Las grandes extinciones en masa

Todos hemos oído hablar de la extinción de alguna especie en el pasado (dinosaurios, mamuts, neandertales…) o del riesgo de que alguna especie actual desaparezca para siempre por cualquier motivo, humano o natural (lince ibérico, oso polar…). Y es que las extinciones son algo cotidiano, forman parte de la vida y de la evolución porque las especies que no se adaptan a los cambios desaparecerán y serán sustituidas por otras que sí lo han hecho. Pero en ocasiones la extinción no solo afecta a una sola especie, sino que por algún motivo de golpe desaparece una gran cantidad de ellas. En algunos casos más del 50% de las especies que había en el planeta en un momento dado desaparecen de forma brusca y para siempre. A estos sucesos traumáticos para la vida de la Tierra los denominados extinciones masivas o extinciones en masa, y en contra de lo que pueda parecer, no han sido negativas para la evolución sino que gracias a ellas nuevos organismos han podido prosperar hasta niveles antes inimaginables. En esta entrada vamos a ver en orden cronológico las cinco mayores extinciones de la historia geológica del planeta, cinco sucesos que como veremos marcaron la vida de la Tierra para siempre.

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Evolución del porcentaje de géneros marinos (no confundirlo con especies) que han desaparecido a lo largo de todo el Fanerozoico. Como se puede ver hay cinco momentos principales de gran extinción, algunos de ellos formados por varios eventos, y que han supuesto la desaparición de más del 20% de géneros marinos existentes en ese momento (imagen modificada a partir de wikipedia.org).

La primera doble extinción

La primera gran extinción masiva que vamos a ver, aunque ya hubo otras con anterioridad, es uno de los eventos globales que empleamos para poner el final del Ordovícico en hace 443 millones de años (Ma). La extinción del Ordovícico-Silúrico es no solo la primera de este repaso, sino que además es la segunda mayor extinción en masa del Fanerozoico en cuanto a géneros extintos (49-60%) y especies (cerca del 80%), por lo que empezamos directamente en el segundo escalón del podio. En realidad este evento de extinción fue doble y tuvo lugar en dos episodios separados unos 4 millones de años, cuyo origen es aún objeto de debate aunque actualmente hay bastante consenso en considerar al principal culpable.

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En el Ordovícico la mayor parte de la vida del planeta se desarrollaba en áreas marinas poco profundas, muy susceptibles a los cambios eustáticos (imagen tomada del video corto The Upper Ordovician Sea, disponible en youtube).

Para entender bien esta extinción hay que tener en cuenta tres cuestiones. La primera es que en el Ordovícico la vida se concentraba en las platagormas continentales porque todavía no había dado el salto al medio terrestre. La segunda es que durante las glaciaciones el nivel del mar global desciende como consecuencia de un trasvase de agua del océano a la criosfera, algo muy importante cuando hablamos de los ciclos glacial-interglacial del Cuaternario. Y la tercera es que a finales del Ordovícico el continente de Gondwana se encontraba en una posición polar muy similar a la de la actual Antártida. Si juntamos estas tres cuestiones es inevitable pensar que a finales del Ordovícico debió desarrollarse un gran casquete polar sobre Gondwana que hizo que el nivel del mar descendiera de manera brusca, por lo que las plataformas continentales se habrían visto reducidas y eso habría causado una presión sobre la fauna de estas regiones. Pero el evento no terminó con el nuevo equilibrio, ya que cuando el nivel del mar volvió a subir por el fin de la glaciacion se inundaron nuevos terrenos y una vez más habría afectado a muchos seres vivos, que necesitan unas condiciones muy concretas de profundidad.

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Hace más de 458 millones de años, en el Ordovício Medio, el continente de Gondwana se encontraba en una posición muy similar a la que hoy ocupa la Antártida (Zamora et al., 2015).

Lo que acabamos de ver es la hipótesis más aceptada para explicar la extinción del Ordovícico-Silúrico pero no es la única. Un estudio reciente afirmaba que durante este evento hubo un descenso en la oxigenación del océano (anoxia), posiblemente relacionado con la glaciación y el cambio en las corrientes marinas, que habría afectado a las poblaciones marinas. No obstante todavía hay autores que creen que la causa pudo estar relacionada, aunque no se especifica cómo, con la actividad volcánica anormal que hubo en Norteamérica como consecuencia del levantamiento de los montes Apalaches durante la orogenia Tacónica. Incluso hay quienes creen que la causa de la extinció fue una contaminación por metales, que sabemos que entran en la cadena trófica con relativa facilidad y pueden causar enormes daños en la vida, aunque lo cierto es que solo es una propuesta sin pruebas que la apoyen. Lo mismo ocurre con la hipótesis más extravagante de todas, que propone como causa de la extinción un estallido de rayos Gamma en una supernova cercana, que habría afectado a la capa de ozono y podría haber causado que los organismos de superficie sufrieran una mayor radiación ultravioleta. Pero de este estallido tampoco tenemos evidencias, por lo que de momento la glaciación-deglaciación y las consiguientes oscilaciones del nivel del mar son la hipótesis más satisfactoria que tenemos.

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Ilustración artística de un estallido de rayos gamma con chorro altamente energético, una de las hipótesis propuestas para explicar la extinción del Ordovícico (fuente: NASA / Swift / Cruz deWilde).

La extinción del Ordovícico-Silúrico supuso la desaparición del 60% de los invertebrados marinos. Dos tercios de las especies de braquiópodos, que en el Ordovícico ocupaban el nicho que actualmente ocupan los bivalvos (almejas, ostras, mejillones…), desaparecieron en esta extinción, al igual que una buena cantidad de especies de corales, que todavía no habían empezado a construir los arrecifes por los que son famosos en la actualidad. También sufrieron esta extinción los bivalvos, que sin embargo supieron recuperarse muy bien, de algunos órdenes de trilobites y de equinodermos (erizos y estrellas de mar).

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Izquierda: Ejemplares de Cincinnetina meeki, una especie de braquiópodo del Ordovícico de Estados Unidos (woostergeologists.scotblogs.wooster.edu). Derecha: Ejemplar de estrella de mar del Ordovícico (fossilmall.com).

La Doble Extinción del Devónico

La segunda gran extinción masiva del Fanerozoico ocurrió en el Devónico Superior y de nuevo fue una doble extinción que de nuevo nos sirve para marcar el final de un periodo. Pero a diferencia de la extinción del Ordovícico-Silúrico, en la que había dos eventos diferentes que no están bien separados, en la extinción del Devónico Superior tenemos muy bien distinguidos los dos eventos que la formaron: el evento Kellwasser (375-360 Ma) y el evento Hangenberg (360 Ma). En conjunto los dos eventos provocaron que el 57% de géneros y al menos el 75% de especies desaparecieran, causando con ello una gran crisis biológica que duró unos 20-25 millones de años y que hizo que la vida del planeta no se recuperase hasta bien entrado el Carbonífero, pasados otros 15 millones de años.

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Ilustración artística de un lago de aguas cálidas del Devónico Superior, con especies de peces y de anfibios típicas de este periodo (fuente: pinterest.com).

La causa de la extinción del Devónico Superior parece ser una concatenación de sucesos que afectaron durante un periodo de tiempo muy prolongado. La mayoría de autores consideran que detrás de ella hubo una serie de grandes cambios climáticos a escala global que afectaron a diferentes ambientes, lo que sin duda habría tenido nefastas consecuencias para la vida del planeta a nivel global. Por ejemplo, se cree que un aumento en la turbidez del medio marino y una reducción del oxígeno disponible (anoxia) en el fondo del océano podrían haber afectado especialmente a los organismos bentónicos, que son los que habitan en el fondo del océano. Pero es que además también parece que se produjeron rápidas y bruscas oscilaciones del nivel del mar con consecuencias similares a las vistas para la extinción del Ordovícico. Esto es lo que está bastante aceptado dentro de la extinción del Devónico Superior, pero cuando hablamos de qué pudo desencadenar estos cambios climáticos es cuando nos encontramos con las discrepancias. Algunos autores creen que hubo varios impactos de bólidos que pudieron desencadenarlos, ya que tenemos identificada una anomalía de iridio como la del límite K/Pg y hasta hemos encontrado cráteres del Devónico Superior, pero lo cierto es que ninguno de ellos es capaz de explicar de manera satisfactoria la doble extinción. Además, la anomalía en iridio se puede explicar por otros fenómenos sin implicar impactos meteoríticos, ya que este metal frecuente en asteroides y cometas también es relativamente abundante en el interior del planeta.

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El impacto de uno o varios bólidos es considerada como una de las posibles causas de la extinción del Devónico Superior (fuente: doubtfulnews.com).

La doble extinción del Devónico Superior fue un evento especialmente destructivo para los organismos bentónicos, pero también afectó a los nectónicos (nadadores), planctónicos (que viven en suspensión) e incluso a los recientes organismos terrestres. El evento Kellwasser afectó más a los organismos de aguas someras cálidas, sobre todo a los organismos constructores de arrecifes y también a otros grupos de animales (braquiópodos, trilobites, ammonites, conodontos) que, o bien tuvieron que adaptarse a las nuevas condiciones o se extinguieron definitivamente (graptolites). Esto se ve muy bien en los trilobites, que por un lado experimentaron una reducción en el tamaño de sus ojos, que ha sido interpretado como indicio de un aumento en la turbidez, y por otro lado las partes asociadas con su respiración se vieron incrementadas, que nos indicaría unas condiciones más anóxicas del medio. Por el contrario, el evento Hangenberg afectó a una mayor cantidad de organismos, ya que su influencia no sólo se detecta en el medio marino sino también en agua dulce. En este evento los organismos más afectados fueron los vertebrados, de los que el 97% de especies se extinguieron, entre ellos todos los placodermos y la mayoría de sarcopterigios, y es que se ha estimado que al finalizar el evento solo habían sobrevivido los tiburones menores a un metro y la mayoría de peces y anfibios inferiores a 10 cm.

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Imagen de dos ejemplares de graptolites del género Spirograptus, del Silúrico Inferior (fuente: geology.gsapubs.org).

La Gran Mortandad (Great Dying)

Si las dos extinciones anteriores nos sirven para marca el límite entre dos periodos, ¿cómo debió de ser la extinción que marca el límite entre dos eras? Evidentemente mucho mayor, porque con el final del Paleozoico llegamos no solo a una nueva extinción, sino a la extinción con mayúsculas, a la mayor crisis biológica que ha vivido el planeta en los últimos 540 millones de años. Porque la exintición del Pérmico-Triásico ocupa el primer puesto de nuestro podio, en el que ostenta cómodamente la medalla de oro, al haber sido la responsable de la desaparición de aproximadamente el 90-96% de las especies que vivían en el planeta hace 252 Ma.

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En el Pérmico Superior los animales dominantes en el medio terrestre eran los terápsidos, organismos que se cree pudieron ser los ancestros de los actuales mamíferos (fuente: thepermianperiod.wordpress.com).

En la actualidad tenemos varias hipótesis que pretenden explicar esta gran extinción que a punto estuvo de erradicar la vida en el planeta. La primera de ellas goza de la simpatía de muchos autores y propone el impacto de uno o varios bólidos como causa de la extinción. Hoy en día existen varios cráteres candidatos de ser el causante de esta extinción (cráter de Wilkes Land en Antártida, cráter Araguainha en Brasil), pero aún no tenemos nada que los asocie con claridad con la extinción. La segunda, también con muchos apoyos, considera que quizá la causa de la crisis biológica fuera un aumento considerable en la actividad volcánica del planeta, ya que de esta edad tenemos las trampas de Siberia y las trampas del Emei (China), que pudieron haber emitido a la atmósfera enormes cantidades de CO2. Por desgracia un suceso climático de esta embergadura deja su marca geoquímica en los sedimentos y de momento no hemos encontrado todavía una confirmación de que estas erupciones pudieran ser la causa de la extinción, solo la aparente coincidencia en el tiempo de ambos sucesos. La tercera va en la línea de la anterior, pero no pone los ojos en el CO2 sino en el metano, un gas invernadero 25% más pontente que se puede acumular en forma de hidrato de metano en los océanos actuales. Según esta hipótesis se pudo haber producido una liberación repentina de metano que habría podido desencadenar un cambio climático de gran magnitud del que, sin embargo, tampoco tenemos evidencias claras.

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Los traps siberianos son un evento volcánico de gran magnitud que ocurrió a finales de Pérmico y que se cree que puede ser una de las causas de la Gran Mortandad (ilustración de José Luis Olivares / MIT).

La extinción del Pérmico-Triásico marcó un punto de inflexión en las formas de vida dominantes en el planeta. En el medio marino los organismos más afectados fueron los organismos carbonatados (corales, braquiópodos, equinodermos y algunas especies de esponjas), que son muy susceptibles a la acidificación de los océanos, que podría estar asociada con un aumento en la concentración de CO2. Pero no solo estos organismos se vieron afectados por la extinción, ya que los trilobites, que habían gozado de gran éxito en el Ordovícico, aunque desde el Devónico sobrevivían a duras penas, se extinguieron definitivamente a finales del Paleozoico, al igual que los blastoideos y los corales tabulados. Por el contrario, si bien sufrieron intensamente la extinción, no se extinguieron ni los braquiópodos, que desde entonces no han vuelto a ser tan abundantes como en el Paleozoico, ni los equinodermos, que lograron recuperarse de la crisis y en el Jurásico volvieron a ser muy abundantes, ni los crinoideos, con gran éxito en el Mesozoico. En cuanto al medio terrestre, los insectos sufrieron su única gran extinción, ya que se ha estimado que ocho de cada nuevo órdenes desapareció en el evento, mientras que los vertebrados dos tercios de las familias de los laberintodontos (anfibios primitivos), saurópsidos (reptiles diápsidos) y terápsidos (sinápsidos) se extinguieron.

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El Pérmico finalizó (y con él el Paleozoico) con la mayor extinción masiva que ha vivido el planeta, en la que 9 de cada 10 especies marinas y 7 de cada 10 especies terrestres desaparecieron del planeta. En la imagen, cráneo de Dinogorgon rubidgei (terápsido) encontrado en África (fuente: science.nationalgeographic.com).

El final definitivo de las faunas del Paleozoico

Apenas habían pasado 50 millones de años desde la Gran Mortandad cuando la vida del planeta, que aún no se había recuperado del todo, sufrió una nueva crisis biológica de gran magnitud. El final del Triásico (201 Ma) nos lo marca este nuevo evento de extinción en el que el 70-75% de las especies del planeta desaparecieron, en especial los invertebrados marinos. Por tanto estamos hablando de una extinción con un impacto en la biosfera muy similar al de la doble extinción del Devónico, las únicas de este repaso que no forman parte de nuestro mortal podio.

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Representación artística de la costa de un lago de Suiza en el Triásico Superior en el que se puede ver un hipotético ataque de un ejemplar de Ticinosuchus a crías recien salidas del huevo de Nothosaurus (fuente: science.nationalgeographic.com).

El origen de la extinción del Triásico-Jurásico es de nuevo una cuestión problemática al no haber un consenso claro entre los expertos. En esta ocasión los principales sospechosos vuelven a ser los mismos que se barajan siempre, aunque aquí sí tenemos algunas certezas. La primera hipótesis habla de una actividad volcánica anormalmente alta, algo que sabemos que es cierto porque el Triásico es el momento en el que Pangea empezó a romperse, lo que implica a la fuerza un aumento de la actividad volcánica asociada con el desarrollo de varios puntos calientes que serán el germen de las futuras nuevas cuencas oceánicas. Otra hipótesis propuesta es la del impacto de uno o varios bólidos como causa de esta extinción, ya que de nuevo encontramos cráteres de una edad similar a la de la extinción en diversos puntos del planeta (Rochechouart en Francia o Manicouagan en Canadá), pero estos no son muy grandes y en algunos casos las dataciones se alejan bastante de la propia extinción. Incluso se ha hablado de cambios climáticos bruscos, ya sean cambios del nivel del mar, que sabemos que se produjeron, fenómenos de gran aridez causados por la existencia de Pangea o un aumento en la acidez de las aguas por un aumento del CO2 atmosférico. Pero repito, no tenemos absolutamente nada que nos de una pista mínimamente fiable que seguir y todo son, por el momento, conjeturas.

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Lavas basálticas formadas durante la apertura del Atlántico en la cordillera del Atlas, en Marruecos (fuente: wikipedia.org).

La extinción del Triásico-Jurásico fue la puntilla de muchas especies que habían sobrevivido a duras penas a la Gran Mortandad. Es así como la mayoría de grandes anfibios y de los arcosaurios no-dinosaurios, de los terápsidos y los anápsidos, se extinguieron al final del Triásico. También desaparecieron para siempre los conodontos, unos misterioros organismos de los que solo tenemos restos de lo que creemos que pudo ser su aparato masticador (mandíbula) y que son de gran importancia bioestratrigráfica porque nos sirven como indicadores bioestratrigráficos durante prácticamente toda su existencia.

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Izquierda: Uno de los pocos fósiles de conodonto que hemos encontramos en el que se preserva detalles del cuerpo del animal. Derecha: Imagenes de algunos de los microfósiles de conodontos de naturaleza fosfatada (fuente: nhm.ac.uk).

El adiós de los Dinosaurios

La quinta y última extinción masiva que veremos en esta entrada es sin duda la más conocida, y es precisamente la que ocupa el tercer escalón del podio. A finales del Cretácico, por tanto marcando el límite no solo de dos periodos sino de dos eras, encontramos una nueva crisis biológica que causó la desaparición de más del 75% de las especies del momento.

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Ilustración artística de una manada de ceratópsidos bebiendo agua durante un atardecer del Cretácico (autor: Kerem Beyit).

El origen de esta extinción es, a diferencia de los casos anteriores, bien conocida por todos. Y aunque el principal sospechoso esté claro, lo cierto es que incluso en ella tenemos otras hipótesis. Por ejemplo, hay autores que creen que la extinción del límite K/Pg fue el resultado de una actividad volcánica anormalmente alta relacionada con las trampas del Decán, una gran plataforma basáltica formada durante el Cretácico Superior en India. El volumen de material magmático emitido se ha estimado en 512 000 km3, por lo que sin duda este evento volcánico debió tener un gran impacto en todo el planeta, ya que no debemos olvidar que la erupción del Tambora, una de las mayores erupciones del Holoceno, fue capaz de descender la temperatura media del planeta en 0.5º C. Y estamos hablando de una sola erupción, imaginad que es toda una región que ocupa la mitad de la superficie de la India la que está emitiendo magma y gases.

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Las trampas del Decán son una llanura extensa en la que se depositó un amplio volumen de basaltos en el Cretácico Superior. La imagen es una panorámica de estos basaltos en el Área de los Western Ghats, cerca de la ciudad de Bombay (fuente: paleontologia-y-evolucion-ucm.blogspot.com.es).

Son varias las teorías que se barajan para la extinción del límite K/Pg, aunque ninguna goza del apoyo científico ni popular como la del impacto de un bólido contra nuestro planeta. Este cuerpo menor, un asteroide o un cometa de unos 10 km de diámetro, impactó en la plataforma continental del golfo de México y liberó una energía equivalente a dos millones de veces la energía de la bomba Zar, el arma más potente jamás creada y explosionada por el hombre. El resultado del impacto fue un enorme cráter de unos 100 km de diámetro, el cráter de Chicxulub (México), y el desarrollo de enormes megatsunamis que arrasaron las costas más próximas. En la propia zona de impacto la corteza y el propio bólido se fundieron y buena parte del material fundido fue expulsado a la atmósfera, donde solidificó antes de caer como pequeñas bolitas (esferulitas), gotas de roca fundida que encontramos en muchos lugares del planeta. Pero también se emitió una ingente cantidad de polvo a la atmósfera que ocultó el Sol y redujo la radiación solar durante décadas, reduciendo la actividad fotosintética de las plantas y el fitoplancton marino y generando un auténtico nvierno nuclear. Este polvo, cuando volvió a caer, constituyó una capa de hollín enriquecido en iridio que podemos ver muy bien en muchos lugares del planeta, entre ellos en varios puntos de la península Ibérica.

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Durante mucho tiempo la extinción de los dinosaurios fue tema de un intenso debate que todavía hoy en día no está del todo cerrado. Su datación en 66 Ma, junto con otros grandes eventos geológicos de la historia del planeta, fue gracias al uso de radioisótopos y hoy en día nos sirve para marcar el límite entre el Mesozoico y el Cenozoico (fuente: factoflife.net).

La extincion del límite K-Pg fue selectiva en cuanto a los organismos más afectados, aunque todos la sufrieron en mayor o menor medida. Dentro del medio terrestre las comunidades florales experimentaron una importante merma que dio pie a una de las mayores reorganizaciones en cuanto al dominio de tipos de plantas. Por su parte, los animales terrestres superiores a un cierto tamaño se extinguieron por completo y solo los que tenían una dieta omnívora, los insectívoros y los carroñeros lograron sobrevivir a la extinción. En cuanto al medio marino, los organismos con concha fueron los que más pérdidas sufrieron, igual que los principales depredadores del medio, no así los animales que habitaban en los fondos y los de los medios de agua dulce. En resumen, todos los animales de cierto tamaño que poseyeran un metabolismo rápido y una alimentación especializada se extinguieron. Esto incluye a todas las especies de dinosaurios, de pterosaurios y la mayoría de grandes reptiles marinos (plesiosaurios y mosasaurios), así como prácticamente todos los corales hermatípicos (constructores de arrecifes), todos los ammonites y belemnites (cefalópodos), todos los rudistas (bivalvos) y otras muchas especies de moluscos y equinodermos. También se extinguieron muchas especies de plancton marino, en especial las de climas cálidos, mientras que las especies de climas más fríos parece que pudieron incluso proliferar.

Consideraciones finales

Como acabamos de ver, tres son las hipótesis principales que se barajan para explicar prácticamente las cinco extinciones que acabamos de ver: el impacto de bólidos, una actividad volcánica anormalmente alta y cambios climáticos globales. Esto nos demuestra que cuando hablamos de extinciones masivas no tenemos certezas y ni si quiera en la que acabó con los dinosaurios estamos seguros al 100% de conocer la causa. No obstante debemos tener en cuenta que estas cinco extinciones masivas que hemos visto en esta entrada son las mayores pero no las únicas. De hecho en total tenemos identificados 23 eventos de extinción de gran magnitud durante el Fanerozoico, uno más en el límite Precámbrico-Cámbrico y otro más intuido en el Precámbrico, la Gran Oxigenación. A ellas hay que añadir una buena variedad de extinciones que en mayor o menor medida han condicionado la evolución biológica en el planeta, erradicando aquellas formas que no fueron capaces de adaptarse y para que fueran sustituidas por otras que sí lo hicieron. Y es que al parecer existe una especie de ciclos de extinciones en masa que se repiten cada 26 millones de años, unos ciclos de los que no tenemos una explicación ni remotamente satisfactoria, aunque como ocurre siempre, no faltan las hipótesis. Pero esa es otra historia que veremos cuando tratemos el misterio de esa ciclicidad.

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