Te hemos contado lo diverso que es nuestra Honduras Neotropical, en esta ocasión te llevaremos a viajar en el tiempo. ¿Sabías que, se cree que hace aproximadamente 66 millones de años, en el límite del período Cretácico-Paleógeno (límite K/T), se desencadenó una extinción masiva debido al impacto de un meteorito de aproximadamente 11 a 12 km de diámetro, que destruyó casi el 75% de las especies vegetales y animales de la Tierra? (Figura 1). ¿Sorprendente no? A continuación te explicamos una de las consecuencias de este evento recientemente sugerida por investigadores.
Figura 1. Representación artística del meteorito Chicxulub con varios fragmentos impactando la Tierra. Crédito de la imagen: MASPIX / Alamy Stock Photo
En su reciente estudio Loeb y Siraj (2021) indican que el meteorito provino de los escombros de algún asteroide o cometa originado en la nube de Oort, la cual es una esfera de desechos espaciales situada en los márgenes del Sistema Solar. El asteroide o cometa se desvió de su ruta orbitacional debido al campo gravitacional de Júpiter. El meteorito generado impactó a la Tierra a una velocidad de 72,000 km/h liberando energía equivalente 100 millones de megatoneladas de TNT por hora, ocasionando temperaturas de hasta 18,000 °C. El impacto del meteorito fue tal que dejó un cráter en el Golfo de México de más de 180 kilómetros de diámetro y casi 20 de profundidad (Figura 2).
Figura 2. Rocas extraídas del cráter en Chicxulub. Crédito de la imagen: Dave Smith, International Ocean Discovery Program.
Sin embargo, la gran extinción de especies no se debió al impacto directo del meteorito, sino a la cadena de eventos que este provocó. Este evento ocurrió a finales del Cretácico generando grandes tsunamis con olas que alcanzaron hasta 300 metros de altura, también ocasionando que millones de toneladas de rocas se pulverizaran y quedarán suspendidas en la atmósfera, bloqueando la luz solar y provocando un efecto de “invierno nuclear”, disminuyendo la temperatura global e impidiendo el proceso de fotosíntesis en las plantas. Imagina como todos los grupos de organismos que hasta entonces habían poblado la Tierra durante más de 150 millones de años fueron desapareciendo debido a alteraciones repentinas de todos los ecosistemas; causas externas a las que no tuvieron tiempo de adaptarse (Figura 3).
Figura 3. Representación artística de la biodiversidad de especies entre 125 y 100 millones de años atrás, durante la era de los dinosaurios. Crédito de la imagen: Instituto Alexander von Humboldt (BIA).
El cráter de impacto está situado en Yucatán, México, específicamente en la actual población de Chicxulub, a la que el cráter debe su nombre. Su descubrimiento se remonta a la década de los setenta, cuando los geofísicos Antonio Camargo y Glen Penfield obtuvieron muestras que sugerían que la zona era de origen de impacto (Figura 4). Las pruebas para esto incluían una anomalía gravitatoria (diferencia en la fuerza de gravedad del lugar) y la presencia de minerales como la tectita, cuarzo de impacto e iridio dentro del área circundante, siendo este último elemento el que más sustento da a la aseveración del impacto del meteorito. El iridio es extremadamente raro en la corteza terrestre, encontrándose en pocas cantidades en los núcleos de los planetas, pero es abundante en asteroides y meteoritos.
Figura 4. Imagen del relieve de la península de Yucatán, México, donde se aprecian indicios, sutiles pero inequívocos, del cráter de impacto de Chicxulub. Crédito: NASA/ Alamy Stock Photo.
Los estudiosos del tema consideran que el gran impacto en Chicxulub, marca un momento clave de cambios geológicos en la dinámica y vida en el planeta, provocando la extinción de los grandes reptiles y dinosaurios, para dar paso al desarrollo de los mamíferos, mismos que evolucionaron hasta las especies que conocemos hoy en día, incluido el ser humano. Además, permitió la formación de los grandes yacimientos de hidrocarburos sobre los cuales se ha desarrollado la economía de muchos países de América (Figura 5).
Figura 5. Ilustración de los Cenotes en el cráter de Chicxulub, la palabra cenote deriva del maya dzonoot o tz’onot que se traduce más o menos como hoyo o agujero en el suelo, y se refiere a depósitos naturales de agua subterránea (Cejudo, 2018). Créditos de imagen: Lunar and Planetary Institute.
Este ha sido un fenómeno único en toda la historia de la Tierra, por lo que muchos estudios se han dedicado a describir cómo se produjo el impacto y las consecuencias que sufrieron las formas de vida existentes. Sin embargo, hasta ahora, muy pocos estudios se han dedicado a averiguar la influencia de este fenómeno sobre los ecosistemas terrestres actuales.
Un reciente estudio publicado el 2 de abril del 2021 en la revista Science, dirigido por investigadores del Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI), presenta un enfoque totalmente nuevo del evento de la extinción Cretácico-Paleógeno, encontrando que el catastrófico impacto del meteorito en Chicxulub, tuvo el importante papel de reestructurar drásticamente la naturaleza misma de los bosques Neotropicales, estableciendo así el escenario evolutivo adecuado para que esas zonas se convirtieran en lo que son hoy: selvas tropicales, uno de los ecosistemas más diversos que existen en la Tierra (Figura 6).
Figura 6. La actual selva Colombiana fue creada por el mismo meteorito que extinguió a los dinosaurios. Crédito de la imagen: David Riaño Cortés.
Previo a este estudio, se sabía muy poco sobre el efecto de la extinción del triásico/cretácico en la evolución de los trópicos americanos. Previo al meteorito, los bosques tropicales eran dominados por grandes coníferas y helechos (Figura 7). Los enormes saurópodos herbívoros, los dinosaurios de cuello largo, mantenían espacios abiertos en el dosel, dejando entrar la luz, para que pinos y helechos fuesen la vegetación dominante en aquel entonces.
Figura 7. De bosques llenos de helechos hasta bosques llenos de flores: las plantas comenzaron a producir flores atractivas que contienen recompensas azucaradas para los insectos que transportan granos de polen (básicamente el esperma masculino de las plantas) a otras flores, lo que ayuda a las plantas a reproducirse. Esta estrategia tuvo tanto éxito que las plantas con flores se apoderaron de los bosques tropicales y del mundo. Crédito de la imagen: Instituto Alexander von Humboldt (BIA).
Luego del devastador impacto, las selvas tropicales de la Tierra se redefinieron, los bosques desarrollaron un dosel denso que permitió que llegara menos luz al suelo, por lo que la diversidad de plantas se redujo en aproximadamente un 45% y las extinciones se generalizaron, particularmente entre las plantas con semillas. Aun imaginado todo este panorama, se estarán preguntando ¿cómo transformó el impacto los bosques tropicales ricos en coníferas en las selvas tropicales que hoy conocemos, con sus imponentes árboles salpicados de flores y orquídeas multicolores? (Figura 8).
Figura 8. Después del impacto de un meteorito en México, casi la mitad de las plantas existentes antes del impacto se extinguieron. Después del impacto, las plantas con flores llegaron a dominar los bosques tropicales modernos. Crédito de la imagen: Instituto Alexander von Humboldt (BIA
Anteriormente, los científicos ya se habían percatado que los efectos de la colisión del meteorito y sus secuelas, al menos en las zonas templadas, variaron según las condiciones locales y la distancia del cráter de impacto de Chicxulub en la península de Yucatán en México. Los bosques de Nueva Zelanda, por ejemplo, escaparon relativamente ilesos, pero no tenían idea de cómo el evento cambió las selvas tropicales de África o, hasta ahora, las de América del Sur. Fue entonces que los investigadores revisaron 53 sitios en Colombia en busca de rocas (Figura 9), que se formaron durante el período Cretácico Superior, justo antes del impacto del meteorito (Figura 10), y otras que se formaron durante 10 millones de años posteriores, en el período Paleógeno (Figura 11).
Figura 9. El coautor Mauricio Gutiérrez recolecta hojas fósiles dentro de una mina de carbón en Colombia. Crédito de la imagen: Cortesía de Carlos Jaramillo.
Figura 10. Un fósil de hoja post-meteorito identificado como una leguminosa de la Formación Cerrejón de Colombia (hace 58-60 millones de años). Las legumbres están ausentes del paisaje sudamericano antes del impacto del meteorito, pero hoy en día son parte integral de las selvas tropicales de la región. Crédito de la imagen: Fabiany Herrera.
Figura 11. Estos fósiles de hojas de Colombia se formaron en la época del Paleoceno, después de que el impacto de un meteorito condujera al quinto evento de extinción masiva del planeta. Crédito de la imagen: Fabiany Herrera.
Fue entonces cuando recurriendo al registro fósil, el paleobiólogo Carlos Jaramillo del Smithsonian Tropical Research Institute y los demás coautores, reunieron una base de datos masiva de granos de polen fosilizados que abarcan ambos momentos del impacto del meteorito (antes y después) y contrastaron el polen con fósiles de hojas nuevas y viejas de sitios en Colombia. Según los investigadores los fósiles de hojas son muy informativos pero son relativamente raros. Por lo general, se pueden identificar a nivel de especie y revelar qué plantas vivían en un área en particular, cuánta luz solar recibió una planta o qué tipos de insectos depredaban sus hojas. Por otro lado, el polen a menudo solo se puede identificar a nivel de familia y puede haber llegado desde muy lejos, lo que lo hace menos confiable como censo localizado. Pero lo que el polen carece de detalles biológicos lo compensa con creces con su ubicuidad, ya que son abundantes y fáciles de encontrar en una variedad de diferentes tipos de sedimentos que abarcan casi todos los períodos de tiempo (Figura 12).
Figura 12. El análisis de unos 50.000 granos de polen y 6.000 hojas fósiles revela que el meteorito que acabó con los dinosaurios no aviares, también dio origen a la selva tropical del Amazonas. Crédito de la imagen: Carvalho et al., Science; 2021
A través de la identificación taxonómica masiva de estas plantas representadas en los fósiles fue lo que finalmente les permitió determinar qué especies se perdieron y generaron después del impacto del meteorito. Agregado a lo anterior se abordó la cuestión de ¿Cómo se estructuraron estos bosques fósiles?
Para lo cual se emplearon tres técnicas, primero midieron la densidad de las pequeñas venas en las hojas. Por ejemplo, en las plantas vivas de la selva tropical, las hojas del dosel tienen una alta densidad de venas para aprovechar al máximo la luz solar, mientras que las hojas del sotobosque, incluso en la misma planta, tienen una menor densidad de venas. Entonces, si una variedad de hojas de un bosque tiene una gran variedad de densidades de nervadura de las hojas, sugiere que el bosque tiene un dosel denso y estratificado. Por el contrario, la hojarasca del bosque que exhibe densidades de venas relativamente consistentes generalmente proviene de un ecosistema con un dosel abierto.
Para la segunda técnica, se emplearon isótopos de carbono, carbono-13 y carbono-12, para inferir cuánto sol golpeaba una hoja cuando estaba viva. Si una colección de hojas de un bosque tiene proporciones aproximadamente consistentes de isótopos de carbono-12 a carbono-13, entonces el bosque probablemente tenía un dosel abierto. Por el contrario, si las hojas del bosque muestran una gran variedad de proporciones de isótopos de carbono, esto sugiere un dosel cerrado donde algunas hojas fueron destruidas por la radiación solar y otras vivían casi en la oscuridad.
Para la tercera técnica el equipo inspeccionó cada hoja fósil en busca de signos de daño por insectos, ya que los insectos dañan las hojas de diferentes maneras, por lo que los investigadores usaron estos mordiscos y perforaciones reveladores para aproximarse a la diversidad de insectos que soporta el bosque (Figura 13).
Figura 13. En el Paleoceno (el período de 10 millones de años que siguió al impacto del meteorito) la Tierra estaba cubierta por bosques tropicales. El daño causado por insectos en las hojas fósiles recolectadas cerca de Bogotá nos dice que después del impacto, los insectos más quisquillosos (insectos que solo comían una determinada especie) se volvieron menos comunes, reemplazados por insectos con un gusto más amplio que podían comer muchas plantas diferentes. Crédito: Instituto Alexander von Humboldt (BIA).
Basado en esto los científicos aseguran que la Tierra necesitó alrededor de seis millones de años para que los bosques volvieran al nivel de diversidad que tenían antes del meteorito, y las especies que volvieron a crecer lentamente eran completamente diferentes a las que residían antes. Las legumbres, plantas familia del frijol y las habichuelas que fijan el nitrógeno del aire al suelo, fueron las primeras en aparecer y enriquecieron el suelo anteriormente pobre en nutrientes. Esta afluencia de nitrógeno, junto con el fósforo de la ceniza del meteorito, permitió que otras plantas con flores prosperaran junto con las legumbres y desplazaran a las coníferas. Las angiospermas fosilizadas que repoblaron las selvas tropicales de América del Sur exhibieron amplios rangos de densidad de venas foliares y proporciones dispares de isótopos de carbono estables, lo que sugiere que los nuevos bosques tenían copas espesas que creaban estratos escalonados de acceso a la luz solar.
La nueva comunidad de plantas de los neotrópicos modernos eran similares en estructura y en las familias de plantas que dominaban sus filas en comparación con las de hoy, sin embargo, la diversidad general de especies se mantuvo baja hasta aproximadamente seis millones de años después del impacto (Figura 14).
Figura 14. Este gráfico nos muestra el aumento y la disminución de la diversidad de especies en los trópicos de América del Sur a ambos lados del impacto del meteorito que causó el evento de extinción del Cretácico. A la derecha hay un par de ilustraciones que muestran las diferentes estructuras forestales que definieron cada época. Crédito de la imagen: Carvalho et al., Science 2021.
Es por toda esta investigación que los científicos concluyen que muchos de los bosques tropicales y subtropicales que hoy en día dominan América del Sur, fueron producto de la catástrofe en Chicxulub. Un gran ejemplo es la selva de la Amazonía. Pero este estudio no termina aquí ya que actualmente se desarrollan nuevos proyectos por parte de científicos de varios países para seguir investigando las secuelas dejadas por el gran impacto en Chicxulub. Una pieza importante del rompecabezas de la historia de la vida en el planeta se ha colocado con este estudio que además evidencia como bajo perturbaciones rápidas, los ecosistemas tropicales han podido recuperarse, aunque este proceso implicó un reemplazo y fue en un intervalo largo de tiempo.
Cabe destacar que este estudio se llevó a cabo en las selvas tropicales de América del Sur y no en México donde fue el impacto ni en América Central que a pesar que hoy es dominado por selvas tropicales, en el momento del impacto se encontraba sumergida en el mar. Debemos tener en cuenta la magnitud de este evento y que la datación de fósiles en rocas son lo que nos cuentan la historia de cómo nacieron estos nuevos bosques en lo hoy es América del Sur y cuyas especies eventualmente colonizaron y componen lo que son los actuales bosques de nuestra América Central (Figura 15).
Figura 15. La Mosquitia, Honduras “la pequeña Amazonas”. Crédito de la imagen: National Geographic.
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Por: Carla Rebeca Padilla, bióloga
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LITERATURA CONSULTADA
Carvalho et al., (2021). Extinction at the end-Cretaceous and the origin of modern Neotropical rainforests, Science 02 Apr 2021: Vol. 372, Issue 6537, pp. 63-68 DOI: 10.1126/science.abf1969.
Dinosaur-killing asteroid strike gave rise to Amazon rainforest. (03 de abril, 2021). BBC News. Recuperado de: https://www.bbc.com/news/science-environment-56617409.
Fox, A. (01 de abril, 2021). How the Dinosaur-Killing Asteroid Spurred the Evolution of the Modern Rainforest. Recuperado de: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/how-dinosaur-killing-asteroid-spurred-evolution-modern-rainforest-180977390/
Gramling, C. (02 de abril, 2021). The dinosaur-killing asteroid impact radically altered Earth’s tropical forests. Recuperado de: https://www.sciencenews.org/article/dinosaur-killing-asteroid-tropical-forest-fossil
Martínez, L. (2001). The Dinosaur Extinction and its South pyrenean Record. Departamento de Paleontología, Facultad de Ciencias Geológicas, Universidad Complutense de Madrid, 28040 Madrid (España), Pag 1-6.
Nuwer, R. (01 de abril, 2021). The Asteroid That Killed the Dinosaurs Created the Amazon Rain Forest. Recuperado de: https://www.scientificamerican.com/article/the-asteroid-that-killed-the-dinosaurs-created-the-amazon-rain-forest/
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