reduction of the avian fibula: developmental thresholds and evolutionary constraint. J. Morphol. 214:269–285.

Vortkamp, A., K. Lee, B. Lanske, G. V. Segre, H. M. Kronenberg, and C. J. Tabin. 1996. Regulation of rate of cartilage differentiation by Indian hedgehog and PTH-related protein. Science 273:613–622.

Zhou, Z., and F. Zhang. 2002. A long-tailed, seed-eating bird from the Early Cretaceous of China. Nature 418:405–409. 2003. Anatomy of the primitive bird Sapeornis chaoyangensis from the Early Cretaceous of Liaoning, China. Can. J. Earth Sci. 40:731– 747.

El fascinante mundo de los microfósiles marinos

"Tenga cuidado con las cosas pequeñas su ausencia o presencia pueden cambiarlo todo"

                Han Shan

Durante estos meses hemos recorrido parte de los océanos del Mesozoico y el Cenozoico acompañando a unos microorganismos marinos llamados cocolitóforos. En esta nueva entrega del blog nos sumergiremos de nuevo en el mar, recopilando todas las cosas que hemos podido aprender de ellos leyendo varios artículos sobre este tema. Así que de nuevo os invito a poneros las gafas y daros un chapuzón con nosotros.

Poneros las gafas que nuestra aventura por los mares del pasado comienza!

Un verdadero descubrimiento

Adentrándome en la búsqueda de un tema interesante y que se saliese un poco del topicazo de los dinosaurios, descubrí a los pequeños cocolitóforos. Algo totalmente desconocido para mí, y que captó mi atención de inmediato por saber que eran. A partir de tres entradas en el blog podría seguirles la pista por los diferentes artículos que se habían escrito este año de ellos. Dándoles de esta forma la oportunidad de darles a conocer a quien no supiera de su existencia.

Figura 1. Ejemplar de un cocolitóforo de la especie Emiliana huxleyi por microscopio de barrido

Si recordáis los cocolitóforos con organismos autótrofos unicelulares y flagelados; que pertenecen al filo Haptophyta, y que tuvieron su primer aparición en los océanos del Triásico hasta la actualidad. Están formados por varias placas calcáreas unidas entre sí, llamadas cocolitos, que dan forma a una esfera y resultan de gran importancia para su estudio. Tienen un modo de vida de es plantónico, es decir, que viven en suspensión y se desplazan a favor de las corrientes marinas; lo da trabajo a la investigación ya que pueden resultar de gran utilidad para la reconstrucción paleoceográfica y paleoecológica.

En las tres entradas hemos tocado tres temas diferentes, descubriendo a medida que pasaba el tiempo algo nuevo de ellos, en la primera entrada, Pequeños fósiles supervivientes, en la recorrimos las aguas de las costas de Japón para hacer una toma de contacto con estos organismos, y allí pudisteis descubrir como aún siendo tan pequeños, estos amiguetes fueron testigos y supervivientes de la temida extinción masiva del Cretácico-Paleógeno. En Navegando entre Cocolitóforos, nos sumergimos en las aguas del Cretácico, por los océanos Índico y Pacífico, para descubrir algunos de sus hobbies, era eutrofizar las aguas y provocar cambios en las condiciones del agua, lo que resultaba interesante ya que de este modo se podía hacer una reconstrucción paleo ocenografía de estos lares. Por último, en Cuestión de tamaño nos cuestionamos resolver la incógnita de por qué las placas de estos organismos podían cambiar de tamaño, a partir de un análisis biométrico de diferentes especies, dando por conclusión la importancia del tamaño.

De este modo comenzábamos el viaje submarino por el apasionante mundo de la micropaleontología y de las cosas pequeñas!

Micropaleontología: pasión por lo pequeño

No podríamos haber sabido nada de estos organismos sin la micropaleontología, que como su propio nombre indica en latín, es la ciencia que estudia los fósiles de tamaño muy pequeño (en su mayoría microscópico). Los fósiles que se estudian suelen ser organismos unicelulares procariotas (como las bacterias o las cianobacterias). Pero el estudio no pone límites y el origen de estos fósiles puede ser tanto continental, como es el caso de los pólenes y las esporas o como marino como es nuestro caso.

Video 1. Podreis ver la genial admiración de esta chica al contarnos que con los restos de estos microfósiles, podemos pintar en las pizarras. 

Su método de estudio, es igual de paciente que el que se realiza en Somosaguas, donde con brocha, cojín y capazo se van extrayendo los fósiles para su posterior estudio. En nuestro caso, tenemos un poco más de suerte y podemos estudiarlos de dos maneras diferentes. En primer lugar se puede realizar un estudio levígado, donde se lavan los sedimentos para separar los organismos de la matriz o bien si tenemos una roca bien consolidada realizar un corte fresco  y a partir de una lámina delgada poder ver su abundancia relativa.

Ejemplo de paleontólogo en el yacimiento de Somosaguas. Nunca hay que dejar de preguntarse que puede haber bajo nuestros pies!

La aplicaciones de la micropaleontología, son enormes, ya que como resalta Eustoquio Molina pueden ayudar a resolver problemas de sondeos y aplicaciones a la extracción de recursos energéticos. Pero yo voy a resaltar dos de las aplicaciones relacionadas con nuestros protagonistas y que hemos visto en las entradas, que son las paleocenografía y la palecología.

Bien hemos visto que siempre que se hace un estudio de este tipo era necesario conocer el tamaño de las placas que conforman a estos organismos y su abundancia, y dependiendo de su actual distribución han demostrado ser unos claros indicadores de las zonas en las que se encontraban.

• Paleocenografía, la importancia del tamaño en las placas de los cocolitóforos ha resultado ser de gran ayuda para conocer la distribución oceánica a partir del Triásico. Al moverse por la superficie del agua, las acumulación de sus placas resulta son muy útiles para reconstruir como fueron los océanos durante el Mesozoico y el Cenozoico.
• Dentro de la palecología también juegan un papel muy significativo, ya que como vimos en la primera entrada, al estar formados por carbonato cálcico son capaces de absorber CO₂ de la atmósfera, lo que proporciona información sobre posibles cambios climáticos. En resumen, que son unos grandes indicadores de la productividad, temperatura y condiciones del agua.

Mirando fuera del agua

Las pequeñas cosas pueden llegar hacer cosas grandes y estos acantilados con un ejemplo de ello! 

Si sacamos la cabeza fuera del agua podemos ver que estos organismos, no son sólo fósiles que nos guían a reconstruir la historia, sino que también son un claro ejemplo de hacer grandes cosas. Si viajamos hasta Dover, en Inglaterra, podremos ver sus fantásticos acantilados blancos, que a diferencia de muchos otros, están formados por los cocolitóforos; por la acumulación de millones y millones de placas a lo largo de millones de años, ¡Algo realmente emocionante! 

Para despedirme os invito a escuchar esta canción de Eric Johnson que lleva el nombre de estos acantilados. GEOLOGY ROCKS! 

Otras menciones especiales sobre estos organismos:

• Cocolitos en el mar
• Acidificación de los océanos

¿Que me aburro en tierra?, pues me voy al mar.

Quien iba a pensar que el hecho de que un reptil (por ahora desconocido), que vivía plácidamente en tierra, decidiera poner agua de por medio y se adentrara a los inmensos océanos, pudiera dar lugar a un gran linaje de reptiles marinos. Estos se convertirían en los depredadores más feroces que poblarían los océanos desde entonces.

Esto es lo que sucedió tras la extinción del Pérmico. Una extinción mortal para la mayoría de la vida terrestre, pero incapaz de apaciguar los instintos de supervivencia por parte de los reptiles terrestres y marinos, entre otros.

Los reptiles marinos tuvieron una lenta recuperación pero ya en el Triásico superior los océanos y mares ya contaban con una gran diversidad.

Pero, aunque no sepamos el tipo de reptil antecesor a estas formas marinas ¿De dónde vienen? ¿Cuál es su historia?

Los reptiles marinos pertenecen al clado de animales vertebrados Tetrapoda ya que presentan cuatro extremidades ambulatorias o manipulatorias.

 Son amniotas, clado de tetrápodos vertebrados  que se caracteriza porque el embrión desarrolla cuatro envolturas: el corion, el alantoides , el amnios y el saco vitelino, que recrean un medio acuoso en el que puede respirar y alimentarse. Esta es una adaptación evolutiva que permitirá la reproducción ovípara en un medio seco y terrestre. Se cree que los primeros amniotas surgirían en el Carbonífero cuyos linajes se fueron diferenciando, como Sauropsida (Fig.1). Su piel es dura y seca, suele estar cubierta de escamas y engloba a la mayoría de los reptiles y aves.



Figura 1. Cladograma esquematizado de reptiles

Una de las subclases de Sauropsida es Diapsida, caracterizada por presentar originariamente dos fosas temporales a cada lado del cráneo (aberturas del cráneo situadas detrás de las órbitas de los ojos) y que junto con los Sinapsida y Anapsida, forman los tres grandes linajes de amniotas, que divergieron durante el periodo del Carbonífero.

Llegamos así a una de las infraclases de Diapsida, Lepidosauromorpha. Incluye a aquellos diápsidos que son más cercanos a los lagartos, como Ichthyopterygia (Ichthyosaurs, Ophthalmosaurs…) Sauropterygia ( Nothosaurs, Plesiosaurs, Placodonto...) y Squamata (Mosasaurs, Iguania…).

El primer grupo de reptiles marinos que aparece en el Triásico Inferior es Ichthyosaurs (Fig 2), denominado como tal por Richard Owen en 1840. Se le asocia con los delfines actuales debido a su similar aspecto ya que también se desplazaban nadando mediante su cola, pero no solo por eso. También eran vivíparos como los delfines.



Figura 2. Ejemplo de Ichthyosaur
 

Se constituirán como los mayores depredadores hasta el Cretácico Medio debido a sus 15 m de longitud. Y como si fuera poco, eran grandes buceadores dotados de unos enormes ojos capaces de soportar grandes presiones (Ophthalmosaurs). Ahora entendemos por qué dominó durante todo el Triásico ¿no?

Este grupo convivió con Nothosaurs, un pequeño pero feroz reptil. Era un gran nadador y tenia dientes afilados como dagas. Pero no sería, ni mucho menos, un gran rival para Ichthyosaurs.

El segundo grupo fue Plesiosaurs (Fig.3) que utilizaba sus cuatro extremidades para desplazarse en el agua como si fueran remos. Esto contribuyó a que fuera el gran depredador marino del Jurásico permitiéndole ser un nadador genuino. Un claro ejemplo es Liopleurodon, un Plesiosaur de cuello corto pero con una capacidad de propulsión a la hora de emboscar a su presa. Por tanto nos encontramos ante otro gran depredador sin rival alguno, salvo otro Liopleurodon.
 

Figura 3. Ejemplo de Plesiosaur

También encontramos en este grupo a Elasmosaurs, un Plesiosaur de cuello mucho más largo y de una cabeza más pequeña en comparación con Kronosaurs (Fig.4).
Kronosaur tenía un cuello más corto pero una cabeza mucho más grande, es decir, era un Pliosaur.




Figura 4. Ejemplo de Kronosaur

El tercer y último grupo es Mosasaurs (Fig.5) que se desplazaba mediante un movimiento ondulante y vivió durante el Maastrichtiense en el período Cretácico. El gran depredador de esta época es el Prognathodon, un Mosasaur de gran tamaño. Pero, ¿de verdad fue el gran depredador?

Esto se pone en duda por el descubrimiento de dientes de una especie de tiburón de 7 metros en restos fósiles de Prognathodon. 



Figura 5. Ejemplo de Mosasaur

Mosasaur convive con Pleisosaur, pero éste deja de ser el principal depredador de la época porque se encuentra en inferioridad numérica.

Estos tres grupos fueron los dominantes de los océanos durante 180 Ma. Pero el linaje de los reptiles marinos no se queda ahí, abarca mucho más.

La transición de los reptiles al agua fue complicada, pero lo que no imaginamos son sus implicaciones. Durante el Mesozoico, cada especie fue capaz de desarrollar distintas estrategias para adaptarse a la vida acuática y como no, para convertirse en el más fuerte. Por ejemplo, el tamaño del morro en Ichthyosaurs, caracterizaba el modo de captura y el tamaño de presas (como puedes ver en Diferenciación entre especies de Ictiosaurus: Una cuestión de morros). La locomoción acuática en Plesiosaurs dio lugar a diferentes estilos de natación (Viaje al centro de la Tierra: Plesiosaurus, el depredador marino del Cretácico). El hecho diferenciador de salir a tierra a desovar o por contra dar a luz en el agua (de forma similar a los mamíferos acuáticos actuales), se apunta gracias al descubrimiento de restos de neonatales de individuos precoces como en "Cariño, ¿Dónde pusistes los huevos?": Una nueva hipótesis sobre el nacimiento de los pequeños mosasaurs.

Estas características provocaron una gran diversificación de reptiles marinos adaptados a un nicho ecológico en función de las presas que pudieran capturar, de las profundidades a las que pudieran llegar, etc…

Incluso las relaciones tróficas dadas entre estas especies de reptiles con el resto de habitantes de los océanos hicieron posible la repoblación y recuperación de cadenas tróficas, actuando así en el ciclo de nutrientes y volviendo a dar vida a un planeta desfallecido tras la masiva extinción Pérmica ("Come y calla". Estrategias de alimentación en los reptiles marinos).

A finales del Cretácico, miles de años de recuperación por parte de las especies, se ven truncados por la extinción que marcó la transición al Paleógeno. Hace 65 Ma muchas familias de braquiópodos y esponjas se extinguen, los ammonites de concha dura desaparecen y el plancton, primordial en la cabeza alimenticia del océano, se ve fuertemente afectado.

Y como todo, los reptiles marinos del Mesozoico también llegaron a su fin junto con los dinosaurios.

Lo que en principio me llamo la atención fue la aparente complejidad evolutiva de los reptiles marinos. Me parecía interesante como el instinto de supervivencia se abre camino ante todas las dificultades. Tras una extinción masiva estos supervivientes natos tienen que buscarse la vida, nunca mejor dicho, en un medio totalmente nuevo para ellos, y colocarse en lo alto de la cadena trófica (como los grandes).

Como idea final creo que el gran Charles Darwin no hubiera tenido mucho problema a la hora de elaborar sus teorías acerca de la selección natural si en lugar de tener a mano pinzones de las Galápagos hubiera conocido a nuestros amigos los reptiles marinos.

Para saber más...

Evolución en tetrápodos marinos.

En el siguiente gráfico se muestra una visión de la evolución tetrápodos marinos.

Los círculos señalan las invasiones iniciales de grupos de tetrápodos marinos. Los linajes extintos se indican con círculos blancos y los existentes en círculos sólidos, (amarillo - anfibios, reptiles -verdes, azules - pájaros, rojo - mamíferos). La curva del diagrama superior muestra la riqueza fósil de tetrápodos marinos a través del tiempo.
Dibujos esquemáticos de las extremidades demuestran extremidades anteriores hidrodinámicas convergentes en los tetrápodos marinos (de arriba abajo): León de mar, ballenas, pingüinos, tortugas marinas, Mosasaur, Ichthyosaurs . (Ma, hace millones de años). 

Encontrado el eslabón perdido.
En Anhui, China, un equipo de investigadores encuentran los restos de un reptil marino que se desplazaba tanto en tierra como en agua. Este individuo fue denominado como  Cartorhynchus Lenticarpus  y podría ser la muestra de la transición de los reptiles terrestres a marinos.
Sus aletas flexibles le permitirían arrastrarse por tierra y sus extremidades cortas y fuertes le darían la fuerza suficiente para nadar, pero sin grandes alardes.
Este descubrimiento podría aportar información sobre lo acontecido tras la extinción y que ocurrió con Ichthyosaurs hace 252 Ma.

http://www.nationalgeographic.es/noticias/primer-ictiosaurio-anfibio-noticia-utm-source-yhoo-utm-medium-partner-utm-campaign-yhoo

Un punto azul pálido

Nuestra Última Nube de Palabras 

Imagen 1. Fotografía de la Tierra realizada por la Sonda Voyager 1 en 1990 cuando se encontraba a 6000 millones de kilómetros de distancia de nuestro planeta. Actualmente está a más de 15000 millones de kilómetros de distancia, más que cualquier aparato construido jamás por el hombre explorando los confines del Sistema Solar. Esta foto es mítica y se conoce como “Un Punto Azul Pálido”: Es la foto más lejana tomada nunca de nuestro planeta y sobre ella el célebre divulgador Carl Sagan hizo una preciosa reflexión que quiero compartir hoy con vosotros.

Desde este lejano punto de vista, la Tierra puede no parecer muy interesante. Pero para nosotros es diferente. Considera de nuevo ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestra casa. Eso somos nosotros. Todas las personas que has amado, conocido, de las que alguna vez oíste hablar, todos los seres humanos que han existido, han vivido en él. La suma de todas nuestras alegrías y sufrimientos, miles de ideologías, doctrinas económicas y religiones seguras de sí mismas, cada cazador y recolector, cada héroe y cobarde, cada creador y destructor de civilizaciones, cada rey y campesino, cada joven pareja enamorada, cada madre y padre, cada niño esperanzado, cada inventor y explorador, cada profesor de moral, cada político corrupto, cada “superestrella”, cada “líder supremo”, cada santo y pecador en la historia de nuestra especie ha vivido ahí —en una mota de polvo suspendida en un rayo de sol.

La Tierra es un escenario muy pequeño en la vasta arena cósmica. Piensa en los ríos de sangre vertida por todos esos generales y emperadores, para que, en gloria y triunfo, pudieran convertirse en amos momentáneos de una fracción de un punto. Piensa en las interminables crueldades cometidas por los habitantes de una esquina de este pixel sobre los apenas distinguibles habitantes de alguna otra esquina. Cuán frecuentes sus malentendidos, cuán ávidos están de matarse los unos a los otros, cómo de fervientes son sus odios. Nuestras posturas, nuestra importancia imaginaria, la ilusión de que ocupamos una posición privilegiada en el Universo... Todo eso es desafiado por este punto de luz pálida. Nuestro planeta es un solitario grano en la gran y envolvente penumbra cósmica. En nuestra oscuridad —en toda esta vastedad—, no hay ni un indicio de que vaya a llegar ayuda desde algún otro lugar para salvarnos de nosotros mismos.

La Tierra es el único mundo conocido hasta ahora que alberga vida. No hay ningún otro lugar, al menos en el futuro próximo, al cual nuestra especie pudiera migrar. Visitar, sí. Colonizar, aún no. Nos guste o no, por el momento la Tierra es donde tenemos que quedarnos. Se ha dicho que la astronomía es una experiencia de humildad, y formadora del carácter. Tal vez no hay mejor demostración de la locura de la soberbia humana que esta distante imagen de nuestro minúsculo mundo. Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos los unos a los otros más amable y compasivamente, y de preservar y querer ese punto azul pálido, el único hogar que siempre hemos conocido.

Carl Sagan, 1994

Os dejo también el video que hizo Carl Sagan de esta fotografía para su mítica serie Cosmos con música del magnífico compositor griego Vangelis

• Del Mito a la Ciencia.

A lo largo de la historia del pensamiento humano han resultado dominantes las ideas que situaban a nuestro planeta en el centro del Universo y al ser humano como el soberano del mismo. Para nosotros habría sido creada la tierra, sus animales y todo lo que la rodeaba. 

Superar la perspectiva antropocéntrica que nos ha acompañado durante milenios ha resultado un proceso lento y costoso, a lo largo del cual los científicos han debido luchar contra prejuicios, mitos, supersticiones y la persecución de los que no estaban interesados en que nada cambiase.

Imagen 2. En el centro del Universo, la Tierra. En el centro de la Tierra, el Hombre. Eliminar la idea del Antropocentrismo de la cosmovisión de la gente ha sido una tarea ardua que ha requerido (Y sigue requiriendo) cientos de años 

Conforme la ciencia iba avanzando, la civilización occidental tuvo que enfrentarse a una serie de curas de humildad que nos pondrían en el lugar que de verdad nos correspondía en el universo.

• Primero toco descubrir en el siglo XVI que la Tierra era un planeta más que giraba en torno a una estrella. Aunque durante muchos años se desplazaría el centro del universo de la Tierra al Sol, el varapalo ya fue importante.

Imagen 3. Las Teorías Heliocéntricas le pudieron salir muy caro a Copérnico que estuvo a punto de ser ajusticiado por el tribunal de la Inquisición por proponer una herejía como que el Sol era el centro del Universo. Fue obligado a retractarse. Peor suerte corrió Giordano Bruno que llegó a proponer que el Sol no sería sino una estrella más en el firmamento. Sus ideas no gustaron nada a la Iglesia que lo quemó vivo en Roma en 1700.

• A continuación se comprobó que el Sol no era tampoco el centro de nada. La tierra no era más que el planeta pequeño de una estrella mediana en un Sistema Solar periférico en una de las miles de millones de galaxias que componían el Universo. En verdad nuestro planeta no era nada.

Imagen 4. Hemos averiguado que vivimos en un insignificante planeta de una triste estrella perdida en una galaxia metida en una esquina olvidada de un universo en el que hay muchas mas galaxias que personas (Carl Sagan)

• Descubrir el tiempo profundo fue algo que también causó vértigo en un principio. La transición entre el mundo bíblico de 6000 años y el mundo “real” con miles de millones de años de antiguedad no hizo sino demostrarnos hasta que punto la historia humana era una minucia en comparación con la historia de la tierra.

Imagen 5. Para un ser humano que con suerte puede aspirar a vivir 100 años es difícil imaginarse escalas de tiempo de miles de millones de años. Por eso en la segunda mitad del siglo XX se popularizaría el famoso "Calendario Cósmico" que resumía en un año toda la historia del Universo. El Ser Humano no habría aparecido hasta los últimos segundos de la medianoche del 31 de Diciembre. Esto muestra hasta que punto nuestra "Gloriosa Historia" es insignificante 

Pero todavía quedaba lo más importante. La Tierra podría ser un planeta diminuto en el seno de un Universo inconmensurable con una historia demasiado larga como para ser concebida por el ser humano, pero nosotros seguíamos siendo los reyes de la vida. El ser humano era el cúlmen de la creación, en un planeta ridículo tal vez, pero el mejor de entre todas las especies. ¿Seguro?

La última frontera caería en 1859 con la publicación de El Origen de las Especies de Darwin. Ver que estábamos emparentados con todos los seres vivos del mundo fue algo muy difícil de tragar para muchos. El avance de la genética durante el siglo XX confirmaría los peores temores de muchos: El Ser Humano era igual a un chimpancé en un 99% de su código genético y a un plátano en un 50%

Imagen 6. Asumir que la mitad de nuestro código genético es igual al de un plátano requiere un fuerte ejercicio de imaginación y de humildad que a mucha gente le costó y le sigue costando aceptar.

Imagen 7. Después de publicar el Origen de las Especies, Darwin tuvo que soportar los insultos y las mofas de toda un sector de la sociedad que se mostraba incrédula ante la idea de compartir el pasado con seres como los simios. Afortunadamente tuvo también muchos apoyos. ¿Os imaginais que habría pasado si esta teoría se hubiese publicado en la España de Isabel II?

Es por todo esto que considero vital la labor de divulgación científica. El Ser Humano ha creado una sociedad donde él es el centro de todo. Rodeados de música, leyes, literatura, películas y grandes construcciones a muchos se les olvida (Y otros directamente no lo saben) cual es nuestro verdadero lugar en el universo: No conocer el funcionamiento de la naturaleza y considerar que el hombre es el centro de todo nos lleva a actitudes inverosímiles como la destrucción del medio ambiente o la explotación a gran escala de los recursos naturales. En ese sentido la ciencia actúa como contrapeso: Conocer el mundo en el que vivimos nos permite mirarlo de otra manera y tener una actitud más responsable y respetuosa con unos entramados que llevan funcionando miles de millones de años antes de que nosotros llegásemos.

La Paleontología es una de las disciplinas científica que nos permite asomarnos al pasado y comprender la historia del planeta que hoy por hoy es nuestro único hogar. Y es que el pueblo que no conoce su pasado está condenado a repetir sus errores. Tal vez no conocer la historia de la tierra no vaya a hacer que aparezca un nuevo Reich Alemán pero no conocer el mundo en el que vivimos si puede tener unas consecuencias muy negativas.

"Justo antes de la extinción Pérmica-Triásica que aniquiló al 96% de las especies del planeta un intenso vulcanismo emitió 2,4 gigatoneladas de carbono a la atmósfera durante cientos de años. Esta situación generó un fuerte cambio climático e indujo una importante acidificación de los mares que tendría como resultado la práctica desaparición de la vida en la Tierra. Actualmente estamos emitiendo más de 10 gigatoneladas de carbono al año" Ahí está una de las evidencias de como la Paleontología es vital para conocer las consecuencias de nuestros actos.

Imagen 8. ¿Estamos provocando una catástrofe ambiental? Lo triste de todo esto es que aunque la respuesta fuese afirmativa una gran parte de la población seguiría sin saberlo y mucho menos aun de saber que en el pasado ya se habían producido grandes catástrofes. La divulgación científica es básica para concienciar a la población de hasta que punto es importante no destruir nuestro planeta.

No todo el mundo tiene que ser científico para tener esta visión. Es ahí donde entra la divulgación científica. Vivimos en un país con muy poca tradición científica donde seguimos asociando el nivel cultural de una persona a sus conocimientos de historia, literatura o política, y esto se ve reflejado en el claro menosprecio que tienen los gobiernos de todos los colores hacia la ciencia, que consideran la Investigación más un complemento innecesario que una inversión completamente necesaria para que un país sea próspero y mejor. En este contexto la labor de la divulgación se hace más importante todavía ya que recae sobre ella el concienciar y educar a la población de lo importante que es la ciencia y lo fundamental que es que se le apoye desde todos los ámbitos. En ese sentido me agrada mucho ver como nuestro blog se acerca a las 20.000 visitas y entre todos hacemos posible con nuestra pequeña aportación que la gente se acerque al mundo científico un poco más.

Imagen 9. Cuando te das cuenta del valor de la vida, uno se preocupa menos por discutir sobre el pasado, y se concentra más en la conservación para el futuro. Esta frase fue pronunciada por Dian Fossey, que pasó gran parte de su vida luchando por la pervivencia de los Gorilas de Montaña en las Montañas Virunga de Rwanda. Google le dedicó un doodle en su 82 cumpleaños. Para defender a los gorilas se enfrentó a los cazadores furtivos y a las autoridades de Rwanda que veían en su activismo una barrera para convertir en parque en algo más productivo que una simple reserva. Para que la gente valore hasta que punto es importante proteger la biodiversidad es fundamental que entiendan que la aparición de una especie es un proceso único e irrepetible y que su pérdida por causas completamente evitables como son los ataques humanos es una auténtica tragedia.

• Vida y Muerte: La Evolución de la Vida en la Tierra.

Desde que la vida surgió en nuestro planeta hace miles de millones de años todo tipo de organismos han poblado los continentes y los océanos. Lejos de ser un ente estático la vida ha estado en permanente cambio durante todo este tiempo. Durante millones de años han aparecido y perecido millones de especies. Algunos órdenes han llegado a dominar los mares, otros los continentes y otros el planeta entero, pero nunca de forma perpetua, porque siempre ha habido algo que ha acabado de alguna manera  u otra con su reinado: Una catástrofe, la brutal competencia de otros taxones cada vez más pujantes o simplemente el paso del tiempo.

Puede parecer que todos estos cambios en la vida de la tierra han sido lentísimos y se han demorado durante millones de años. Generalmente si, pero no siempre. Desde que aparecieron los conocidos como animales superiores en la Revolución Cámbrica hace 542 millones de años nuestro planeta ha sufrido 5 procesos de extinción masiva que lo cambiaron todo. En apenas unos pocos miles o millones de años una mortandad inusitada cambiaría la vida de nuestro planeta para siempre. Estos procesos, lejos de ser algo negativo serían el punto de partida para que nuevos taxones se lanzasen al dominio de los ecosistemas vacíos: El resultado sería que después de estas extinciones la vida cambiaría completamente.

En torno a estos procesos de extinción he querido enfocar mis entradas del blog. Porque considero que estas 5 grandes catástrofes cambiaron completamente la vida en la tierra, y quien sabe como podría ser nuestro planeta si los dinosaurios o los trilobites nunca se hubiesen extinguido.

He realizado 4 entradas. 3 de ellas han tenido que ver con las extinciones en si: He localizado artículos publicados en 2015 acerca de estos eventos y me he puesto a escribir y traducir para que esos artículos científicos a veces tan incomprensibles lleguen a tanta gente como sea posible. Me ha sorprendido mucho ver como a día de hoy muchas de estas extinciones aun siendo conocidas tenían grandes lagunas de información.

Aquí os dejo una pequeña enumeración de mis tres entradas por si algún despistado se ha olvidado de leerlas.

• Más allá del Cráter de Chicxulub: Los Traps del Decán y su Influencia en el Límite K-T. Si alguna extinción llama la atención al público en general esa es la que acabó con los dinosaurios (No avianos). Encontré un artículo muy interesante que cuestionaba la hasta ahora innegable teoría del meteorito propuesta por los Álvarez. Me pareció curioso y bastante bien argumentado como en ese artículo se cuestionaba que un solo meteorito pudiese haber desencadenado una debacle ecológica de semejante envergadura, y que era necesario buscar acontecimientos complementarios que también hubiesen influído en esta gran extinción. Consideré al hacer el artículo que también era importante mostrar a la gente que aquí no solo se extinguieron los dinosaurios, sino otros taxones tan relevantes como los ammonoideos entre otros.

• Link de la Entrada: http://paleontologia-y-evolucion-ucm.blogspot.com.es/2015/03/un-paso-mas-alla-del-crater-de.html

Imagen 10. ¿Puede explicar el impacto de un meteorito explicar por si solo la desaparición de faunas enteras que dominaron la tierra durante millones de años? Estudios recientes empiezan a cuestionar esta teoria. 

• El Hundimiento: Desentrañando la Extinción Permo-Triásica. Después de hablar de la extinción más popular me propuse tratar la más importante. A pesar de que aniquiló a un 96% de las especies del planeta esta extinción no goza ni de lejos de tanto prestigio y reconocimiento como el Límite K-T. Es posible que los trilobites no sean tan atractivos como los dinosaurios pero lo que si es cierto es que si una extinción tuvo impacto sobre la vida en la tierra fue esta. A pesar de que se conocían las devastadoras consecuencias que había tenido la extinción Permo-Triásica sobre la vida en la tierra las causas que la habían generado todavía eran motivo de debate, por eso el artículo que encontré de unos investigadores que afirmaban que una acidificación del océano podría haber causado la gran extinción me generó un gran interés. Para acercar más esta extinción tan importante al resto de la gente añadí también todas las causas que se venían barajando hasta el momento para justificar la gran extinción.

• Link de la Entrada: http://paleontologia-y-evolucion-ucm.blogspot.com.es/2015/05/el-hundimiento-desentranando-la.html

Imagen 11. A pesar de no ser especialmente conocida entre los no científicos, Los Ecosistemas de la Tierra, sobre todo los marinos, que habían alcanzado un alto nivel de complejidad a lo largo del Paleozoico, quedaron completamente desmantelados tras la Gran Extinción Permo-Triásica. No sería hasta muchos millones de años después que la tierra recuperaría una biodiversidad igual de rica que la extinción

• La Extinción Desconocida: Los Mares de la Muerte del Triásico. Para acabar mi viaje por el mundo de las extinciones masivas quise centrarme en la que es probablemente la extinción más desconocida de las 5: La Extinción Triásico-Jurásico. Lo quise así para demostrar a la gente que el Mesozoico no fue una época estable dominada por los dinosaurios, sino que en el Triásico había otros clados como los Crurotarsos (Reptiles emparentados con los cocodrilos) que dominaban el planeta y que la extinción en cuestión y la consiguiente decadencia de estos taxones sería lo que posibilitaría de verdad el ascenso de los dinosaurios. Por falta de tiempo no he tenido la oportunidad de hacer dos entradas más refiriéndome a las extinciones del Paleozoico así que en esta última entrada hice una pequeña reseña de las dos extinciones que me faltaba por tratar: La del Ordovícico Silúrico y la del Devónico Superior.

• Link de la Entrada: http://paleontologia-y-evolucion-ucm.blogspot.com.es/2015/06/la-extincion-desconocida-los-mares-de.html

Imagen 12. Representación artística de la Gran Extinción del Triásico-Jurásico 

¿Y eso es todo? ¡No!. Muchas veces cuando hablamos de extinciones y debacles ecológicas asumimos que los animales son los únicos seres que pueblan este planeta y que a los demás grupos que no sean animales todo les afecta de la misma manera que a ellos y esto no es así. Es por eso que mi última entrada, que por motivos de publicaciones subí en segundo lugar, trato precisamente de eso, de como otros grupos, en este caso las plantas, se han ido enfrentando a las catástrofes a lo largo de la historia. En mi artículo Un viaje a los Bosques del Pasado quise remarcar como las plantas no tienen ni de lejos tasas de extinción tan altas como las especies del reino animal.

Me sorprendió mucho observar que las plantas habían hecho auténticas transiciones florísticas a lo largo de la historia sin que eso implicase la aniquilación de los grupos anteriores. ¿Había habido cambios? Por supuesto pero de una manera muy diferente. Me pareció muy interesante ver como las plantas sobrellevaban bastante bien las extinciones y como unos órdenes se sucedían a otros a la hora de formar grandes bosques. Y un artículo tan interesante merecía sin duda la pena ser contado

Imagen 13. Aunque parezca increíble, durante el Carbonífero especies gigantescas de helechos formaron grandes bosques. Posteriormente serían relegados por las Gimnospermas y finalmente por las Angiospermas, pero esta sucesión no se debería a que los helechos fueron casi aniquilados en una extinción como pasa en el mundo animal, sino a un simple cambio florístico que favoreció a estas otras ramas. Eso no ha evitado que siga habiendo helechos en la actualidad

• Link de la Entrada: http://paleontologia-y-evolucion-ucm.blogspot.com.es/2015/04/un-viaje-por-los-bosques-del-pasado.html

Y esto es todo amigos. Aquí acaba nuestra aventura. Espero que estas entradas sobre las grandes catástrofes ecológicas de la Tierra os hayan servido para ver a nuestro planeta de otra manera. Os hayan hecho comprender que todo cambia, a veces muy lentamente y otras veces a una velocidad pasmosa pero que en definitiva nada permanece igual. Si alguien ha aprendido algo de estas entradas me doy por satisfecho y espero que alguien recoja mi testigo y el año que viene siga investigando sobre esas grandes extinciones que cambiaron el mundo.

Hasta siempre queridos lectores! Espero que la huella del conocimiento que habéis adquirido con estas entradas permanezca siempre en vuestros corazones

Gracias por todo, Pablo Forjanes. Cualquier cosa que queráis comentar no tengáis ninguna duda en hacerlo.

Coprolitos. Around the world

En nuestra última entrada fuimos testigos de como nuestros pequeños amigos acudieron al rescate de unos pobres arqueólogos chinos, hoy, vamos a proseguir con una nueva jornada de apreciación por los coprolitos un poco más cerca de casa, y es que después de haber pasado por China y Brasil, va a haber quien se piense que en Europa la única mierda fosilizada que hay es la que nos gobierna, de modo que, en esta ocasión, y después de haberme maravillado leyendo el artículo First record of a vertebrate coprolite from the Upper Cretaceous (Maastrichtian) Chalk of Stevns Klint, Denmark (J.Milán et al., 2015) pondremos el tren de lo escatológico rumbo a Escandinavia para contar la historia de Thorbjørn Madsen, un geólogo aficionado, y de por qué uno de sus hallazgos acabó siendo declarado Tesoro Nacional y guardado en la colección del Museo de Historia Natural de Dinamarca, empezamos.

Maneras de vivir

El origen de la mayoría de los filos y clases animales durante la explosión Cámbrica ha planteado una hipótesis en la que la mayoría de modos de vida animal aparecieron con los propios seres vivos durante el Cámbrico. Sin embargo, está hipótesis no se sustenta, y es necesaria una evaluación de los hechos para conocer cuál podría haber sido la realidad entre la diversificación temprana de los animales y sus maneras de vivir, tratada en el artículo de Knope, Frishkoff y Payne, "Limited role of functional differentiation in early diversification of animals". 

La desaparición de los Ammonites de la Antártida

“En la Antártida sólo hay hielo”, unas cuantas familias de pingüinos y  algunas focas.

Más allá de lo que pueda parecer, este es un continente con una gran diversidad faunística, estando sus aguas pobladas por el mayor número de ballenas azules (Balaenoptera musculus) del planeta. Incluso viajando unos cuantos millones de años atrás en el tiempo, la Antártida ha sido hogar de muchos animales ya extintos hoy en día.

Figura 1: Pygoscelis adeliae vs. Pygoscelis adeliae

Un Viaje por los Bosques del Pasado

• Introducción: Extinciones ¿Crisis u Oportunidad?

¿Cómo eran los bosques de la tierra hace millones de años? Aunque parezca mentira, la evolución de las plantas sigue siendo a dia de hoy una de las grandes lagunas de la paleontología moderna a pesar de que los científicos llevan siglos investigando sobre tema (Darwin, 1859): Los restos vegetales se suelen preservar bastante mal y es muy difícil hacer reconstrucciones de calidad por lo extremadamente sesgado que está el registro fósil de las plantas. Lo único que sabemos es que los bosques del pasado estaban poblados por plantas muy diferentes a las actuales, pero ¿Cuándo surgieron los diferentes grupos de plantas? ¿Han dominado siempre las mismas plantas que ahora los ecosistemas terrestres o ha ido habiendo una sucesión entre diferentes grupos dominantes? ¿Cómo han afectado las grandes extinciones planetarias a las plantas?. Estás son solo algunas de las preguntas a las que intentaremos dar respuesta en esta entrada que espero que sea lo más amena posible.

Imagen 1. Un bosque templado caducifolio típico en la actualidad. Esta imagen representa lo que todos nosotros tenemos en la cabeza a la hora de pensar en un bosque, pero ¿Cómo serían los bosques de la tierra en el pasado?

Una de las cosas que si sabemos es que cinco grandes extinciones han asolado a nuestro planeta a lo largo de su historia (Imagen 2) (Raup et al, 1982). Algunas han sido más grandes y otras más pequeñas, y las causas que las provocaron fueron también muy diferentes para cada una de ellas. A pesar de todo, todas tienen algo en común: Han producido inmensos  cambios en las comunidades biológicas de la Tierra, pero ¿Han afectado a todos los seres vivos, animales y plantas, por igual? 

Imagen 2. Pequeño cuadro resumen de las 5 grandes extinciones que ha sufrido la Tierra a lo largo de su historia. El Porcentaje de especies extintas hace referencia a todos los seres vivos.

Un reciente estudio llevado a cabo por la Universidad de Gotemburgo (Suecia) y publicado en la prestigiosa revista inglesa de Botánica “New Phytologist” ha demostrado que plantas y animales han tenido comportamientos muy diferentes a lo largo de la historia a la hora de enfrentarse a las crisis desencadenantes de las grandes extinciones.  Para comprender los mecanismos de radiación de las plantas, los científicos han usado complejos métodos estadísticos que han servido para mejorar la comprensión que se tenía hasta hace poco de como eran los bosques en el pasado

Desde que las plantas colonizaron el medio terrestre hace más de 420 millones de años han jugado un papel esencial en la configuración de los ecosistemas terrestres y la colonización de casi todos los rincones del planeta. En este tiempo se han tenido que enfrentar, como el resto de los seres vivos, a grandes extinciones que han afectado severamente a su biodiversidad y distribución. 

Inevitablemente pensamos en las extinciones como grandes catástrofes capaces de acabar con miles de especies: Esta concepción es válida para los diferentes grupos de animales pero no lo es para las plantas. El estudio de la Universidad de Gotemburgo pretende precisamente hacernos ver como las plantas han sido excepcionalmente resistentes a la hora de enfrentarse a las grandes extinciones y presentan una y otra vez a lo largo de la historia tasas de supervivencia muy superiores a las del reino animal. Esto no quiere decir que las extinciones globales hayan pasado inadvertidas para los distintos grupos de plantas sino que tenemos que entenderlas de otra manera.

Mientras en el caso de los animales, las grandes extinciones han supuesto por lo general la debacle de un grupo dominante para dar paso a otro (En el Límite K-T el hundimiento de los reptiles permitiría el posterior predominio de los mamíferos durante el Cenozoico) en las plantas las cosas no funcionan así: Las grandes extinciones no acarrean necesariamente la desaparición de muchas especies. Unas familias de plantas soportan la extinción mucho mejor que otras y mientras algunas si que sufren una drástica reducción en el número de especies otras pueden llegar a vivir auténticas expansiones durante las extinciones: Se produce por tanto un cambio florístico, en el que unas familias sustituyen a otras como las principales formadoras de paisajes motivado más por un cambio en el número cuantitativo de especímenes de una familia que en la desaparición de muchas especies de la misma.

El artículo de la Universidad de Gotemburgo analiza como a lo largo de la historia de la tierra diversas familias de plantas han ido dominando los ecosistemas terrestres y como las extinciones globales han influido en estos grandes cambios en los bosques que poblaban la tierra del pasado.

Para quienes os queráis leer el artículo completo aquí os adjunto el link: “Revisiting the origin and diversification of vascular plants through a comprehensive Bayesian analysis of the fossil record” by Daniele Silvestro, Borja Cascales-Minana, Christine D. Bacon, and Alexandre Antonelli (Department of Biological and Environmental Sciences, University of Gothenburg, Published by New Phytobiologyst Journal, Oxford (UK) 26th of January of 2015) http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13247/full

• Método de Trabajo y Objetivos

La historia de la tierra se ha dividido en etapas atendiendo en gran medida a los animales que dominaron las mismas, y la división entre ellas, que suele coincidir en muchos casos con grandes extinciones, se sitúa en las grandes inflexiones en las que unas faunas dominantes dan paso a otras. Puede parecer un criterio algo “Zoocéntrico” pero lo cierto es que con las plantas existe una división similar que divide la historia de la tierra en 5 grandes eras en función de las plantas que dominaron los ecosistemas (Imagen 3) (Cleal et al, 2014)

Imagen 3. Pequeño cuadro resumen de las 5 grandes eras botánicas de la tierra. En cada una de estas eras un gran grupo de plantas dominó los ecosistemas terrestres

A pesar de estos estudios previos, pocas investigaciones en profundidad se han hecho sobre el origen y la radiación de estos grupos: La investigación de la Universidad de Gotemburgo busca precisamente eso, dar a estas divisiones espaciales una base estadística mucho más importante. Hasta hace poco se usaban los fósiles para reconstruir ecosistemas del pasado: El primer y el último fósil encontrado representarían la existencia en el tiempo de una especie. Este método como es evidente tiene un margen de error muy acusado ya que el registro fósil conocido es bastante incompleto y en el caso de las plantas, más todavía. Para intentar solucionar este problema los investigadores de la Universidad de Gotemburgo recurrieron a una avanzada técnica estadística Bayesiana (Silvestro et al, 2014 b & a) que eliminaba estas incertidumbres (El funcionamiento de este método no es lo que pretendemos explicar, no obstante, si tenéis curiosidad por saber como funciona tenéis en la bibliografía el trabajo de Daniele Silvestro que explica el funcionamiento del mismo). 

Dada la vastedad de plantas conocidas y la complejidad del registro fósil botánico, donde muchas veces algunas especies están definidas por un único fósil, el estudio se centra única y exclusivamente en las plantas terrestres y más concretamente en los tres grandes grupos que forman las plantas terrestres (Cleal et al, 2012): Las Plantas con Esporas (Fundamentalmente helechos aunque también otros grupos menores), Las plantas con semilla y sin flor (Gimnospermas) y Las plantas con semilla y con flor (Angiospermas). Por este mismo motivo la extinción del Ordovícico-Silúrico, anterior a la aparición de las plantas terrestres no sería tenida en cuenta en el estudio.

Imagen 4. Helecho, uno de los ejemplos clásicos de planta con esporas

Imagen 5. Pino, uno de los ejemplos más famosos del grupo de las Gimnospermas, plantas con semillas pero sin flores.

Imagen 6. Un cerezo en floración. Las flores son la característica más destacada del grupo de las Angiospermas

El objetivo del estudio sería triple: 

• Conocer las tasas de aparición y extinción de los tres grandes grupos de plantas vasculares.

• Evaluar el efecto de las grandes extinciones tanto en la aparición como en la extinción de plantas

• Determinar la edad origen de los tres grandes grupos de estudio.

• Resultados

Los científicos de Gotemburgo usaron 22.415 muestras de plantas asignadas a 443 géneros de los cuales 263 estarían extintos y 180 seguirían existiendo. A pesar de que actualmente hay un dominio innegable de las angiospermas en los ecosistemas tanto en número de géneros como en términos puramente numéricos los datos mostraron una distribución muy curiosa:

Imagen 7. Las angiospermas solo representaban un 32% de los ejemplares del registro, cuando actualmente suponen más del 80% de las plantas terrestres desde un punto de vista cuantitativo. Esta sería la primera evidencia de que en el pasado las gimnospermas y las plantas con esporas serían mucho más relevantes que en la actualidad

Los resultados del estudio de la Universidad de Gotemburgo mostraron los resultados desarrollados a continuación Para hacer la información más completa nos apoyaremos en una serie de gráficos creados por la propia universidad. Cada grupo de plantas tiene tres gráficos: El azul muestra las tasas de aparición de nuevas especies de modo que cuanto más altas sean más se estará diversificando esa familia en un momento dado del pasado. El gráfico verde muestra las tasas de extinción y finalmente el gris es un promedio entre los dos anteriores: Si tenemos valores positivos significa que surgen más especies de las que desaparecen mientras que si los valores son negativos habrá más extinciones que aparición de especies. De igual manera adjuntamos un gráfico relacionado con la aparición de cada grupo: Aunque es muy difícil dar una fecha exacta, usando cálculos estadísticos se puede dar un intervalo en el que se cree surgió el grupo en cuestión.

• Las plantas con esporas dominaron los paisajes de gran parte del Paleozoico. Este grupo aparecería a principios de la era primaria (Durante el Ordovícico, hace aproximadamente 423 millones de años de acuerdo con el estudio de la Universidad de Gotemburgo- Figura 9) y tendría una gran expansión durante todo el Paleozoico y principios del Mesozoico. Desde entonces la tasa de aparición de especies se ha mantenido muy estabilizada. Este grupo se vio tremendamente afectado por las grandes extinciones de finales del Devónico, el Pérmico especialmente y el Cretácico. El grupo se recuperó de la crisis del Devónico y volvió a formar inmensos bosques en el Carbonífero, pero a partir de la gran extinción del Pérmico el grupo de las plantas con esporas nunca recuperaría su pasado esplendor.

Imagen 8. Gráfico que muestra las tasas de aparición (Azul) y extinción (Verde) de especies de plantas con esporas desde su aparición en el Ordovícico hasta la actualidad. El gráfico gris aúna los dos anteriores y nos permite saber cuando el balance Aparición de Especies-Extinción era positivo y cuando negativo.

Imagen 9. Intervalo más aceptado para la aparición de las primeras plantas vasculares, que eran plantas con esporas. El estudio de la Universidad de Gotemburgo asume que sería hace 425 millones de años cuando es más probable que surgiese este grupo

Imagen 10. Recreación de un bosque en el Carbonífero. Los bosques de hace 350 millones de años estarían poblados por inmensos ejemplares de plantas con esporas. La cantidad de oxígeno en la atmósfera de la época superaba con creces el 35%, lo que permitiría la existencia de inmensos artrópodos de más de 1 metro. Los restos vegetales de todos estos bosques originaron casi todas las reservas de Carbón que consumimos en la actualidad 

Imagen 11. En la actualidad, el tirón de las angiospermas y la relativa resistencia de las gimnospermas ha reducido enormemente la presencia de las plantas con esporas, que ya apenas forman ningún ecosistema propio. Eso no evita que sigan existiendo ejemplares muy destacados y algunos bosques sigan teniendo helechos arborescentes; de igual manera, las plantas con esporas siguen presentes en muchos bosques, especialmente formando parte del sotobosque, aunque ya no son capaces de formar inmensos bosques propios como hace millones de años

• Las plantas con semilla y sin flor (Gimnospermas) aparecieron a finales del Devónico (Hace unos 366 millones de años de acuerdo con el estudio de la Universidad. Figura 13) y mantuvieron tasas de aparición altísimas durante todo el Paleozoico a medida que fueron sustituyendo a las plantas con esporas como las grandes formadoras de paisajes. Exceptuando del Carbonífero, que como ya hemos dicho fue testigo un renacimiento de los grandes helechos y la crisis de finales del Pérmico estás plantas ya dominaban casi todo el mundo en el período Jurásico. La aparición de las angiospermas y el límite K-T afectaron muy seriamente a las gimnospermas, que nunca han vuelto a ser lo que eran aunque al contrario que las plantas con esporas si siguen formando bosques propios y ecosistemas muy destacados como las taigas, no obstante, la extensión de los bosques de gimnospermas es mucho más pequeña que la de los bosques de angiospermas.

Imagen 12. Gráfico que muestra las tasas de aparición (Azul) y extinción (Verde) de especies de gimnospermas desde su aparición en el Devónico hasta la actualidad. El gráfico gris aúna los dos anteriores y nos permite saber cuando el balance Aparición de Especies-Extinción era positivo y cuando negativo.

Imagen 13 Intervalo más aceptado para la aparición de las primeras plantas con semillas, que eran gimnospermas. El estudio de la Universidad de Gotemburgo asume que sería hace 370 millones de años cuando es más probable que surgiese este grupo

Imagen 14. Recreación de un bosque del Triásico. Unos pocos millones de años después de la gran crisis del Pérmico, las gimnospermas ya habían reemplazado completamente a las plantas con esporas como las grandes formadoras de paisaje.

Imagen 15. Lago Moraine en Alberta (Canadá). A pesar de que las angiospermas dominan gran parte del globo, las gimnospermas todavía son capaces de formar grandes bosques, especialmente en las zonas frías, donde son mucho más eficientes que las plantas con flores. Debido a la intensa deforestación que el ser humano ha llevado a cabo en las zonas templadas, los bosques de gimnospermas, fundamentalmente en las taigas árticas, han pasado a ser irónicamente las reservas forestales más importantes de la tierra.

• Las plantas con semilla y con flor (Angiospermas) aparecieron con muchísima fuerza en el Cretácico (A pesar de que algunos investigadores discuten que aparecieron en el Jurásico. Figura 17) y en apenas unos pocos miles de años desplazaron completamente a las gimnospermas como las grandes formadoras de paisaje. De hecho el límite K-T no solo no afectó a este grupo de plantas sino que favoreció su diversificación. Desde entonces los valores de diversificación han disminuido bastante hasta niveles negativos en la actualidad, pero el dominio que ejercen es tan grande que no hay indicios de que vayan a dejar de controlar los ecosistemas en un período corto de tiempo.

Imagen 16. Gráfico que muestra las tasas de aparición (Azul) y extinción (Verde) de especies de angiospermas desde su aparición a finales del Cretácico El gráfico gris aúna los dos anteriores y nos permite saber cuando el balance Aparición de Especies-Extinción era positivo y cuando negativo.

Imagen 17. Intervalo más aceptado para la aparición de las primeras plantas con semillas y flores. El estudio de la Universidad de Gotemburgo asume que sería hace 145 millones de años cuando es más probable que surgiese este grupo. Se trata de una fecha a caballo entre el Jurásico y el Cretácico por lo que todavía hay un gran debate pendiente para saber si las angiospermas surgieron en uno u otro período.

Imagen 18. En solo unos pocos millones de años durante el Cretácico, las angiospermas consiguieron dominar la práctica totalidad de los ecosistemas terrestres y desplazar completamente a las gimnospermas, que venían haciendo ese papel desde comienzos del mesozoico. Actualmente ejercen un dominio absoluto aunque su tasa de crecimiento de especies se ha detenido enormemente en los últimos miles de años y se encuentra actualmente en valores negativos

Como ya hemos dicho las 5 grandes extinciones tuvieron un efecto muy diferente sobre los grandes grupos de plantas vasculares

• La Gran Extinción del Ordovícico-Silúrico aconteció en un mundo todavía sin plantas terrestres por lo que como ya dijimos antes no la tendremos en cuenta.

• La Gran Extinción del Devónico-Carbonífero encontró un mundo dominado por las grandes plantas con esporas que sin duda fueron las grandes damnificadas frente a las gimnospermas que aparentemente se enfrentaban a su oportunidad de oro para tomar el testigo como plantas dominantes. Sorprendentemente las plantas con esporas se recuperaron mucho más deprisa de los esperado de esta crisis y consiguieron seguir dominando los ecosistemas terrestres durante todo lo que quedaba de Paleozoico.

• La Gran Extinción del Pérmico-Triásico: Esta crisis si que acabó para siempre con el predominio de las plantas con esporas. Durante todo el Mesozoico Inferior las gimnospermas irían ocupando los espacios que antes correspondían a las plantas con esporas. Cuando comenzó el período Cretácico las gimnospermas ya dominaban casi todos los ambientes y las plantas con esporas no eran ni un relicto de lo que llegaron a ser. En medio se produjo otra gran extinción, la Gran Extinción del Triásico-Jurásico, que aunque afectó enormemente a las comunidades animales no tuvo prácticamente ningún efecto sobre las plantas y menos aun fue capaz de generar un auténtico cambio florístico.

• El Límite K-T marcó el último cambio florístico que ha vivido nuestro planeta a dia de hoy. Las angiospermas, que habían vivido un auténtico boom durante el Cretácico Superior lejos de verse afectadas vivieron un auténtico florecimiento (Nunca mejor dicho) mientras que las gimnospermas sufrieron una auténtica debacle. A día de hoy las gimnospermas siguen formando algunos ecosistemas relevantes (Grandes taigas...) pero no tienen parangón con los de las angiospermas, completamente dominantes hoy en día. Se cree que la expansión de las angiospermas a partir del límite K-T estuvo favorecido no solo por su éxito evolutivo sino también por la debacle que sufrieron las gimnospermas y las plantas con esporas, lo que facilitó aun más su expansión.

• Conclusiones:

Espero que este trabajo os haya ayudado a ver que las plantas al igual que los animales no son entes estáticos sino que también evolucionan y mucho a lo largo de la historia. Hemos demostrado que las plantas vasculares al igual que los animales han sido afectadas enormemente por al menos 3 de las 5 grandes extinciones y que estos cambios han sido muy desiguales para los grandes grupos de plantas y en última instancia han sido responsables de los grandes cambios florísticos que ha vivido nuestro planeta. Hemos comprendido también que los ecosistemas terrestres han vivido tres grandes eras botánicas marcadas por el dominio de las plantas con esporas, las gimnospermas y las angiospermas respectivamente y también hemos podido ver como el dominio de un grupo no implica necesariamente la práctica aniquilación del grupo dominante previo como ocurre en el mundo animal, sino que es posible un cambio paulatino en las plantas formadoras de paisaje y que un grupo, aunque ya no tenga la importancia de antaño puede seguir formando ecosistemas relevantes, como ocurre con las gimnospermas en la actualidad. Espero que a partir de ahora cada vez que visitéis un bosque sepáis que es lo que estáis viendo y podáis plantearos si podríais haber visto ese mismo paisaje hace 200 millones de años.

Imagen 19. ¿A qué gran familia de plantas pertenecería este bosque? ¿A partir de que período geológico podríamos contemplar este precioso paisaje?

Espero que este trabajo os haya servido para comprender aunque sea un poco como pudieron ser los bosques del pasado en nuestro planeta y ante todo que no se os haya hecho aburrido ni pesado. Como siempre estoy a vuestra disposición para cualquier duda o comentario que deseéis hacer. Un saludo y hasta la próxima

Pablo Forjanes :)

• Material Complementario:

Os adjunto un artículo de la prensa británica, mucho más divulgativa que la nuestra, que se hizo el pasado mes de enero sobre este artículo por si os interesa. Al contrario que nosotros ellos han tratado el tema desde un punto de vista más relacionado con comparar el efecto de las extinciones masivas sobre los animales y sobre las plantas.

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/02/150217083934.htm

• Bibliografía Consultada

• Cleal CJ. 2015. The generic taxonomy of Pennsylvanian age marattialean fern frond adpressions. Palaeontographica Abteilung B 292: parts 1–3.

• Cleal CJ, Uhl D, Cascales-Min~ana B, Thomas BA, Bashforth AR, King SC, Zodrow EL. 2012. Plant biodiversity changes in Carboniferous tropical wetlands. Earth-Science Reviews 114: 124–155.

• Cleal CJ, Cascales-Min~ana B. 2014. Composition and dynamics of the great Phanerozoic evolutionary floras. Lethaia 47: 469–484.

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• Raup DM, Sepkoski JJ. 1982. Mass extinctions in the marine fossil record. Science 215: 1501–1503.

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