Evento de extinción masiva hace unos 66 millones de años
En el sentido de las agujas del reloj desde arriba:
Representación artística de un asteroide de varios kilómetros de diámetro que choca contra la Tierra. Un impacto de este tipo puede liberar la energía equivalente a la de varios millones de armas nucleares que detonen simultáneamente;
Capa compleja de arcilla del Cretácico-Paleógeno (gris) en los túneles de Geulhemmergroeve cerca de Geulhem , Países Bajos (el dedo está justo debajo del límite real del Cretácico-Paleógeno);
Roca de Wyoming con una capa intermedia de arcilla que contiene 1.000 veces más iridio que las capas superior e inferior. Fotografía tomada en el Museo de Historia Natural de San Diego;
La extinción masiva del Cretácico-Paleógeno ( K-Pg ) , [a] también conocida como extinción K-T , [b] fue la extinción masiva de tres cuartas partes de las especies de plantas y animales en la Tierra [2] [3] hace aproximadamente 66 millones de años. El evento causó la extinción de todos los dinosaurios no aviares . La mayoría de los otros tetrápodos que pesaban más de 25 kg (55 lb) también se extinguieron, con la excepción de algunas especies ectotérmicas como las tortugas marinas y los cocodrilos . [4] Marcó el final del período Cretácico, y con él la era Mesozoica , al tiempo que anunciaba el comienzo de la era actual, el Cenozoico . En el registro geológico , el evento K-Pg está marcado por una fina capa de sedimento llamada límite K-Pg, límite de Fatkito o límite K-T , que se puede encontrar en todo el mundo en rocas marinas y terrestres. La arcilla límite muestra niveles inusualmente altos del metal iridio , [5] [6] [7] que es más común en los asteroides que en la corteza terrestre . [8]
Como se propuso originalmente en 1980 [9] por un equipo de científicos dirigido por Luis Álvarez y su hijo Walter , ahora se piensa generalmente que la extinción K-Pg fue causada por el impacto de un asteroide masivo de 10 a 15 km (6 a 9 mi) de ancho, [10] [11] hace 66 millones de años, que devastó el medio ambiente global, principalmente a través de un invierno de impacto prolongado que detuvo la fotosíntesis en plantas y plancton . [12] [13] La hipótesis del impacto, también conocida como la hipótesis de Álvarez , se vio reforzada por el descubrimiento del cráter Chicxulub de 180 km (112 mi) en la península de Yucatán en el Golfo de México a principios de la década de 1990, [14] que proporcionó evidencia concluyente de que la arcilla del límite K-Pg representaba escombros de un impacto de asteroide . [8] El hecho de que las extinciones ocurrieran simultáneamente proporciona una fuerte evidencia de que fueron causadas por el asteroide. [8] Un proyecto de perforación de 2016 en el anillo de picos de Chicxulub confirmó que el anillo de picos estaba compuesto de granito expulsado en cuestión de minutos desde las profundidades de la tierra, pero que apenas contenía yeso , la roca del fondo marino que contiene sulfatos habitual en la región: el yeso se habría vaporizado y dispersado como un aerosol en la atmósfera, causando efectos a largo plazo en el clima y la cadena alimentaria . En octubre de 2019, los investigadores afirmaron que el evento acidificó rápidamente los océanos y produjo efectos duraderos en el clima, detallando los mecanismos de la extinción masiva. [15] [16]
Otros factores causales o contribuyentes a la extinción pueden haber sido las Traps del Decán y otras erupciones volcánicas, [17] [18] el cambio climático y el cambio del nivel del mar. Sin embargo, en enero de 2020, los científicos informaron que el modelado climático del evento de extinción favoreció el impacto del asteroide y no el vulcanismo . [19] [20] [21]
Una amplia gama de especies terrestres perecieron en la extinción K-Pg, siendo las más conocidas los dinosaurios no aviares, junto con muchos mamíferos, aves, [22] lagartos, [23] insectos , [24] [25] plantas y todos los pterosaurios . [26] En los océanos, la extinción K-Pg acabó con plesiosaurios y mosasaurios y devastó peces teleósteos , [27] tiburones , moluscos (especialmente amonitas , que se extinguieron) y muchas especies de plancton. Se estima que el 75% o más de todas las especies de la Tierra desaparecieron. [28] Sin embargo, la extinción también proporcionó oportunidades evolutivas : a su paso, muchos grupos experimentaron una notable radiación adaptativa : divergencia repentina y prolífica en nuevas formas y especies dentro de los nichos ecológicos interrumpidos y vaciados. Los mamíferos en particular se diversificaron en el Paleógeno , [29] evolucionando nuevas formas como caballos , ballenas , murciélagos y primates . El grupo sobreviviente de dinosaurios fueron las aves, unas pocas especies de aves terrestres y acuáticas, que se irradiaron a todas las especies modernas de aves. [30] Entre otros grupos, los peces teleósteos [31] y quizás los lagartos [23] también se irradiaron.
Patrones de extinción
La extinción de K–Pg fue grave, global, rápida y selectiva, y eliminó una gran cantidad de especies. Según los fósiles marinos, se estima que se extinguieron el 75 % o más de todas las especies. [28]
El evento parece haber afectado a todos los continentes al mismo tiempo. Por ejemplo, se conocen dinosaurios no aviares del Maastrichtiano de América del Norte, Europa , Asia, África , América del Sur y la Antártida , pero no se conocen del Cenozoico en ninguna parte del mundo. [32] De manera similar, el polen fósil muestra la devastación de las comunidades vegetales en áreas tan alejadas como Nuevo México , Alaska , China y Nueva Zelanda . [26] Sin embargo, las latitudes altas parecen haber sido menos afectadas que las latitudes bajas. [33]
A pesar de la gravedad del evento, hubo una variabilidad significativa en la tasa de extinción entre y dentro de los diferentes clados . Las especies que dependían de la fotosíntesis disminuyeron o se extinguieron a medida que las partículas atmosféricas bloquearon la luz solar y redujeron la energía solar que llegaba al suelo. Esta extinción de plantas causó una reorganización importante de los grupos de plantas dominantes. [34] Los omnívoros , insectívoros y carroñeros sobrevivieron al evento de extinción, tal vez debido a la mayor disponibilidad de sus fuentes de alimento. Ni los mamíferos estrictamente herbívoros ni los estrictamente carnívoros parecen haber sobrevivido. Más bien, los mamíferos y las aves sobrevivientes se alimentaron de insectos , gusanos y caracoles , que a su vez se alimentaron de detritos (materia vegetal y animal muerta). [35] [36] [37]
En las comunidades de arroyos y ecosistemas lacustres , pocos grupos animales se extinguieron, incluidas formas grandes como los crocodiliformes y los champsosaurios , porque dichas comunidades dependen menos directamente del alimento de las plantas vivas y más de los detritos arrastrados desde la tierra, lo que los protege de la extinción. [38] [39] Los cocodrilos modernos pueden vivir como carroñeros y sobrevivir durante meses sin alimento, y sus crías son pequeñas, crecen lentamente y se alimentan principalmente de invertebrados y organismos muertos durante sus primeros años. Estas características se han relacionado con la supervivencia de los cocodrilos al final del Cretácico. Se han encontrado patrones similares, pero más complejos, en los océanos. La extinción fue más grave entre los animales que vivían en la columna de agua que entre los animales que vivían sobre o en el fondo del mar. Los animales de la columna de agua dependen casi por completo de la producción primaria del fitoplancton vivo , mientras que los animales del fondo del océano siempre o a veces se alimentan de detritos. [35] Los cocolitofóridos y moluscos (incluidos los amonites , rudistas , caracoles de agua dulce y mejillones ), y aquellos organismos cuya cadena alimentaria incluía a estos constructores de conchas, se extinguieron o sufrieron grandes pérdidas. Por ejemplo, se cree que los amonites eran el alimento principal de los mosasaurios , un grupo de reptiles marinos gigantes que se extinguieron en el límite. [40]
La extinción K-Pg tuvo un profundo efecto en la evolución de la vida en la Tierra . La eliminación de los grupos dominantes del Cretácico permitió que otros organismos ocuparan su lugar, lo que provocó una notable diversificación de especies durante el Período Paleógeno. [29] Después del evento de extinción K-Pg, la biodiversidad necesitó un tiempo sustancial para recuperarse, a pesar de la existencia de abundantes nichos ecológicos vacantes . [35] La evidencia de la Formación Salamanca sugiere que la recuperación biótica fue más rápida en el hemisferio sur que en el hemisferio norte. [41]
Microbiota
El límite K-Pg representa una de las rotaciones más dramáticas en el registro fósil de varios nanoplancton calcáreos que formaron los depósitos de calcio que dan nombre al Cretácico. La rotación en este grupo está claramente marcada a nivel de especie. [42] [43] El análisis estadístico de las pérdidas marinas en este momento sugiere que la disminución de la diversidad fue causada más por un aumento brusco de las extinciones que por una disminución de la especiación . [44] Existieron diferencias espaciales importantes en los patrones de diversidad del nanoplancton calcáreo; en el hemisferio sur, la extinción fue menos grave y la recuperación se produjo mucho más rápido que en el hemisferio norte. [45] Después de la extinción, las comunidades sobrevivientes dominaron durante varios cientos de miles de años. El Pacífico Norte actuó como un punto crítico de diversidad desde el cual las comunidades de nanoplancton posteriores irradiaron a medida que reemplazaban a las faunas sobrevivientes en todo el mundo. [46]
El registro del límite K-Pg de los dinoflagelados no se entiende tan bien, principalmente porque solo los quistes microbianos proporcionan un registro fósil, y no todas las especies de dinoflagelados tienen etapas de formación de quistes, lo que probablemente hace que se subestime la diversidad. [35] Estudios recientes indican que no hubo cambios importantes en los dinoflagelados a través de la capa límite. [47] Hubo floraciones de los taxones Thoracosphaera operculata y Braarudosphaera bigelowii en el límite. [48]
Los radiolarios han dejado un registro geológico desde al menos el Ordovícico , y sus esqueletos fósiles minerales pueden rastrearse a través del límite K-Pg. No hay evidencia de extinción masiva de estos organismos, y hay respaldo a la alta productividad de estas especies en las altas latitudes del sur como resultado del enfriamiento de las temperaturas en el Paleoceno temprano . [35] Aproximadamente el 46% de las especies de diatomeas sobrevivieron a la transición del Cretácico al Paleoceno superior, una renovación significativa de especies pero no una extinción catastrófica. [35] [49]
La presencia de foraminíferos planctónicos a través del límite K-Pg ha sido estudiada desde la década de 1930. [50] La investigación impulsada por la posibilidad de un evento de impacto en el límite K-Pg resultó en numerosas publicaciones que detallan la extinción de foraminíferos planctónicos en el límite; [35] existe un debate en curso entre los grupos que piensan que la evidencia indica una extinción sustancial de estas especies en el límite K-Pg, [51] [52] y aquellos que piensan que la evidencia apoya una extinción gradual a través del límite. [53] [54] [55] Existe evidencia sólida de que las condiciones locales influyeron fuertemente en los cambios de diversidad en los foraminíferos planctónicos. [56] Las comunidades de foraminíferos planctónicos de latitudes bajas y medias experimentaron altas tasas de extinción, mientras que las faunas de latitudes altas se vieron relativamente poco afectadas. [57]
Numerosas especies de foraminíferos bentónicos se extinguieron durante el evento, presumiblemente porque dependen de desechos orgánicos para obtener nutrientes, mientras que se cree que la biomasa en el océano disminuyó. A medida que la microbiota marina se recuperó, se cree que la mayor especiación de los foraminíferos bentónicos resultó del aumento de las fuentes de alimento. [35] Sin embargo, en algunas áreas, como Texas, los foraminíferos bentónicos no muestran signos de ningún evento de extinción importante. [58] La recuperación del fitoplancton en el Paleoceno temprano proporcionó la fuente de alimento para sustentar grandes conjuntos de foraminíferos bentónicos, que se alimentan principalmente de detritos. La recuperación final de las poblaciones bentónicas se produjo a lo largo de varias etapas que duraron varios cientos de miles de años hasta el Paleoceno temprano. [59] [60]
Existe una variación significativa en el registro fósil en cuanto a la tasa de extinción de los invertebrados marinos a lo largo del límite K-Pg. La tasa aparente está influenciada por la falta de registros fósiles, más que por las extinciones. [35]
Los ostrácodos , una clase de pequeños crustáceos que prevalecieron en el Maastrichtiano superior, dejaron depósitos fósiles en una variedad de lugares. Una revisión de estos fósiles muestra que la diversidad de ostrácodos fue menor en el Paleoceno que en cualquier otro momento del Cenozoico . La investigación actual no puede determinar si las extinciones ocurrieron antes o durante el intervalo límite. [61] [62] Los ostrácodos que fueron fuertemente seleccionados sexualmente fueron más vulnerables a la extinción, [63] y el dimorfismo sexual de los ostrácodos fue significativamente más raro después de la extinción masiva. [64]
Entre los decápodos , los patrones de extinción fueron muy heterogéneos y no se pueden atribuir con precisión a ningún factor en particular. Los decápodos que habitaban la vía marítima interior occidental se vieron especialmente afectados, mientras que otras regiones de los océanos del mundo fueron refugios que aumentaron las posibilidades de supervivencia hasta el Paleoceno. [65] Entre los cangrejos retroplúmidos, el género Costacopluma fue un sobreviviente notable. [66]
Aproximadamente el 60% de los géneros de corales escleractinios del Cretácico tardío no lograron cruzar el límite K-Pg hacia el Paleoceno. Un análisis más detallado de las extinciones de corales muestra que aproximadamente el 98% de las especies coloniales, las que habitan aguas tropicales cálidas y poco profundas , se extinguieron. Los corales solitarios, que generalmente no forman arrecifes y habitan áreas más frías y profundas (por debajo de la zona fótica ) del océano, se vieron menos afectados por el límite K-Pg. Las especies de corales coloniales dependen de la simbiosis con algas fotosintéticas , que colapsaron debido a los eventos que rodearon el límite K-Pg, [67] [68] pero el uso de datos de fósiles de coral para respaldar la extinción K-Pg y la posterior recuperación del Paleoceno, debe sopesarse frente a los cambios que ocurrieron en los ecosistemas de coral a través del límite K-Pg. [35]
La mayoría de las especies de braquiópodos , un pequeño filo de invertebrados marinos, sobrevivieron al evento de extinción K-Pg y se diversificaron durante el Paleoceno temprano. [35]
Los géneros de bivalvos mostraron una disminución significativa después del límite K-Pg. Grupos enteros de bivalvos, incluidos los rudistas (almejas constructoras de arrecifes) y los inoceramidas (parientes gigantes de las vieiras modernas ), se extinguieron en el límite K-Pg, [69] [70] y la extinción gradual de la mayoría de los bivalvos inoceramidas comenzó mucho antes del límite K-Pg. [71] Los bivalvos que se alimentan por depósito fueron los más comunes después de la catástrofe. [72] La abundancia no fue un factor que afectó la extinción de un taxón de bivalvos, según la evidencia de América del Norte. [73] Los bivalvos veneroides desarrollaron hábitats de madrigueras más profundas a medida que se produjo la recuperación de la crisis. [74]
Bivalvos rudistas del Cretácico Superior de las montañas de Omán, Emiratos Árabes Unidos. La barra de escala mide 10 mm.
A excepción de los nautiloideos (representados por el orden moderno Nautilida ) y los coleoideos (que ya habían divergido en los modernos octópodos , calamares y sepias ), todas las demás especies de la clase de moluscos Cephalopoda se extinguieron en el límite K-Pg. Estas incluían a los ecológicamente significativos belemnoideos , así como a los ammonoideos , un grupo de cefalópodos con concha altamente diversos, numerosos y ampliamente distribuidos. [75] [76] La extinción de los belemnites permitió que los clados de cefalópodos sobrevivientes llenaran sus nichos. [77] Los géneros de amonites se extinguieron en o cerca del límite K-Pg; hubo una extinción más pequeña y más lenta de géneros de amonites antes del límite asociada con una regresión marina del Cretácico tardío, y una pequeña reducción gradual en la diversidad de amonites ocurrió a lo largo del Cretácico tardío. [71] Los investigadores han señalado que la estrategia reproductiva de los nautiloides supervivientes, que dependen de unos pocos huevos y de mayor tamaño, desempeñó un papel en la supervivencia de sus homólogos ammonoideos durante el evento de extinción. Los ammonoideos utilizaron una estrategia de reproducción planctónica (numerosos huevos y larvas planctónicas), que habría sido devastada por el evento de extinción K-Pg. Investigaciones adicionales han demostrado que, tras esta eliminación de los ammonoideos de la biota global, los nautiloides comenzaron una radiación evolutiva hacia formas y complejidades de concha que hasta entonces sólo se conocían en los ammonoideos. [75] [76]
Aproximadamente el 35% de los géneros de equinodermos se extinguieron en el límite K-Pg, aunque los taxones que prosperaron en ambientes de aguas poco profundas y de baja latitud durante el Cretácico tardío tuvieron la tasa de extinción más alta. Los equinodermos de aguas profundas y de latitudes medias se vieron mucho menos afectados en el límite K-Pg. El patrón de extinción apunta a la pérdida de hábitat, específicamente al ahogamiento de las plataformas carbonatadas , los arrecifes de aguas poco profundas que existían en ese momento, por el evento de extinción. [78] Los atelostomatanos se vieron afectados por el efecto Lilliput. [79]
Invertebrados terrestres
El daño causado por insectos a las hojas fosilizadas de plantas con flores de catorce sitios en América del Norte se utilizó como un indicador de la diversidad de insectos a lo largo del límite K-Pg y se analizó para determinar la tasa de extinción. Los investigadores descubrieron que los sitios del Cretácico, antes del evento de extinción, tenían una rica diversidad de plantas e insectos que se alimentaban. Durante el Paleoceno temprano, la flora era relativamente diversa con poca depredación de insectos, incluso 1,7 millones de años después del evento de extinción. [80] [81] Los estudios del tamaño del icnotaxón Naktodemasis bowni , producido por ninfas de cigarras o larvas de escarabajos, a lo largo de la transición K-Pg muestran que el efecto Lilliput ocurrió en invertebrados terrestres gracias al evento de extinción. [82]
La extinción produjo importantes cambios en las comunidades de insectos del Paleógeno. En el Cretácico había muchos grupos de hormigas, pero en el Eoceno las hormigas se volvieron dominantes y diversas, con colonias más grandes. Las mariposas también se diversificaron, tal vez para ocupar el lugar de los insectos comedores de hojas que desaparecieron con la extinción. Las termitas constructoras de montículos avanzadas, Termitidae , también parecen haber ganado importancia. [83]
Pez
Existen registros fósiles de peces con mandíbulas a lo largo del límite K-Pg, que proporcionan buena evidencia de los patrones de extinción de estas clases de vertebrados marinos. Si bien el reino de las profundidades marinas pudo permanecer aparentemente inafectado, hubo una pérdida igual entre los depredadores de ápice marinos abiertos y los alimentadores demersales durofagos en la plataforma continental. Dentro de los peces cartilaginosos , aproximadamente 7 de las 41 familias de neoselacios ( tiburones modernos , rayas y mantas) desaparecieron después de este evento y los batoideos (rayas y mantas) perdieron casi todas las especies identificables, mientras que más del 90% de las familias de peces teleósteos (peces óseos) sobrevivieron. [84] [85]
En la era Maastrichtiana, 28 familias de tiburones y 13 familias de batoideos prosperaron, de las cuales 25 y 9, respectivamente, sobrevivieron al evento del límite K-T. Cuarenta y siete de todos los géneros neoselaquianos cruzan el límite K-T, y el 85% son tiburones. Los batoideos muestran un 15%, una tasa de supervivencia comparativamente baja. [84] [86] Entre los elasmobranquios, las especies que habitaban latitudes más altas y vivían estilos de vida pelágicos tenían más probabilidades de sobrevivir, mientras que los estilos de vida epibentónicos y la durofagia estaban fuertemente asociados con la probabilidad de perecer durante el evento de extinción. [87]
Hay evidencia de una extinción masiva de peces óseos en un sitio fósil inmediatamente por encima de la capa límite K-Pg en la isla Seymour cerca de la Antártida , aparentemente precipitada por el evento de extinción K-Pg; [88] [89] los ambientes marinos y de agua dulce de los peces mitigaron los efectos ambientales del evento de extinción. [90] El resultado fue la Brecha de Patterson, un período en la primera parte del Cenozoico de disminución de la diversidad de acantomorfos, [91] aunque los acantomorfos se diversificaron rápidamente después de la extinción. [92] Los peces teleósteos se diversificaron explosivamente después de la extinción masiva, llenando los nichos que dejó vacantes la extinción. Los grupos que aparecen en las épocas del Paleoceno y el Eoceno incluyen peces pico, atunes, anguilas y peces planos. [31]
Anfibios
Hay evidencia limitada de la extinción de anfibios en el límite K-Pg. Un estudio de vertebrados fósiles a lo largo del límite K-Pg en Montana concluyó que ninguna especie de anfibio se extinguió. [93] Sin embargo, hay varias especies de anfibios del Maastrichtiano, no incluidas como parte de este estudio, que son desconocidas del Paleoceno. Estas incluyen la rana Theatonius lancensis [94] y el albanerpetóntido Albanerpeton galaktion ; [95] por lo tanto, algunos anfibios parecen haberse extinguido en el límite. Los niveles relativamente bajos de extinción observados entre los anfibios probablemente reflejan las bajas tasas de extinción observadas en animales de agua dulce. [38] Después de la extinción masiva, las ranas se expandieron sustancialmente, y el 88% de la diversidad de anuros modernos se remonta a tres linajes de ranas que evolucionaron después del cataclismo. [96]
Reptiles
Coristóderos
Los coristoderos (un grupo de diápsidos semiacuáticos de posición incierta) sobrevivieron a través del límite K-Pg [35] y posteriormente se extinguieron en el Mioceno . [97] Los dientes palatinos del género coristodero parecido al gavial Champsosaurus sugieren que hubo cambios en la dieta entre las distintas especies a lo largo del evento K-Pg. [98]
Tortugas
Más del 80% de las especies de tortugas del Cretácico atravesaron el límite K-Pg. Las seis familias de tortugas que existían al final del Cretácico sobrevivieron hasta el Paleógeno y están representadas por especies actuales. [99] El análisis de la supervivencia de las tortugas en la Formación Hell Creek muestra que sobrevivieron al menos el 75% de las especies de tortugas. [100] Después del evento de extinción, la diversidad de tortugas superó los niveles previos a la extinción en el Daniano de América del Norte, aunque en América del Sur permaneció disminuida. [101] Las tortugas europeas también se recuperaron rápidamente después de la extinción masiva. [102]
Lepidosauria
Los rincocéfalos , que eran un grupo de lepidosaurios globalmente distribuido y diverso durante el Mesozoico temprano , habían comenzado a declinar a mediados del Cretácico, aunque siguieron siendo exitosos en el Cretácico tardío del sur de Sudamérica . [103] Están representados hoy por una sola especie, el tuátara ( Sphenodon punctatus ) que se encuentra en Nueva Zelanda . [104] Fuera de Nueva Zelanda, se sabe que un rincocéfalo cruzó el límite K-Pg, Kawasphenodon peligrensis , conocido desde el Paleoceno temprano (Daniano) de la Patagonia. [105]
El orden Squamata, que comprende lagartos y serpientes, se diversificó por primera vez durante el Jurásico y continuó diversificándose a lo largo del Cretácico. [106] Actualmente son el grupo de reptiles vivos más exitoso y diverso, con más de 10 000 especies existentes. El único grupo importante de lagartos terrestres que se extinguió al final del Cretácico fueron los poliglifanodóntidos , un grupo diverso de lagartos principalmente herbívoros conocidos predominantemente del hemisferio norte . [107] Los mosasaurios , un grupo diverso de grandes reptiles marinos depredadores, también se extinguieron. La evidencia fósil indica que los escamosos generalmente sufrieron pérdidas muy importantes en el evento K-Pg, y solo se recuperaron 10 millones de años después. La extinción de los lagartos y las serpientes del Cretácico puede haber llevado a la evolución de grupos modernos como las iguanas, los lagartos monitores y las boas. [23] La diversificación de las serpientes del grupo corona se ha vinculado a la recuperación biótica tras el evento de extinción K-Pg. [108] Los pangekkotanos resistieron bien el evento de extinción, y es probable que sobrevivieran múltiples linajes. [109]
Reptiles marinos
Los valores de ∆ 44/42 Ca indican que antes de la extinción masiva, los reptiles marinos en la cima de las redes alimentarias se alimentaban de una sola fuente de calcio, lo que sugiere que sus poblaciones exhibieron una mayor vulnerabilidad a las extinciones al final del Cretácico. [110] Junto con los mosasaurios antes mencionados, los plesiosaurios , representados por las familias Elasmosauridae y Polycotylidae , se extinguieron durante el evento. [111] [112] [113] [114] Los ictiosaurios habían desaparecido del registro fósil decenas de millones de años antes del evento de extinción K-Pg. [115]
Crocodiliformes
Diez familias de crocodilianos o sus parientes cercanos están representadas en los registros fósiles del Maastrichtiano, de las cuales cinco se extinguieron antes del límite K-Pg. [116] Cinco familias tienen representantes fósiles tanto del Maastrichtiano como del Paleoceno. Todas las familias supervivientes de crocodiliformes habitaban ambientes terrestres y de agua dulce, excepto los Dyrosauridae , que vivían en lugares de agua dulce y marinos. Aproximadamente el 50% de los representantes de los crocodilianos sobrevivieron a través del límite K-Pg, la única tendencia aparente es que no sobrevivieron cocodrilos grandes. [35] La supervivencia de los crocodilianos a través del límite puede haber resultado de su nicho acuático y su capacidad de excavar, lo que redujo la susceptibilidad a los efectos ambientales negativos en el límite. [90] Jouve y sus colegas sugirieron en 2008 que los crocodilianos marinos juveniles vivían en ambientes de agua dulce como lo hacen los juveniles de cocodrilos marinos modernos , lo que los habría ayudado a sobrevivir donde otros reptiles marinos se extinguieron; Los ambientes de agua dulce no se vieron tan fuertemente afectados por el evento de extinción K-Pg como lo fueron los ambientes marinos. [117] Entre el clado terrestre Notosuchia , solo sobrevivió la familia Sebecidae ; no se conocen las razones exactas de este patrón. [118] Los sebécidos eran grandes depredadores terrestres, se conocen desde el Eoceno de Europa y sobrevivirían en América del Sur hasta el Mioceno. [119] Los tetisuquios irradiaron explosivamente después del evento de extinción. [120]
Pterosaurios
Dos familias de pterosaurios, Azhdarchidae y Nyctosauridae , estuvieron definitivamente presentes en el Maastrichtiano, y probablemente se extinguieron en el límite K-Pg. Varios otros linajes de pterosaurios pueden haber estado presentes durante el Maastrichtiano, como los ornitoqueíridos , los pteranodóntidos , un posible tapejárido , un posible talasodrómido y un taxón dentado basal de afinidades inciertas, aunque están representados por restos fragmentarios que son difíciles de asignar a un grupo determinado. [121] [122] Mientras esto ocurría, las aves modernas estaban experimentando una diversificación; Tradicionalmente se pensaba que reemplazaron a aves arcaicas y grupos de pterosaurios, posiblemente debido a la competencia directa, o simplemente llenaron nichos vacíos, [90] [123] [124] pero no hay correlación entre las diversidades de pterosaurios y aves que sean concluyentes para una hipótesis de competencia, [125] y los pterosaurios pequeños estaban presentes en el Cretácico Tardío. [126] Al menos algunos nichos previamente ocupados por aves fueron reclamados por pterosaurios antes del evento K-Pg. [127]
Dinosaurios no aviares
El tiranosaurio estaba entre los dinosaurios que vivieron en la Tierra antes de la extinción.
Los científicos coinciden en que todos los dinosaurios no aviares se extinguieron en el límite K-Pg. Se ha interpretado que el registro fósil de dinosaurios muestra tanto una disminución de la diversidad como la ausencia de disminución de la diversidad durante los últimos millones de años del Cretácico, y puede ser que la calidad del registro fósil de dinosaurios simplemente no sea lo suficientemente buena como para permitir a los investigadores distinguir entre las opciones. [128] No hay evidencia de que los dinosaurios no aviares del Maastrichtiano tardío pudieran excavar, nadar o bucear, lo que sugiere que no pudieron protegerse de las peores partes de cualquier estrés ambiental que ocurriera en el límite K-Pg. Es posible que los dinosaurios pequeños (aparte de las aves) sobrevivieran, pero se habrían visto privados de alimento, ya que los dinosaurios herbívoros habrían encontrado material vegetal escaso y los carnívoros habrían encontrado rápidamente presas escasas. [90]
El creciente consenso sobre la endotermia de los dinosaurios (ver fisiología de los dinosaurios ) ayuda a entender su completa extinción en contraste con sus parientes cercanos, los cocodrilos. Los cocodrilos ectotérmicos ("de sangre fría") tienen necesidades de alimento muy limitadas (pueden sobrevivir varios meses sin comer), mientras que los animales endotérmicos ("de sangre caliente") de tamaño similar necesitan mucho más alimento para mantener su metabolismo más rápido. Así, bajo las circunstancias de interrupción de la cadena alimentaria mencionadas anteriormente, los dinosaurios no aviares se extinguieron, [34] mientras que algunos cocodrilos sobrevivieron. En este contexto, la supervivencia de otros animales endotérmicos, como algunas aves y mamíferos, podría deberse, entre otras razones, a sus menores necesidades de alimento, relacionadas con su pequeño tamaño en la época de la extinción. [129] Es poco probable que el frío prolongado haya sido una razón para la extinción de los dinosaurios no aviares dadas las adaptaciones de muchos dinosaurios a ambientes fríos. [130]
Se ha debatido si la extinción ocurrió de forma gradual o repentina, ya que ambas opiniones tienen el respaldo del registro fósil. Una secuencia muy informativa de rocas con dinosaurios del límite K-Pg se encuentra en el oeste de América del Norte, en particular la Formación Hell Creek de Montana , de finales del Maastrichtiano . [131] La comparación con la Formación Judith River (Montana) y la Formación Dinosaur Park ( Alberta ), que datan de aproximadamente 75 Ma, proporciona información sobre los cambios en las poblaciones de dinosaurios durante los últimos 10 millones de años del Cretácico. Estos yacimientos fósiles están geográficamente limitados y cubren solo una parte de un continente. [128] Las formaciones del Campaniense medio-tardío muestran una mayor diversidad de dinosaurios que cualquier otro grupo de rocas. Las rocas del Maastrichtiano tardío contienen los miembros más grandes de varios clados principales: Tyrannosaurus , Ankylosaurus , Pachycephalosaurus , Triceratops y Torosaurus , lo que sugiere que la comida era abundante inmediatamente antes de la extinción. [132] Un estudio de 29 yacimientos fósiles en los Pirineos Catalanes de Europa en 2010 apoya la visión de que los dinosaurios allí tenían una gran diversidad hasta el impacto del asteroide, con más de 100 especies vivas. [133] Investigaciones más recientes indican que esta cifra está oscurecida por sesgos tafonómicos y la escasez del registro fósil continental. Los resultados de este estudio, que se basaron en la biodiversidad global real estimada, mostraron que entre 628 y 1.078 especies de dinosaurios no aviares estaban vivas al final del Cretácico y sufrieron una extinción repentina después del evento de extinción del Cretácico-Paleógeno. [134] Alternativamente, la interpretación basada en las rocas que contienen fósiles a lo largo del río Red Deer en Alberta, Canadá, apoya la extinción gradual de los dinosaurios no aviares; durante los últimos 10 millones de años de las capas del Cretácico allí, el número de especies de dinosaurios parece haber disminuido de aproximadamente 45 a aproximadamente 12. Otros científicos han hecho la misma evaluación después de su investigación. [135]
Varios investigadores apoyan la existencia de dinosaurios no aviares del Paleoceno . La evidencia de esta existencia se basa en el descubrimiento de restos de dinosaurios en la Formación Hell Creek hasta 1,3 m (4,3 pies) por encima y 40.000 años después del límite K-Pg. [136] Las muestras de polen recuperadas cerca de un fémur fosilizado de hadrosaurio recuperado en la arenisca de Ojo Álamo en el río San Juan en Colorado, indican que el animal vivió durante el Cenozoico, aproximadamente64,5 Ma (aproximadamente 1 millón de años después del evento de extinción K-Pg). Si se puede confirmar su existencia más allá del límite K-Pg, estos hadrosáuridos se considerarían un clado muerto en movimiento . [137] El consenso científico es que estos fósiles fueron erosionados de sus ubicaciones originales y luego enterrados nuevamente en sedimentos mucho más tardíos (también conocidos como fósiles reelaborados ). [138]
Pájaros
La mayoría de los paleontólogos consideran que las aves son los únicos dinosaurios supervivientes (véase Origen de las aves ). Se cree que todos los terópodos no aviares se extinguieron, incluidos los grupos entonces florecientes como los enantiornitinos y los hesperornitiformes . [139] Varios análisis de fósiles de aves muestran divergencia de especies antes del límite K-Pg, y que los parientes de las aves patos, pollos y ratites coexistieron con dinosaurios no aviares. [140] Grandes colecciones de fósiles de aves que representan una gama de especies diferentes proporcionan evidencia definitiva de la persistencia de las aves arcaicas hasta 300.000 años después del límite K-Pg. La ausencia de estas aves en el Paleógeno es evidencia de que allí tuvo lugar una extinción masiva de aves arcaicas. [22]
El grupo más exitoso y dominante de avialans , enantiornithes , fue aniquilado. Solo una pequeña fracción de las especies de aves terrestres y acuáticas del Cretácico sobrevivieron al impacto, dando lugar a las aves actuales. [22] [141] El único grupo de aves que se sabe con certeza que sobrevivió al límite K-Pg son las Aves. [22] Las aves pueden haber sobrevivido a la extinción como resultado de sus habilidades para bucear, nadar o buscar refugio en el agua y los pantanos. Muchas especies de aves pueden construir madrigueras, anidar en agujeros de árboles o nidos de termitas, todo lo cual proporcionó refugio de los efectos ambientales en el límite K-Pg. La supervivencia a largo plazo más allá del límite estaba asegurada como resultado de llenar los nichos ecológicos que quedaron vacíos por la extinción de los dinosaurios no aviares. [90] Según la secuenciación molecular y la datación de fósiles, muchas especies de aves (el grupo Neoaves en particular) parecieron irradiar después del límite K-Pg. [30] [142] El espacio de nicho abierto y la relativa escasez de depredadores después de la extinción K-Pg permitieron la radiación adaptativa de varios grupos de aves. Las ratites , por ejemplo, se diversificaron rápidamente en el Paleógeno temprano y se cree que desarrollaron de manera convergente la falta de capacidad de vuelo al menos tres a seis veces, a menudo llenando el espacio de nicho para grandes herbívoros que alguna vez ocuparon los dinosaurios no aviares. [30] [143] [144]
Mamíferos
Las especies de mamíferos comenzaron a diversificarse aproximadamente 30 millones de años antes del límite K-Pg. La diversificación de los mamíferos se estancó al otro lado del límite. [145] Todos los linajes principales de mamíferos del Cretácico Superior, incluidos los monotremas (mamíferos que ponen huevos), los multituberculados , los metaterios (que incluyen a los marsupiales modernos), los euterios (que incluyen a los placentarios modernos), los meridiolestidanos [146] y los gondwanaterios [147] sobrevivieron al evento de extinción K-Pg, aunque sufrieron pérdidas. En particular, los metaterios desaparecieron en gran medida de América del Norte, y los deltateroideos asiáticos se extinguieron (aparte del linaje que conduce a Gurbanodelta ). [148] En los lechos de Hell Creek de América del Norte, al menos la mitad de las diez especies multituberculadas conocidas y las once especies de metaterios no se encuentran por encima del límite. [128] Los multituberculados en Europa y América del Norte sobrevivieron relativamente ilesos y se recuperaron rápidamente en el Paleoceno, pero las formas asiáticas fueron devastadas y nunca más volvieron a representar un componente significativo de la fauna de mamíferos. [149] Un estudio reciente indica que los metaterios sufrieron las pérdidas más pesadas en el evento K-Pg, seguidos por los multituberculados, mientras que los euterios se recuperaron más rápido. [150] Las especies de mamíferos del límite K-Pg eran generalmente pequeñas, comparables en tamaño a las ratas ; este pequeño tamaño las habría ayudado a encontrar refugio en entornos protegidos. Se postula que algunos monotremas, marsupiales y placentarios tempranos eran semiacuáticos o excavadores, ya que existen múltiples linajes de mamíferos con tales hábitos en la actualidad. Cualquier mamífero excavador o semiacuático habría tenido protección adicional contra las tensiones ambientales del límite K-Pg. [90]
Después de la extinción K-Pg, los mamíferos evolucionaron para llenar los nichos que dejaron vacantes los dinosaurios. [151] [152] Algunas investigaciones indican que los mamíferos no se diversificaron explosivamente a través del límite K-Pg, a pesar de los nichos ecológicos que quedaron disponibles por la extinción de los dinosaurios. [153] Se ha interpretado que varios órdenes de mamíferos se diversificaron inmediatamente después del límite K-Pg, incluidos Chiroptera ( murciélagos ) y Cetartiodactyla (un grupo diverso que hoy incluye ballenas, delfines y ungulados de dedos pares ), [153] aunque investigaciones recientes concluyen que solo los órdenes de marsupiales se diversificaron poco después del límite K-Pg. [145] Sin embargo, las tasas de diversificación morfológica entre los euterios después del evento de extinción fueron el triple de las de antes de este. [154] También es significativo que, dentro de los géneros de mamíferos, las nuevas especies fueron aproximadamente un 9,1 % más grandes después del límite K-Pg. [155] Después de unos 700.000 años, algunos mamíferos habían alcanzado los 50 kilos (110 libras), un aumento de 100 veces sobre el peso de los que sobrevivieron a la extinción. [156] Se cree que los tamaños corporales de los mamíferos placentarios sobrevivientes aumentaron evolutivamente primero, lo que les permitió llenar nichos después de las extinciones, y los tamaños del cerebro aumentaron más tarde en el Eoceno . [157] [158]
Plantas terrestres
Los fósiles de plantas ilustran la reducción de especies vegetales a lo largo del límite K-Pg. Hay evidencia abrumadora de una alteración global de las comunidades vegetales en el límite K-Pg. [159] [34] Se observan extinciones tanto en estudios de polen fósil como de hojas fósiles. [26] En América del Norte, los datos sugieren una devastación masiva y una extinción masiva de plantas en las secciones del límite K-Pg, aunque hubo cambios megaflorales sustanciales antes del límite. [160] En América del Norte, aproximadamente el 57% de las especies vegetales se extinguieron. En las altas latitudes del hemisferio sur, como Nueva Zelanda y la Antártida, la muerte masiva de la flora no causó una renovación significativa de las especies, pero sí cambios dramáticos y de corto plazo en la abundancia relativa de los grupos vegetales. [80] [161] La flora europea también se vio menos afectada, muy probablemente debido a su distancia del sitio del impacto de Chicxulub. [162] En el norte de Alaska y la región Anadyr-Koryak de Rusia, la flora se vio mínimamente afectada. [163] [164] Otra línea de evidencia de una importante extinción floral es que la tasa de divergencia de los patógenos subvirales de las angiospermas disminuyó drásticamente, lo que indica una enorme reducción en el número de plantas con flores. [165] Sin embargo, la evidencia filogenética no muestra una extinción masiva de angiospermas. [166]
Debido a la destrucción generalizada de plantas en el límite K-Pg, hubo una proliferación de organismos saprotróficos , como los hongos , que no requieren fotosíntesis y utilizan nutrientes de la vegetación en descomposición. El predominio de las especies de hongos duró solo unos pocos años mientras la atmósfera se despejaba y había abundante materia orgánica para alimentarse. Una vez que la atmósfera se despejó, los organismos fotosintéticos regresaron, inicialmente helechos y otras plantas del nivel del suelo. [167]
En algunas regiones, la recuperación de las plantas en el Paleoceno comenzó con recolonizaciones de especies de helechos, representadas como una espiga de helechos en el registro geológico; este mismo patrón de recolonización de helechos se observó después de la erupción del Monte Santa Helena en 1980. [168]
Solo dos especies de helechos parecen haber dominado el paisaje durante siglos después del evento. [ 169] En los sedimentos debajo del límite K-Pg, los restos vegetales dominantes son granos de polen de angiospermas , pero la capa límite contiene poco polen y está dominada por esporas de helechos. [170] Los niveles de polen más habituales se reanudan gradualmente por encima de la capa límite. Esto recuerda a las áreas arruinadas por erupciones volcánicas modernas, donde la recuperación está liderada por helechos, que luego son reemplazados por plantas angiospermas más grandes. [171] En las secuencias terrestres de América del Norte, el evento de extinción está mejor representado por la marcada discrepancia entre el registro de polen rico y relativamente abundante del Maastrichtiano tardío y la espiga de helechos posterior al límite. [159]
La poliploidía parece haber mejorado la capacidad de las plantas con flores para sobrevivir a la extinción, probablemente porque las copias adicionales del genoma que poseían dichas plantas les permitieron adaptarse más fácilmente a las condiciones ambientales rápidamente cambiantes que siguieron al impacto. [172]
Aunque parece que muchos hongos desaparecieron en el límite K-Pg, hay algunas pruebas de que algunas especies de hongos prosperaron en los años posteriores al evento de extinción. Los microfósiles de ese período indican un gran aumento de esporas de hongos, mucho antes de la reanudación de abundantes esporas de helechos en la recuperación después del impacto. Los monoporisporitos y las hifas son microfósiles casi exclusivos durante un breve período durante y después del límite de iridio. Estos saprófitos no necesitarían luz solar, lo que les permitiría sobrevivir durante un período en el que la atmósfera probablemente estaba obstruida con polvo y aerosoles de azufre. [167]
La proliferación de hongos ha ocurrido después de varios eventos de extinción, incluyendo el evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico , la mayor extinción masiva conocida en la historia de la Tierra, con hasta el 96% de todas las especies extintas. [175]
Un estudio de hojas fósiles de 1991 fechó la congelación asociada a la extinción a principios de junio. [176] Un estudio posterior cambió la datación a la estación de primavera, basándose en la evidencia osteológica y los registros de isótopos estables de huesos bien conservados de peces acipenseriformes . El estudio señaló que "las identidades paleobotánicas , las inferencias tafonómicas y las suposiciones estratigráficas " para la datación de junio han sido refutadas desde entonces. [177] Otro estudio moderno optó por el rango de primavera-verano. [178] Un estudio de huesos fosilizados de peces encontrados en Tanis en Dakota del Norte sugiere que la extinción masiva del Cretácico-Paleógeno ocurrió durante la primavera del hemisferio norte. [179] [180] [181] [182]
Duración
La rapidez de la extinción es un tema controvertido porque algunos investigadores piensan que la extinción fue el resultado de un evento repentino, mientras que otros sostienen que tuvo lugar durante un largo período. La duración exacta es difícil de determinar debido al efecto Signor-Lipps , donde el registro fósil es tan incompleto que la mayoría de las especies extintas probablemente se extinguieron mucho después del fósil más reciente que se ha encontrado. [183] Los científicos también han encontrado muy pocos lechos continuos de roca con fósiles que cubran un rango de tiempo desde varios millones de años antes de la extinción K-Pg hasta varios millones de años después de ella. [35]
La tasa de sedimentación y el espesor de la arcilla K-Pg de tres sitios sugieren una extinción rápida, tal vez en un período de menos de 10.000 años. [184] En un sitio en la Cuenca de Denver de Colorado , después de que se depositara la capa límite K-Pg, la espiga de helecho duró aproximadamente 1.000 años, y no más de 71.000 años; en el mismo lugar, la aparición más temprana de mamíferos cenozoicos ocurrió después de aproximadamente 185.000 años, y no más de 570.000 años, "lo que indica tasas rápidas de extinción biótica y recuperación inicial en la Cuenca de Denver durante este evento". [185] El análisis de las interrupciones del ciclo del carbono causadas por el impacto las limita a un intervalo de solo 5.000 años. [186] Los modelos presentados en la reunión anual de la Unión Geofísica Americana demostraron que el período de oscuridad global después del impacto de Chicxulub habría persistido en la Formación Hell Creek casi 2 años. [187]
En 1980, un equipo de investigadores formado por el físico ganador del Premio Nobel Luis Álvarez , su hijo, el geólogo Walter Álvarez , y los químicos Frank Asaro y Helen Michel descubrieron que las capas sedimentarias que se encuentran en todo el mundo en el límite Cretácico-Paleógeno contienen una concentración de iridio muchas veces mayor que lo normal (30, 160 y 20 veces en tres secciones estudiadas originalmente). El iridio es extremadamente raro en la corteza terrestre porque es un elemento siderófilo que se hundió principalmente junto con el hierro en el núcleo de la Tierra durante la diferenciación planetaria . [12] En cambio, el iridio es más común en cometas y asteroides . [8] Debido a esto, el equipo de Álvarez sugirió que un asteroide golpeó la Tierra en el momento del límite K-Pg. [12] Hubo especulaciones anteriores sobre la posibilidad de un evento de impacto , [188] pero esta fue la primera evidencia sólida, [12] y desde entonces, los estudios han seguido demostrando niveles elevados de iridio en asociación con el límite K-Pg. [7] [6] [5] Esta hipótesis fue vista como radical cuando se propuso por primera vez, pero pronto surgió evidencia adicional. Se encontró que la arcilla del límite estaba llena de diminutas esferulitas de roca, cristalizadas a partir de gotitas de roca fundida formadas por el impacto. [189] [190] También se identificaron cuarzo [c] y otros minerales impactados en el límite K-Pg. [191] [192] La identificación de lechos de tsunami gigantes a lo largo de la Costa del Golfo y el Caribe proporcionó más evidencia, [193] y sugirió que el impacto podría haber ocurrido cerca, al igual que el descubrimiento de que el límite K-Pg se hizo más grueso en el sur de los Estados Unidos, con lechos de escombros de un metro de espesor en el norte de Nuevo México. [26] En el Caribe se descubrió un "cóctel" de microfósiles, fragmentos líticos y material derivado del impacto depositado por gigantescos flujos gravitacionales de sedimentos en el límite K-Pg que sirvió para demarcar el impacto. [194] Investigaciones posteriores identificaron el cráter gigante de Chicxulub , enterrado bajo Chicxulub en la costa de Yucatán , como la fuente de la arcilla del límite K-Pg. Identificado en 1990 [14]Según el trabajo del geofísico Glen Penfield en 1978, el cráter es ovalado, con un diámetro promedio de aproximadamente 180 km (110 mi), aproximadamente el tamaño calculado por el equipo de Alvarez. [195] [196] En marzo de 2010, un panel internacional de 41 científicos revisó 20 años de literatura científica y respaldó la hipótesis del asteroide, específicamente el impacto de Chicxulub, como la causa de la extinción, descartando otras teorías como el vulcanismo masivo . Habían determinado que un asteroide de 10 a 15 kilómetros de ancho (6 a 9 mi) se precipitó hacia la Tierra en Chicxulub en la península de Yucatán en México. [8] Se encuentran pruebas adicionales del evento de impacto en el sitio de Tanis en el suroeste de Dakota del Norte , Estados Unidos . [197] Tanis es parte de la muy estudiada Formación Hell Creek , un grupo de rocas que abarca cuatro estados de Norteamérica reconocidos por muchos descubrimientos fósiles importantes del Cretácico Superior y el Paleoceno Inferior . [198] Tanis es un sitio extraordinario y único porque parece registrar los eventos desde los primeros minutos hasta unas horas después del impacto del asteroide gigante Chicxulub con extremo detalle. [199] [200] Se ha informado que el ámbar del sitio contiene microtectitas que coinciden con las del evento de impacto de Chicxulub. [201] Algunos investigadores cuestionan la interpretación de los hallazgos en el sitio o son escépticos respecto del líder del equipo, Robert DePalma, quien aún no había recibido su doctorado en geología en el momento del descubrimiento y cuyas actividades comerciales han sido consideradas con sospecha. [202] Además, la evidencia indirecta de un impacto de asteroide como causa de la extinción masiva proviene de patrones de renovación del plancton marino. [203]
La topografía del radar revela el anillo de 180 km (112 millas) de ancho del cráter Chicxulub .
Algunos críticos de la teoría del impacto han propuesto que el impacto precede a la extinción masiva en unos 300.000 años y, por lo tanto, no fue su causa. [204] [205] Sin embargo, en un artículo de 2013, Paul Renne del Centro de Geocronología de Berkeley fechó el impacto enHace 66,043 ± 0,011 millones de años, según la datación argón-argón . Además, postula que la extinción masiva ocurrió dentro de los 32.000 años a partir de esta fecha. [206] La datación de las estructuras alteradas hidrotermalmente alrededor del cráter es consistente con esta cronología. [207]
En 2007, se propuso que el impactador pertenecía a la familia de asteroides Baptistina . [208] Este vínculo ha sido puesto en duda, aunque no refutado, en parte debido a la falta de observaciones del asteroide y su familia. [209] Se informó en 2009 que 298 Baptistina no comparte la firma química del impactador K-Pg. [210] Además, un estudio de 2011 del Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la luz reflejada de los asteroides de la familia estimó su ruptura en 80 Ma, lo que les dio tiempo insuficiente para cambiar de órbita e impactar la Tierra a los 66 Ma. [211]
Efectos del impacto
Impresión artística del asteroide estrellándose contra los mares tropicales y poco profundos de la península de Yucatán, rica en azufre, en lo que hoy es el sureste de México . [212] Se cree que las consecuencias de esta inmensa colisión de asteroides, que ocurrió hace aproximadamente 66 millones de años, causaron la extinción masiva de los dinosaurios no aviares y muchas otras especies en la Tierra. [212] El impacto arrojó cientos de miles de millones de toneladas de azufre a la atmósfera, lo que produjo un apagón mundial y temperaturas gélidas que persistieron durante al menos una década. [212]
La colisión habría liberado la misma energía que 100 teratoneladas de TNT (4,2 × 10 23 julios ), más de mil millones de veces la energía de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki . [8] El impacto de Chicxulub causó una catástrofe global. Algunos de los fenómenos fueron breves sucesos inmediatamente posteriores al impacto, pero también hubo alteraciones geoquímicas y climáticas a largo plazo que devastaron la ecología. [213] [214] [215]
El consenso científico es que el impacto del asteroide en el límite K-Pg dejó depósitos y sedimentos de megatsunami alrededor del área del mar Caribe y el golfo de México, a partir de las olas colosales creadas por el impacto. [216] Estos depósitos han sido identificados en la cuenca de La Popa en el noreste de México, [217] carbonatos de plataforma en el noreste de Brasil, [218] en sedimentos de aguas profundas del Atlántico , [219] y en la forma de la capa más gruesa conocida de depósitos de arena gradada, alrededor de 100 m (330 pies), en el propio cráter de Chicxulub, directamente sobre el material eyectado de granito. Se ha estimado que el megatsunami tuvo más de 100 m (330 pies) de altura, ya que el asteroide cayó en mares relativamente poco profundos; en mares profundos habría tenido 4,6 km (2,9 mi) de altura. [220] Se han encontrado rocas sedimentarias fosilíferas depositadas durante el impacto K–Pg en el área del Golfo de México, incluyendo depósitos de lavado de tsunami que contienen restos de un ecosistema de tipo manglar , lo que indica que el agua en el Golfo de México se agitó de un lado a otro repetidamente después del impacto; los peces muertos que quedaron en estas aguas poco profundas no fueron perturbados por los carroñeros. [221] [222] [223] [224] [225]
El reingreso de material eyectado a la atmósfera terrestre incluyó un breve (de varias horas de duración) pero intenso pulso de radiación infrarroja , que cocinó los organismos expuestos. [90] Esto es objeto de debate, y los oponentes argumentan que los incendios locales feroces, probablemente limitados a América del Norte, no llegan a ser tormentas de fuego globales . Este es el " debate de la tormenta de fuego del Cretácico-Paleógeno ". Un artículo publicado en 2013 por un destacado modelador del invierno nuclear sugirió que, basándose en la cantidad de hollín en la capa global de escombros, toda la biosfera terrestre podría haberse quemado, lo que implica una nube de hollín global que bloquea el sol y crea un efecto de invierno de impacto . [213] Si se produjeron incendios generalizados, esto habría exterminado a los organismos más vulnerables que sobrevivieron al período inmediatamente posterior al impacto. [226] El análisis experimental sugiere que los incendios forestales inducidos por el impacto fueron insuficientes por sí solos para causar la extinción de plantas, [227] y gran parte de la radiación térmica generada por el impacto habría sido absorbida por la atmósfera y los materiales eyectados en la atmósfera inferior. [228]
Aparte de los efectos hipotéticos del fuego en la reducción de la insolación, el impacto habría creado una enorme nube de polvo que bloqueó la luz solar durante hasta un año, inhibiendo la fotosíntesis. [229] [13] [214] El asteroide golpeó un área de roca de yeso y anhidrita que contenía una gran cantidad de hidrocarburos combustibles y azufre, [230] gran parte del cual se vaporizó, inyectando así aerosoles de ácido sulfúrico en la estratosfera , lo que podría haber reducido la luz solar que llega a la superficie de la Tierra en más del 50%. [231] El polvo fino de silicato también contribuyó al intenso invierno de impacto, [232] al igual que el hollín de los incendios forestales. [233] [234] [235] El forzamiento climático de este invierno de impacto fue aproximadamente 100 veces más potente que el de la erupción del Monte Pinatubo de 1991 . [236] Según los modelos de la Formación Hell Creek , el inicio de la oscuridad global habría alcanzado su máximo en solo unas pocas semanas y probablemente duró más de 2 años. [187] Las temperaturas gélidas probablemente duraron al menos tres años. [215] En la sección Brazos, la temperatura de la superficie del mar bajó hasta 7 °C (13 °F) durante décadas después del impacto. [13] Se necesitarían al menos diez años para que tales aerosoles se disiparan, y explicarían la extinción de las plantas y el fitoplancton, y posteriormente de los herbívoros y sus depredadores . Las criaturas cuyas cadenas alimentarias se basaban en detritos tendrían una posibilidad razonable de supervivencia. [129] [214] En 2016, un proyecto de perforación científica obtuvo muestras profundas de núcleos de roca del anillo de pico alrededor del cráter de impacto de Chicxulub. Los descubrimientos confirmaron que la roca que compone el anillo de pico había sido sacudida por una inmensa presión y se había derretido en solo minutos desde su estado habitual a su forma actual. A diferencia de los depósitos del fondo marino, el anillo de la cima estaba hecho de granito originado a mucha más profundidad en la tierra, que había sido expulsado a la superficie por el impacto. El yeso es un sulfato-que contiene rocas que normalmente se encuentran en el fondo marino poco profundo de la región; habían sido removidas casi por completo, vaporizadas hacia la atmósfera. El impacto fue lo suficientemente grande como para crear un anillo de picos de 190 kilómetros de ancho (120 millas), para derretir, chocar y expulsar granito profundo, para crear movimientos de agua colosales y para expulsar una inmensa cantidad de roca vaporizada y sulfatos hacia la atmósfera, donde habrían persistido durante varios años. Esta dispersión mundial de polvo y sulfatos habría afectado catastróficamente al clima, conducido a grandes caídas de temperatura y devastado la cadena alimentaria. [237] [238]
La liberación de grandes cantidades de aerosoles de azufre a la atmósfera como consecuencia del impacto también habría provocado lluvia ácida. [239] [231] Como resultado, los océanos se acidificaron. [15] [16] Esta disminución del pH del océano mataría a muchos organismos que desarrollan conchas de carbonato de calcio . [231] El calentamiento de la atmósfera durante el propio impacto también puede haber generado lluvia de ácido nítrico a través de la producción de óxidos de nitrógeno y su posterior reacción con el vapor de agua. [240] [239]
Después del invierno de impacto, la Tierra entró en un período de calentamiento global como resultado de la vaporización de carbonatos en dióxido de carbono, cuyo largo tiempo de residencia en la atmósfera aseguró que se produciría un calentamiento significativo después de que se disiparan más gases de enfriamiento de vida corta. [241] Las concentraciones de monóxido de carbono también aumentaron y causaron un calentamiento global particularmente devastador debido a los consiguientes aumentos en las concentraciones de ozono troposférico y metano. [242] La inyección de vapor de agua en la atmósfera por el impacto también produjo importantes perturbaciones climáticas. [243]
El evento del final del Cretácico es la única extinción masiva que se sabe definitivamente que está asociada con un impacto, y otros grandes impactos extraterrestres, como el impacto del embalse de Manicouagan , no coinciden con ningún evento de extinción notable. [244]
El lecho del río en la mina Moody Creek, 7 Mile Creek / Waimatuku, Dunollie, Nueva Zelanda, contiene evidencia de un evento devastador en las comunidades de plantas terrestres en el límite Cretácico-Paleógeno, lo que confirma la gravedad y la naturaleza global del evento. [159]
Evento de impacto múltiple
También se han propuesto otras características topográficas similares a cráteres como cráteres de impacto formados en relación con la extinción del Cretácico-Paleógeno. Esto sugiere la posibilidad de impactos múltiples casi simultáneos, tal vez de un objeto asteroidal fragmentado similar al impacto de Shoemaker-Levy 9 con Júpiter . Además del cráter Chicxulub de 180 km (110 mi) , está el cráter Boltysh de 24 km (15 mi) en Ucrania (65,17 ± 0,64 Ma ), el cráter Silverpit de 20 km (12 mi) en el Mar del Norte (59,5 ± 14,5 Ma ) posiblemente formado por el impacto de un bólido , y el controvertido y mucho más grande cráter Shiva de 600 km (370 mi) . Cualquier otro cráter que pudiera haberse formado en el océano de Tetis habría quedado oscurecido desde entonces por la deriva tectónica hacia el norte de África y la India. [245] [246] [247] [248]
Trampas del Deccan
Las Traps del Decán, que estallaron cerca del límite entre el Mesozoico y el Cenozoico, [249] [250] [251] se han citado como una explicación alternativa para la extinción masiva. [252] [253] Antes de 2000, los argumentos de que los basaltos de inundación de las Traps del Decán causaron la extinción generalmente se vinculaban con la opinión de que la extinción fue gradual, ya que se pensaba que los eventos de basalto de inundación comenzaron alrededor de 68 millones de años y duraron más de 2 millones de años. La evidencia más reciente muestra que las traps estallaron durante un período de solo 800.000 años que abarca el límite K-Pg y, por lo tanto, pueden ser responsables de la extinción y la recuperación biótica tardía posterior. [254]
Las Trampas del Decán podrían haber causado la extinción a través de varios mecanismos, incluyendo la liberación de polvo y aerosoles sulfúricos al aire, que podrían haber bloqueado la luz solar y, por lo tanto, reducido la fotosíntesis en las plantas. [255] Además, el Cretácico tardío vio un aumento en las temperaturas globales; [256] [257] El vulcanismo de las Trampas del Decán resultó en emisiones de dióxido de carbono que aumentaron el efecto invernadero cuando el polvo y los aerosoles desaparecieron de la atmósfera. [258] [250] Los fósiles de plantas registran un aumento de 250 ppm en las concentraciones de dióxido de carbono a lo largo del límite K-Pg, probablemente atribuible a la actividad de las Trampas del Decán. [259] El aumento de las emisiones de dióxido de carbono también causó lluvia ácida, evidenciada por el aumento de la deposición de mercurio debido al aumento de la solubilidad de los compuestos de mercurio en agua más ácida. [260]
La evidencia de las extinciones causadas por las Traps del Decán incluye la reducción de la diversidad de la vida marina cuando el clima cerca del límite K-Pg aumentó en temperatura. La temperatura aumentó alrededor de tres a cuatro grados muy rápidamente entre 65,4 y 65,2 millones de años atrás, que es muy cerca del momento del evento de extinción. No solo aumentó la temperatura del clima, sino que la temperatura del agua disminuyó, lo que causó una disminución drástica en la diversidad marina. [261] La evidencia de Túnez indica que la vida marina se vio afectada de manera perjudicial por un período importante de aumento de calor y humedad vinculado a un pulso de intensa actividad de las Traps del Decán, [262] y que las extinciones marinas allí comenzaron antes del evento de impacto. [263] Se ha concluido que la disminución de carófitas en la cuenca de Songliao, China, antes del impacto del asteroide está relacionada con los cambios climáticos causados por la actividad de las Traps del Decán. [264]
En los años en que la hipótesis de las Traps del Decán se relacionó con una extinción más lenta, Luis Álvarez (fallecido en 1988) respondió que los paleontólogos estaban siendo engañados por la escasez de datos . Aunque su afirmación no fue bien recibida inicialmente, estudios de campo intensivos posteriores de los yacimientos de fósiles dieron peso a su afirmación. Con el tiempo, la mayoría de los paleontólogos comenzaron a aceptar la idea de que las extinciones masivas al final del Cretácico se debieron en gran medida o al menos en parte a un impacto masivo de la Tierra. Incluso Walter Álvarez reconoció que otros cambios importantes podrían haber contribuido a las extinciones. [265] Los argumentos más recientes contra las Traps del Decán como causa de extinción incluyen que algunos estudios han descubierto que la cronología de la actividad de las Traps del Decán y los pulsos de cambio climático son asincrónicos, [266] que los cambios palinológicos no coinciden con intervalos de vulcanismo, [267] y que muchos sitios muestran estabilidad climática durante el último Maastrichtiano y ninguna señal de grandes perturbaciones causadas por el vulcanismo. [268] Múltiples estudios de modelado concluyen que un evento de impacto, no el vulcanismo, se ajusta mejor a la evidencia disponible de patrones de extinción. [21] [20] [19]
Combinando estas teorías, algunos modelos geofísicos sugieren que el impacto contribuyó a las Traps del Decán. Estos modelos, combinados con datación radiométrica de alta precisión, sugieren que el impacto de Chicxulub podría haber desencadenado algunas de las mayores erupciones del Decán, así como erupciones en sitios de volcanes activos en cualquier parte de la Tierra. [269] [270]
Regresión del nivel del mar en Maastricht
Hay evidencia clara de que los niveles del mar cayeron en la etapa final del Cretácico más que en cualquier otro momento de la era Mesozoica. En algunas capas de roca de la etapa Maastrichtiana de varias partes del mundo, las capas posteriores son terrestres; las capas anteriores representan líneas de costa y las capas más tempranas representan lechos marinos. Estas capas no muestran la inclinación y distorsión asociadas con la formación de montañas , por lo tanto, la explicación más probable es una regresión , una caída en el nivel del mar. No hay evidencia directa de la causa de la regresión, pero la explicación actualmente aceptada es que las dorsales oceánicas se volvieron menos activas y se hundieron por su propio peso. [35] [271]
Una regresión severa habría reducido en gran medida el área de la plataforma continental , la parte más rica en especies del mar, y por lo tanto podría haber sido suficiente para causar una extinción masiva marina. [272] [273] Este cambio no habría causado la extinción de los amonites. La regresión también habría causado cambios climáticos, en parte al alterar los vientos y las corrientes oceánicas y en parte al reducir el albedo de la Tierra y aumentar las temperaturas globales. [71] La regresión marina también resultó en la pérdida de mares epeíricos , como la Vía Marítima Interior Occidental de América del Norte. La pérdida de estos mares alteró en gran medida los hábitats, eliminando llanuras costeras que diez millones de años antes habían albergado comunidades diversas como las que se encuentran en las rocas de la Formación Dinosaur Park. Otra consecuencia fue una expansión de los entornos de agua dulce , ya que la escorrentía continental ahora tenía que recorrer distancias más largas antes de llegar a los océanos . Si bien este cambio fue favorable para los vertebrados de agua dulce , los que prefieren los entornos marinos, como los tiburones, sufrieron. [128]
Sin embargo, la caída del nivel del mar como causa del evento de extinción se contradice con otra evidencia, a saber, que las secciones que no muestran signos de regresión marina aún muestran evidencia de una importante caída en la diversidad. [274]
Causas múltiples
Los defensores de la causalidad múltiple consideran que las causas únicas sugeridas son demasiado pequeñas para producir la gran escala de la extinción, o que no es probable que produzcan el patrón taxonómico observado. En un artículo de revisión, J. David Archibald y David E. Fastovsky analizaron un escenario que combina tres causas postuladas principales: vulcanismo, regresión marina e impacto extraterrestre. En este escenario, las comunidades terrestres y marinas se vieron estresadas por los cambios y la pérdida de hábitats. Los dinosaurios, como los vertebrados más grandes, fueron los primeros afectados por los cambios ambientales y su diversidad disminuyó. Al mismo tiempo, los materiales particulados del vulcanismo enfriaron y secaron áreas del globo. Luego ocurrió un evento de impacto, que causó colapsos en las cadenas alimentarias basadas en la fotosíntesis, tanto en las cadenas alimentarias terrestres ya estresadas como en las cadenas alimentarias marinas. [128]
Basándose en estudios realizados en la isla Seymour de la Antártida , Sierra Petersen y sus colegas sostienen que hubo dos eventos de extinción separados cerca del límite Cretácico-Paleógeno, uno correlacionado con el vulcanismo de las Trampas del Decán y otro correlacionado con el impacto de Chicxulub. El equipo analizó patrones de extinción combinados utilizando un nuevo registro de temperatura de isótopos agrupados de una sección del límite K-Pg expandido y sin hiatos. Documentaron un calentamiento de 7,8 ± 3,3 °C sincrónico con el inicio del vulcanismo de las Trampas del Decán y un segundo calentamiento más pequeño en el momento del impacto del meteorito. Sugirieron que el calentamiento local se había amplificado debido a la desaparición simultánea del hielo continental o marino. La variabilidad intracapa indica una posible reducción de la estacionalidad después de que comenzaron las erupciones del Decán, que continuó durante el evento del meteorito. La extinción de especies en la isla Seymour ocurrió en dos pulsos que coinciden con los dos eventos de calentamiento observados, vinculando directamente la extinción del final del Cretácico en este sitio con eventos volcánicos y de meteoritos a través del cambio climático. [275]
Representación artística especulativa de un Thescelosaurus poco después del evento K-Pg
^ La abreviatura se deriva de la yuxtaposición de K , la abreviatura común para el Cretácico , que a su vez se origina del término alemán correspondiente Kreide ; y Pg , que es la abreviatura para el Paleógeno .
^ Los minerales impactados tienen su estructura interna deformada y son creados por presiones intensas como en explosiones nucleares e impactos de meteoritos.
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Enlaces externos
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¿Qué mató a los dinosaurios?—Museo de Paleontología de la Universidad de California (1995)
