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.

Estinzione

Concetti Preparazione dell'istruttore Protocollo per Studenti

0 visualizzazioni05:25 min

Cosa hanno in comune i dinosauri, le tigri della Tasmania e gli storni upupa? La risposta è l'argomento del laboratorio di oggi, l'estinzione. L'estinzione si verifica quando una specie non può sopravvivere nel suo ambiente per riprodursi e non può trasferirsi in uno nuovo. Si pensava che i mammut lanosi, ad esempio, fossero morti a causa dei cambiamenti climatici che rendevano il loro habitat e il resto del pianeta troppo caldi. L'estinzione è avvenuta da quando c'è vita sulla terra. In effetti, si stima che il 99% di tutte le specie esistite si siano estinte.

La maggior parte di queste estinzioni è avvenuta nel tempo a causa di cambiamenti ambientali come il nostro mammut lanoso. Ma anche altri fattori come la competizione per le risorse con altre specie e l'incapacità di evitare la predazione possono portare una specie all'estinzione. Prendete questi pesci, per esempio. Entrambe le specie condividono un habitat, ma il pesce verde è più bravo a eludere i predatori, rendendo più probabile la sua sopravvivenza e alla fine portando all'estinzione del pesce arancione. Anche la caccia eccessiva e altri fenomeni causati dall'uomo, come l'inquinamento, possono causare l'estinzione di una specie.

Le estinzioni che si verificano a livello globale sono chiamate estinzioni di massa e sono tipicamente causate da grandi eventi catastrofici come impatti dallo spazio, attività vulcanica significativa e altri fenomeni che causano il cambiamento climatico globale. Durante questi eventi, alti tassi di estinzione superano i tassi di nuova speciazione, con conseguente perdita globale di specie.

L'estinzione di massa più nota è il Cretaceo-Paleogene o estinzione K-Pg, famosa per aver posto fine al regno dei dinosauri. Questa estinzione può essere vista anche negli strati rocciosi o negli strati della terra, dove vediamo una brusca perdita di specie dalla documentazione fossile circa 66 milioni di anni fa, che coincide anche con uno strato di sedimenti unico contenente iridio, un metallo che non si trova spesso nella crosta terrestre. L'iridio è, tuttavia, presente in quantità elevate negli asteroidi, fornendo agli scienziati un indizio sulla causa dell'estinzione. L'impatto nella penisola dello Yucatan in Messico ha creato il cratere di Chicxulub, largo 180 chilometri, e ha innescato una serie di eventi catastrofici che avrebbero alterato la terra per sempre. In primo luogo, le tempeste di fuoco avrebbero devastato il continente nordamericano creando un'enorme nuvola di fumo e polvere. I detriti espulsi dalla collisione sarebbero rimasti intrappolati nell'atmosfera superiore causando un effetto di copertura, che ha intrappolato quantità mortali di radiazioni infrarosse nell'atmosfera. Le eruzioni vulcaniche e la diffusa instabilità geologica a seguito dell'impatto hanno alimentato ulteriormente il soffocamento della terra e poiché la fuliggine, il fumo e la cenere vulcanica hanno bloccato il sole, molte piante non sono state più in grado di fotosintetizzare e così sono morte. Senza cibo, gli erbivori furono i prossimi a morire, seguiti da vicino dai predatori. Le emissioni vulcaniche e il conseguente smog hanno causato piogge acide che hanno acidificato gli oceani spazzando via molte specie acquatiche. Ben presto, l'atmosfera acida e la fitta nebbia che bloccava il calore del sole portarono a un congelamento profondo con temperature globali che scesero sotto lo zero per diversi anni. L'estinzione di massa causata da questi drastici cambiamenti ambientali colpì tutte le specie conosciute e tre quarti di tutte le specie viventi all'epoca si estinsero nell'equivalente evolutivo di un battito di ciglia.

Nel corso del tempo, mentre il clima terrestre tornava lentamente alla normalità, le specie rimanenti, che includevano piccoli mammiferi, si ripresero e subirono radiazioni adattative per riempire le molte specie appena lasciate libere. In questo modo, la perdita di un gran numero di specie durante l'estinzione di massa aprì spazio per l'espansione e la speciazione di altre.
In questo laboratorio, esaminerai i dati sulla diversità per diversi taxa in diversi periodi di tempo intorno all'estinzione del Cretaceo-Paleogene.

Print Procedure Steps

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diversità ed estinzione durante l'epoca del Paleogene
- Inizia questa procedura leggendo il supplemento di lettura sull'estinzione che è stato stampato per te.
  NOTA: In alternativa, puoi scaricare il supplemento di lettura al link sottostante. Clicca qui per scaricare il supplemento di lettura sull'estinzione
- Utilizzando le informazioni contenute nei supplementi di lettura dell'estinzione relativi ai taxa di interesse e all'evento di impatto di Chicxulub, fai previsioni per ogni taxon elencato nella Tabella 1. Consideriamo se la diversità in ogni taxon è aumentata, diminuita o è rimasta la stessa immediatamente dopo il confine Cretaceo-Paleogene e successivamente nell'epoca Paleogene. Clicca qui per scaricare la Tabella 1
- Quindi, compila i motivi per ciascuna delle tue previsioni nella colonna Fattori che contribuiscono. IDOLE: L'ipotesi sperimentale è che molti dei diversi taxa mostreranno cambiamenti nella diversità dopo l'evento Cretaceo-Paleogene, e di nuovo alla fine del Paleogene, con alcuni che aumenteranno in diversità, mentre altri diminuiranno. L'ipotesi nulla è che non ci saranno cambiamenti nella diversità tra i taxa dopo l'evento Cretaceo-Paleogene, o alla fine del Paleogene.
- Raccogli dati sulla diversità andando al database di paleobiologia: www.paleobiodb.org.
- Al centro dello schermo, fai clic sulla casella gialla con l'etichetta Scarica dati. Sotto l'intestazione in corsivo "Cosa vuoi scaricare?", seleziona Diversità nel tempo sul lato sinistro e Valori separati da virgole sul lato destro.
- Scorri verso il basso fino all'intestazione "Seleziona per tassonomia".
- Nella prima casella etichettata 'Taxon o taxa da includere', digita il nome del taxon su cui vengono raccolti i dati. NOTA: Assicurarsi che l'ortografia sia corretta.
- Ora, vai al menu a tendina proprio sotto quella casella etichettata "Risoluzione tassonomica" e seleziona generi.
- Sotto l'intestazione successiva, Seleziona per tempo, digita Maastrichtiano nella prima casella e Chattiano nella casella direttamente sotto. Assicurati che il menu a discesa con l'etichetta Regola temporale sia impostato su major e che la risoluzione temporale sia impostata su stage.
- Seleziona "Supponi l'intervallo dei taxa esistenti fino ad oggi". Scorri di nuovo verso l'alto fino al centro della pagina e fai clic su download. Si aprirà una finestra di salvataggio.
- Salva il file .csv in un luogo sicuro e accessibile e rinominalo per renderlo facile da identificare.
- Apri il file e scorri verso il basso fino al set di dati principale sotto Record. NOTA: I dati sono disposti in ordine inverso per fase geologica. La seconda colonna, interval_name, riporta il nome accettato della tappa in questione. Le due colonne successive forniscono le date appropriate dello stadio in milioni di anni prima del presente. L'ultima colonna, numero di occorrenze, fornisce un conteggio totale dei generi esistenti durante quella fase geologica come determinato dalla presenza di fossili.
- Per lavorare più facilmente con questi dati, copia e incolla ogni colonna in un nuovo foglio. Assicurati di etichettare questo foglio con il taxon in questione, i dati e l'ora in cui i dati sono stati ottenuti e l'origine dei dati.
- Ripeti questo processo per ciascuno dei taxa nella Tabella 1 (passaggi 4 – 12). NOTA: I dati di più taxa possono essere conservati sullo stesso foglio, purché siano distinti ed etichettati in modo appropriato.
- Per creare grafici a linee per ciascuno dei taxa che mostrano il cambiamento di diversità nel tempo, seleziona contemporaneamente la colonna max_ma e la colonna del numero di occorrenze.
- In Excel, seleziona Inserisci dalla barra degli strumenti in alto e trova la sezione denominata Grafici. Seleziona l'icona in basso al centro, Inserisci grafico a dispersione.
- Quindi, seleziona la dispersione con linee rette e marcatori e dovrebbe apparire un grafico. NOTA: Poiché l'asse di questo grafico è in unità di milioni di anni fa, l'asse è nella direzione opposta del tempo quando viene messo in ordine numerico.
- Per risolvere questo problema, fai clic sul segno più verde nell'angolo in alto a destra del grafico e passa il mouse sopra gli assi. Questo dovrebbe rivelare una piccola freccia nera. Fai clic sulla freccia per aprire un piccolo menu e seleziona Altre opzioni.
- Si aprirà il menu Opzioni Asse. In Opzioni asse fare clic sulla casella accanto a Valori in ordine inverso. NOTA: Da questo menu è anche possibile modificare le scale degli assi, che possono essere utilizzate per eliminare il tempo in eccesso che non viene analizzato in questo laboratorio. Mantieni tutte le modifiche coerenti tra i diversi grafici.
- Fai doppio clic sul titolo nella parte superiore del grafico e modificalo con il taxon rappresentato.
- Crea un grafico separato per ciascuno dei taxa nella Tabella 1. Mantienili organizzati e in un'unica posizione. Si consiglia un foglio separato per i grafici.
Risultati
- Per ogni grafico, identifica la posizione del confine Cretaceo-Paleogene e disegna una linea verticale attraverso il grafico a questo punto.
- Utilizzando le informazioni dei grafici, compila la Tabella 2. In alcuni casi, può essere utile tornare al set di dati originale e confrontare i valori effettivi, in particolare quando sono piccoli. Clicca qui per scaricare la Tabella 2
- Confronta questi valori con le previsioni fatte nella Tabella 1 e discuti se i fattori che contribuiscono originariamente sono ancora probabili candidati.
- Utilizzando il set di dati, calcola la percentuale di taxa totali che si sono estinti oltre il confine Cretaceo-Paleogene utilizzando questa equazione.
- C'è un evento nel mezzo del Paleogene noto come il massimo termico del Paleocene-Eocene circa 55,5 milioni di anni fa. Questo rappresenta un punto di temperatura elevato durante l'epoca del Paleogene, a circa 8 °C, superiore alla temperatura media di oggi. Questo punto sembra avere un effetto sulla diversità per qualcuno dei taxa? Se sì, quali?