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.

Extinction

Notions Préparation de l'instructeur Protocole étudiant

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Qu’ont en commun les dinosaures, les tigres de Tasmanie et les étourneaux fasciolés ? La réponse est le sujet du laboratoire d'aujourd'hui, l'extinction. L’extinction se produit lorsqu’une espèce ne peut pas survivre dans son environnement pour se reproduire et ne peut pas se déplacer vers un nouveau. On pensait que les mammouths laineux, par exemple, étaient morts à cause du changement climatique qui rendait leur habitat et le reste de la planète trop chauds. L’extinction s’est produite aussi longtemps qu’il y a de la vie sur terre. En fait, on estime que 99 % de toutes les espèces qui ont jamais existé ont disparu.

La plupart de ces extinctions se sont produites au fil du temps en raison de changements environnementaux comme notre mammouth laineux. Mais d’autres facteurs, tels que la concurrence pour les ressources avec d’autres espèces et l’incapacité d’éviter la prédation, peuvent également conduire une espèce à l’extinction. Prenez ces poissons, par exemple. Les deux espèces partagent un habitat, mais le poisson vert est plus apte à échapper aux prédateurs, ce qui rend sa survie plus probable et finit par entraîner l’extinction du poisson orange. La surchasse et d’autres phénomènes d’origine humaine tels que la pollution peuvent également provoquer l’extinction d’une espèce.

Les extinctions qui se produisent au niveau mondial sont appelées extinctions massives et sont généralement causées par des événements catastrophiques majeurs tels que des impacts de l’espace, une activité volcanique importante et d’autres phénomènes qui causent le changement climatique mondial. Au cours de ces événements, les taux élevés d’extinction dépassent les taux de nouvelle spéciation, ce qui entraîne une perte mondiale d’espèces.

L’extinction de masse la plus connue est l’extinction du Crétacé-Paléogène ou K-Pg, célèbre pour avoir mis fin au règne des dinosaures. Cette extinction peut même être observée dans les couches rocheuses ou les strates de la terre, où nous assistons à une perte soudaine d'espèces des archives fossiles il y a environ 66 millions d'années, ce qui coïncide également avec une couche de sédiments unique contenant de l'iridium, un métal que l'on ne trouve pas souvent dans la croûte terrestre. L’iridium est cependant présent en grande quantité dans les astéroïdes, ce qui donne aux scientifiques un indice sur la cause de l’extinction. L’impact dans la péninsule du Yucatan au Mexique a créé le cratère Chicxulub de 180 kilomètres de large et a déclenché une série d’événements catastrophiques qui allaient modifier la terre pour toujours. Tout d’abord, des tempêtes de feu auraient ravagé le continent nord-américain, créant un énorme nuage de fumée et de poussière. Les débris éjectés de la collision se seraient retrouvés piégés dans la haute atmosphère, provoquant un effet de couverture, qui a piégé des quantités mortelles de rayonnement infrarouge dans l’atmosphère. Les éruptions volcaniques et l’instabilité géologique généralisée qui a suivi l’impact ont encore alimenté l’étouffement de la terre et, comme la suie, la fumée et les cendres volcaniques ont bloqué le soleil, de nombreuses plantes n’ont plus été en mesure de photosynthétiser et ont donc péri. Sans nourriture, les herbivores étaient les prochains à disparaître, suivis de près par les prédateurs. Les émissions volcaniques et le smog qui en a résulté ont provoqué des pluies acides qui ont acidifié les océans, anéantissant de nombreuses espèces aquatiques. Bientôt, l'atmosphère acide et le brouillard dense bloquant la chaleur du soleil ont conduit à un gel profond avec des températures mondiales tombant en dessous de zéro pendant plusieurs années. L’extinction de masse causée par ces changements environnementaux drastiques a affecté toutes les espèces connues et les trois quarts de toutes les espèces vivantes à l’époque ont disparu en un clin d’œil.

Au fil du temps, alors que le climat de la Terre revenait lentement à la normale, les espèces restantes, y compris les petits mammifères, ont rebondi et ont subi une radiation adaptative pour remplir les nombreuses espèces nouvellement libérées. De cette façon, la perte d'un grand nombre d'espèces au cours de l'extinction de masse a ouvert la voie à l'expansion et à la spéciation d'autres.
Dans cet atelier, vous allez examiner les données de diversité de plusieurs taxons distincts à différentes périodes autour de l’extinction du Crétacé-Paléogène.

Print Procedure Steps

Diversité et extinction à l’époque paléogène
- Commencez cette procédure en lisant le supplément de lecture d’extinction qui a été imprimé pour vous.
  NOTE : Vous pouvez également télécharger le supplément de lecture en cliquant sur le lien ci-dessous. Cliquez ici pour télécharger le supplément de lecture sur l’extinction
- À l’aide des informations contenues dans les suppléments de lecture de l’extinction relatifs aux taxons d’intérêt et à l’événement d’impact de Chicxulub, faites des prédictions pour chaque taxon répertorié dans le tableau 1. Demandez-vous si la diversité de chaque taxon a augmenté, diminué ou est restée la même immédiatement après la limite Crétacé-Paléogène et plus tard à l’époque paléogène. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 1
- Ensuite, remplissez les raisons de chacune de vos prédictions dans la colonne Facteurs contributifs. L’hypothèse expérimentale est que de nombreux taxons différents montreront des changements de diversité après l’événement Crétacé-Paléogène, et à nouveau à la fin du Paléogène, certains augmentant en diversité, tandis que d’autres diminuent. L’hypothèse nulle est qu’il n’y aura pas de changements dans la diversité entre les taxons après l’événement Crétacé-Paléogène, ou à la fin du Paléogène.
- Rassemblez les données sur la diversité en allant dans la base de données de paléobiologie : www.paleobiodb.org.
- Au centre de l’écran, cliquez sur la case jaune intitulée Télécharger les données. Sous l’en-tête en italique, « Que voulez-vous télécharger ? », sélectionnez Diversité au fil du temps sur le côté gauche et Valeurs séparées par des virgules sur le côté droit.
- Faites défiler jusqu’à la rubrique « Sélectionner par taxonomie ».
- Dans la première case intitulée 'Taxon ou taxons à inclure', tapez le nom du taxon sur lequel les données sont collectées. REMARQUE : Assurez-vous que l’orthographe est correcte.
- Maintenant, allez dans le menu déroulant juste en dessous de la case intitulée « Résolution taxonomique », et sélectionnez les genres.
- Sous l’en-tête suivant, Sélectionner par temps, tapez Maastrichtian dans la première case et Chattian dans la case directement en dessous. Assurez-vous que le menu déroulant intitulé Règle de temps est défini sur majeur et que la résolution temporelle est définie sur scène.
- Sélectionnez « Supposer la plage de taxons existants jusqu’au présent ». Faites défiler l’écran jusqu’au milieu de la page et cliquez sur télécharger. Une fenêtre d’enregistrement s’ouvrira.
- Enregistrez le fichier .csv dans un endroit sûr et accessible et renommez-le pour le rendre facile à identifier.
- Ouvrez le fichier et faites défiler jusqu’à l’ensemble de données principal sous Enregistrements. REMARQUE : Les données sont classées dans l’ordre chronologique inverse par stade géologique. La deuxième colonne, interval_name, donne le nom accepté de l’étape en question. Les deux colonnes suivantes donnent les dates appropriées de l’étape en millions d’années avant le présent. La dernière colonne, le nombre d’occurrences, donne un décompte total des genres existants au cours de cette étape géologique, déterminé à partir de la présence de fossiles.
- Pour utiliser plus facilement ces données, copiez et collez chaque colonne dans une nouvelle feuille. Assurez-vous d’étiqueter cette feuille avec le taxon en question, les données et l’heure à laquelle les données ont été obtenues, ainsi que la source des données.
- Répétez ce processus pour chacun des taxons du tableau 1 (étapes 4 à 12). REMARQUE : Les données de plusieurs taxons peuvent être conservées sur la même feuille, à condition qu’elles soient distinctes et étiquetées de manière appropriée.
- Pour créer des tracés linéaires pour chacun des taxons montrant l’évolution de la diversité au fil du temps, sélectionnez simultanément la colonne max_ma et la colonne du nombre d’occurrences.
- Dans Excel, sélectionnez Insérer dans la barre d’outils supérieure et recherchez la section intitulée Graphiques. Sélectionnez l’icône en bas au centre, Insérer un graphique en nuage de points.
- Ensuite, sélectionnez le Scatter avec des lignes droites et des marqueurs et un graphique devrait apparaître. REMARQUE : Puisque l’axe de ce graphique est en unités d’il y a des millions d’années, l’axe est dans le sens inverse du temps lorsqu’il est mis dans l’ordre numérique.
- Pour résoudre ce problème, cliquez sur le signe plus vert dans le coin supérieur droit du graphique et passez la souris sur Axes. Cela devrait révéler une petite flèche noire. Cliquez sur la flèche pour ouvrir un petit menu et sélectionnez Plus d’options.
- Cela ouvrira le menu Options de l’Axe. Sous Options de l’axe, cliquez sur la case en regard de Valeurs dans l’ordre inverse. REMARQUE : Il est également possible de modifier les échelles d’axe à partir de ce menu, ce qui peut être utilisé pour éliminer le temps excessif qui n’est pas analysé dans cet atelier. Gardez les modifications cohérentes entre les différents graphiques.
- Double-cliquez sur le titre en haut du graphique et remplacez-le par le taxon représenté.
- Fais un graphique séparé pour chacun des taxons du tableau 1. Gardez-les organisés et au même endroit. Il est recommandé d’utiliser une feuille distincte pour les graphiques.
Résultats
- Pour chaque graphique, identifiez l’emplacement de la limite Crétacé-Paléogène et tracez une ligne verticale à travers le graphique à ce point.
- À l’aide des informations des graphiques, remplissez le tableau 2. Dans certains cas, il peut être utile de revenir à l’ensemble de données d’origine et de comparer les valeurs réelles, en particulier lorsqu’elles sont petites. Cliquez ici pour télécharger le Tableau 2
- Comparez ces valeurs aux prédictions faites dans le Tableau 1 et discutez si les facteurs contributifs d’origine sont toujours des candidats probables.
- À l’aide de l’ensemble de données, calculez le pourcentage du total des taxons qui ont disparu au-delà de la limite Crétacé-Paléogène à l’aide de cette équation.
- Il y a un événement au milieu du Paléogène connu sous le nom de Maximum Thermique Paléocène-Éocène il y a environ 55,5 millions d’années. Cela représente un point de température élevé à l'époque paléogène, à environ 8 °C de plus que la température moyenne actuelle. Ce point semble-t-il avoir un effet sur la diversité de l’un des taxons ? Si oui, alors lesquels ?