What is the Cretaceous-Paleogene boundary and why is it significant for studying extinction?

The Cretaceous-Paleogene boundary marks the geological transition between the Cretaceous and Paleogene periods, coinciding with the Chicxulub impact event. This boundary is significant because it represents a major extinction event that caused dramatic changes in diversity across many taxa. By analyzing fossil data before and after this boundary, scientists can understand how different organisms responded to this catastrophic environmental disruption.

How do paleontologists measure changes in diversity over geological time?

Paleontologists use the Paleobiology Database to download diversity data organized by geological stage and taxon. They extract the number of genera occurrences for each time interval, which represents how many organisms existed during that period. By plotting these occurrence counts against time in millions of years ago, researchers create line graphs that visually display diversity trends and identify periods of increase, decrease, or stability across different taxa.

What role did the Paleocene-Eocene Thermal Maximum play in Paleogene diversity patterns?

The Paleocene-Eocene Thermal Maximum occurred approximately 55.5 million years ago during the Paleogene epoch, representing a temperature spike of about 8 degrees Celsius above today's average. This thermal event may have affected diversity in certain taxa differently, causing some organisms to thrive while others declined. Analyzing diversity graphs at this point reveals which taxa were sensitive to rapid climate warming and which were resilient to this environmental change.

What hypotheses guide the study of diversity and extinction during the Paleogene?

The experimental hypothesis predicts that many taxa will show changes in diversity following the Cretaceous-Paleogene event and again at the end of the Paleogene, with some increasing while others decrease. The null hypothesis states that no changes in diversity will occur between taxa after these events. Comparing actual fossil data against these predictions helps determine whether environmental factors or random processes drove extinction patterns.

How should diversity data be organized and prepared for analysis?

After downloading comma-separated values from the Paleobiology Database, copy each relevant column into a new spreadsheet sheet. Label each sheet with the taxon name, data collection date, and source. Keep data from multiple taxa on the same sheet if clearly labeled and distinct. This organization ensures accurate tracking of which data corresponds to which organisms and prevents confusion when creating multiple graphs for comparison.

Why is taxonomic resolution set to genera when downloading paleontological data?

Setting taxonomic resolution to genera provides an appropriate level of detail for analyzing diversity changes across geological time. Genera represent a meaningful taxonomic rank that balances specificity with data availability in the fossil record. Using genera allows researchers to track broader evolutionary patterns while maintaining enough resolution to detect significant diversity shifts in response to extinction events and environmental changes.

How does comparing predictions to actual data improve understanding of extinction causes?

By making initial predictions about which taxa would increase or decrease in diversity, then comparing these predictions to actual fossil data, researchers can evaluate whether their proposed contributing factors were accurate. If predictions match results, the proposed causes are supported. If they diverge, scientists must reconsider alternative explanations, such as climate change, competition, or resource availability, leading to deeper understanding of extinction mechanisms.

Extinción

Conceptos Preparación del instructor Protocolo del estudiante

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¿Qué tienen en común los dinosaurios, los tigres de Tasmania y los estorninos abubillos? La respuesta es el tema del laboratorio de hoy, la extinción. La extinción ocurre cuando una especie no puede sobrevivir en su entorno para reproducirse y no puede pasar a uno nuevo. Se pensaba que los mamuts lanudos, por ejemplo, habían muerto como resultado del cambio climático, lo que hacía que su hábitat y el resto del planeta fueran demasiado cálidos. La extinción ha ocurrido desde que hay vida en la tierra. De hecho, se estima que el 99% de todas las especies que han existido se han extinguido.

La mayoría de estas extinciones ocurrieron con el tiempo debido a cambios ambientales como nuestro mamut lanudo. Pero otros factores, como la competencia por los recursos con otras especies y la incapacidad de evitar la depredación, también pueden llevar a una especie a la extinción. Tomemos estos peces, por ejemplo. Ambas especies comparten un hábitat, pero el pez verde es mejor para evadir a los depredadores, lo que hace que su supervivencia sea más probable y, finalmente, extinga al pez naranja. La caza excesiva y otros fenómenos provocados por el hombre, como la contaminación, también pueden causar la extinción de una especie.

Las extinciones que ocurren a nivel global se denominan extinciones masivas y generalmente son causadas por eventos catastróficos importantes como impactos desde el espacio, actividad volcánica significativa y otros fenómenos que causan el cambio climático global. Durante estos eventos, las altas tasas de extinción superan las tasas de nueva especiación, lo que resulta en una pérdida global de especies.

La extinción masiva más conocida es la extinción del Cretácico-Paleógeno o K-Pg, famosa por acabar con el reinado de los dinosaurios. Esta extinción se puede ver incluso en las capas o estratos rocosos de la tierra, donde vemos una pérdida abrupta de especies del registro fósil hace unos 66 millones de años, que también coincide con una capa de sedimento única que contiene iridio, un metal que no se encuentra a menudo en la corteza terrestre. Sin embargo, el iridio está presente en grandes cantidades en los asteroides, lo que da a los científicos una pista sobre la causa de la extinción. El impacto en la península de Yucatán en México creó el cráter Chicxulub de 180 kilómetros de ancho y desencadenó una serie de eventos catastróficos que alterarían la tierra para siempre. En primer lugar, las tormentas de fuego habrían devastado el continente norteamericano creando una enorme nube de humo y polvo. Los escombros expulsados por la colisión habrían quedado atrapados en la atmósfera superior causando un efecto de manta, que atrapó cantidades mortales de radiación infrarroja en la atmósfera. Las erupciones volcánicas y la inestabilidad geológica generalizada que siguió al impacto alimentaron aún más la asfixia de la tierra y, a medida que el hollín, el humo y las cenizas volcánicas bloquearon el sol, muchas plantas ya no pudieron realizar la fotosíntesis y, por lo tanto, perecieron. Sin alimento, los herbívoros fueron los siguientes en extinguirse, seguidos de cerca por los depredadores. Las emisiones volcánicas y el smog resultante causaron lluvia ácida que acidificó los océanos, acabando con muchas especies acuáticas. Pronto, la atmósfera ácida y la densa niebla que bloqueaba el calor del sol provocaron una congelación profunda con temperaturas globales que cayeron por debajo de cero durante varios años. La extinción masiva causada por estos drásticos cambios ambientales afectó a todos los conocidos, y tres cuartas partes de todas las especies vivas en ese momento se extinguieron en el equivalente evolutivo de un abrir y cerrar de ojos.

Con el tiempo, a medida que el clima de la Tierra volvía lentamente a la normalidad, las especies restantes, que incluían pequeños mamíferos, se recuperaron y se sometieron a una radiación adaptativa para llenar las muchas especies recién desocupadas. De esta manera, la pérdida de un gran número de especies durante la extinción masiva abrió espacio para la expansión y especiación de otras.
En este laboratorio, examinará los datos de diversidad de varios taxones distintos en diferentes períodos de tiempo alrededor de la extinción del Cretácico-Paleógeno.

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Diversidad y Extinción durante la Época del Paleógeno
- Comience este procedimiento leyendo el suplemento de lectura de extinción que se ha impreso para usted.
  NOTA: Alternativamente, puede descargar el suplemento de lectura en el enlace a continuación. Haga clic aquí para descargar el suplemento de lectura de extinción
- Utilizando la información contenida en los suplementos de lectura de extinción relacionados con los taxones de interés y el evento de impacto de Chicxulub, haga predicciones para cada taxón enumerado en la Tabla 1. Considere si la diversidad en cada taxón aumentó, disminuyó o permaneció igual inmediatamente después del límite Cretácico-Paleógeno y más tarde en la época del Paleógeno. Haga clic aquí para descargar la Tabla 1
- Luego, completa las razones de cada una de tus predicciones en la columna Factores Contribuyentes. HIPÓTESIS: La hipótesis experimental es que muchos de los diferentes taxones mostrarán cambios en la diversidad después del evento Cretácico-Paleógeno, y nuevamente al final del Paleógeno, con algunos aumentando en diversidad, mientras que otros disminuyen. La hipótesis nula es que no habrá cambios en la diversidad entre taxones después del evento Cretácico-Paleógeno, o al final del Paleógeno.
- Recopile datos de diversidad yendo a la Base de Datos de Paleobiología: www.paleobiodb.org.
- En el centro de la pantalla, haga clic en el cuadro amarillo con la etiqueta Descargar datos. En el encabezado en cursiva "¿Qué desea descargar?", seleccione Diversidad a lo largo del tiempo en el lado izquierdo y Valores separados por comas en el lado derecho.
- Desplácese hacia abajo hasta el encabezado "Seleccionar por taxonomía".
- En el primer cuadro etiquetado como 'Taxón o taxones a incluir', escriba el nombre del taxón sobre el que se están recopilando datos. NOTA: Asegúrese de que la ortografía sea correcta.
- Ahora, ve al menú desplegable justo debajo de esa casilla etiquetada como "Resolución taxonómica", y selecciona genera.
- Bajo el siguiente encabezado, seleccione por tiempo, escriba Maastrichtian en el primer cuadro y Chattian en el cuadro directamente debajo. Asegúrese de que el menú desplegable con la etiqueta Regla de tiempo esté establecido en principal y que la Resolución temporal esté configurada en etapa.
- Seleccione "Asumir el rango de taxones existentes hasta el presente". Desplázate hasta el centro de la página y haz clic en descargar. Se abrirá una ventana de guardado.
- Guarde el archivo .csv en un lugar seguro y accesible y cámbiele el nombre para que sea fácil de identificar.
- Abra el archivo y desplácese hacia abajo hasta el conjunto de datos principal en Registros. NOTA: Los datos están dispuestos en orden temporal inverso por etapa geológica. La segunda columna, interval_name, da el nombre aceptado de la etapa en cuestión. Las siguientes dos columnas dan las fechas apropiadas de la etapa en millones de años antes del presente. La última columna, número de apariciones, da un recuento total de los géneros existentes durante esa etapa geológica, determinado a partir de la ocurrencia de fósiles.
- Para trabajar más fácilmente con estos datos, copia y pega cada columna en una nueva hoja. Asegúrese de etiquetar esta hoja con el taxón en cuestión, los datos y la hora en que se obtuvieron los datos, y la fuente de datos.
- Repita este proceso para cada uno de los taxones de la Tabla 1 (pasos 4 – 12). NOTA: Los datos de varios taxones se pueden mantener en la misma hoja, siempre y cuando se mantengan distintos y etiquetados adecuadamente.
- Para crear gráficos de líneas para cada uno de los taxones que muestran el cambio en la diversidad a lo largo del tiempo, seleccione la columna max_ma y la columna de número de ocurrencias simultáneamente.
- En Excel, seleccione Insertar en la barra de herramientas superior y busque la sección etiquetada Gráficos. Seleccione el icono central inferior, Insertar gráfico de dispersión.
- Luego, selecciona la Dispersión con Líneas Rectas y Marcadores y debería aparecer un gráfico. NOTA: Dado que el eje de este gráfico está en unidades de hace millones de años, el eje está en la dirección inversa del tiempo cuando se pone en orden numérico.
- Para solucionar esto, haga clic en el signo más verde en la esquina superior derecha del gráfico y coloque el cursor sobre Ejes. Esto debería revelar una pequeña flecha negra. Haga clic en la flecha para abrir un pequeño menú y seleccione Más opciones.
- Esto abrirá el menú de Opciones del Eje. En Opciones de eje, haga clic en la casilla situada junto a Valores en orden inverso. NOTA: También es posible cambiar las escalas de los ejes desde este menú, lo que se puede utilizar para eliminar el exceso de tiempo que no se está analizando en este laboratorio. Mantenga la coherencia de los cambios entre los diferentes gráficos.
- Haga doble clic en el título en la parte superior del gráfico y cámbielo por el taxón que se representa.
- Haga un gráfico separado para cada uno de los taxones de la Tabla 1. Manténgalos organizados y en un solo lugar. Se recomienda una hoja separada para los gráficos.
Resultados
- Para cada gráfico, identifique la ubicación del límite Cretácico-Paleógeno y dibuje una línea vertical a través del gráfico en este punto.
- Utilizando la información de los gráficos, rellene la Tabla 2. En algunos casos, puede ser útil volver al conjunto de datos original y comparar los valores reales, especialmente cuando son pequeños. Haga clic aquí para descargar la Tabla 2
- Compare estos valores con las predicciones hechas en la Tabla 1 y discuta si los factores contribuyentes originales siguen siendo candidatos probables.
- Usando el conjunto de datos, calcule el porcentaje del total de taxones que se extinguieron en el límite Cretácico-Paleógeno usando esta ecuación.
- Hay un evento en medio del Paleógeno conocido como el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno hace unos 55,5 millones de años. Esto representa un punto alto de temperatura durante la época del Paleógeno a aproximadamente 8 °C más alto que la temperatura promedio actual. ¿Este punto parece tener un efecto sobre la diversidad de alguno de los taxones? En caso afirmativo, ¿cuáles?