La extinción del Devónico, cuando la muerte llamó dos veces

Dunkleosteus era el mayor depredador del Devónico, un pez carnívoro que alcanzaba los 9 metros de longitud y cuya cabeza estaba cubierta de placas de hueso. Él y todo su linaje fueron barridos por la extinción del Devónico./Foto: Mitternacht90 (Wikimedia)

Artículo elaborado Alberto Aparici

Una de las “Cinco Grandes”, la extinción del Devónico cambió los mares para siempre, destruyó los primeros bosques y estuvo a punto de frustrar la conquista de la tierra firme por parte de los vertebrados. Lo intentó por dos veces, y casi lo consigue.

Cinco, dice el saber popular, son las grandes extinciones que ha habido en la historia de la vida. Desde luego, eso no es verdad: sólo tenemos información detallada de los últimos 700 millones de años, y a qué llamemos “gran extinción” depende un poco de cómo hagamos las cuentas. Pero hey, ha habido al menos cinco momentos en que la cosa se ha puesto decididamente difícil para los seres vivos. El más famoso es sin duda la extinción de los dinosaurios. El más grave, la extinción del Pérmico. Hoy os vamos a hablar de otro de esos momentos de crisis: la extinción del Devónico.

Cronológicamente, es la segunda de las cinco grandes extinciones clásicas. Ocurrió al final del período Devónico, y tiene la peculiaridad de haber tenido lugar en dos pulsos: uno hace 374 millones de años y otro 15 millones de años después, hace 359. Para diferenciarlos al primero se lo llama a menudo “Evento Kellwasser”, y al segundo “Evento Hangenberg”. Hagamos un viaje al Devónico para entender qué ocurrió y qué huella dejó en la historia de la vida.

Un mundo perdido

Nosotros, seres terrestres, probablemente habríamos pensado que el Devónico era un mundo a medio hacer. Los continentes eran diferentes, claro que sí, pero sobre todo… estaban casi vacíos. Sólo en las costas, cerca de los ríos y en las tierras bajas donde el agua era abundante aparecían grandes comunidades de plantas y animales. El resto de la tierra firme era un terreno inhóspito, habitado tal vez por líquenes pioneros y por algún artrópodo que supiera cómo ordeñar una cosecha tan escasa. Este micromundo apenas levantaría unos centímetros del suelo y se asentaría allá donde las lluvias no se lo pudieran llevar. Los continentes, para todos nuestros estándares, estaban por civilizar.

Pero esto no dejaba de ser natural: los continentes habían sido terreno baldío durante miles de millones de años. Sólo cerca del agua comunidades de bacterias y algas se habrían podido establecer, en un pasado que en el Devónico era ya remoto. Plantas, animales y hongos habían dado el salto a la tierra firme sólo 100 millones de años antes. Lógicamente, aún quedaba mucho camino por andar.

Pero no en el mar. Allí las algas y los animales tenían cientos de millones de años de experiencia; los microorganismos, miles de millones. Los océanos del Devónico tenían tiburones, peces con pequeños “brazos” en las aletas, decenas de clases de trilobites, moluscos similares a los actuales caracoles y una enorme variedad de braquiópodos (que externamente parecen almejas, pero en realidad no son moluscos). Y tenían arrecifes. Los arrecifes. Los más grandes que ha visto nunca la Tierra.

En la actualidad, la palabra “arrecife” está ligada a un grupo de animales: los corales. En los arrecifes del Devónico había corales, pero muchos de ellos eran solitarios y no construían estructuras monumentales. En esta época, las arquitectas del arrecife eran las esponjas: un grupo extraordinario, los estromatopóridos, que tenía esqueletos de carbonato de calcio y construyó comunidades de miles de kilómetros de longitud y decenas de metros de altura. En estos arrecifes, como en los modernos, encontraban refugio moluscos, braquiópodos, pequeños peces, algas y todo tipo de organismos. Eran comunidades complejas y muy bien engrasadas.

De vuelta a la tierra, ya hemos dicho que la mayoría de la acción estaba cerca del agua. Allí estaban surgiendo dos innovaciones llamadas a marcar la historia de la Tierra. La primera de ellas eran los bosques. Aunque las primeras plantas habían aparecido 100 millones de años antes, los primeros problemas con los que habían tenido que lidiar eran la deshidratación y el desarrollo de órganos y tejidos adaptados a la tierra: tallos verticales para recoger la luz del sol y raíces para encontrar los nutrientes que estos cuerpos, cada vez mayores, necesitaban. Llegado un punto, a mediados del Devónico, estas comunidades de plantas ya estaban listas para asaltar los cielos.

Los primeros bosques aparecieron cerca de costas y ríos, donde el agua y los nutrientes no iban a ser un problema. Los formaban comunidades de plantas sin madera, en las que los árboles más altos medían unos ocho metros de altura y podríamos compararlos a juncos gigantes: tallos sin corteza, de un metro de ancho y coronados por un copete de hojas. Probablemente crecían rápido, y es posible que el tronco estuviera hueco por dentro, para aligerar su construcción y mantenimiento. El género paradigmático de este modelo es Wattieza, la planta más antigua a la que podemos llamar “árbol”.

Tras estos primeros ensayos la naturaleza pronto encontró otro diseño, que es el que iba a dominar los ecosistemas forestales durante el resto del Devónico: Archaeopteris, la primera planta que producía leña, la primera con un tallo ramificado y la primera cuyas raíces podían penetrar más de un metro en el suelo. A nuestros ojos Archaeopteris habría parecido un árbol moderno, con su tronco leñoso, su copa espesa y sus más de 25 metros de altura. Seguía viviendo cerca del agua, pero ya podía invadir suelos un poco más secos, que resultarían hostiles para sus parientes de raíces cortas. Poco a poco se fue extendiendo por las áreas habitables de todos los continentes, y al final del Devónico no había un bosque en el que Archaeopteris no fuera la especie dominante.

Si la primera innovación de los ecosistemas terrestres fueron los bosques, la segunda… fuimos nosotros. Un grupo de peces pulmonados había empezado a arrastrarse fuera del agua sólo unos 30 millones de años antes, y amenazaban con convertirse en un nuevo linaje de animales terrestres. No conocemos mucho sobre esos primeros pioneros, de los cuales tenemos huellas pero muy pocos restos directos. Sabemos que habían surgido de ese grupo de peces con pequeños bracitos, y probablemente al principio se parecerían a un pez alargado, que se arrastra torpemente fuera del agua y abre la boca para respirar con sus pulmones primitivos.

Pero los vertebrados terrestres aprendían rápido. A mediados del Devónico ya encontramos huellas de animales que son claramente cuadrúpedos, y que tienen dedos en sus patas: son los primeros tetrápodos, el grupo al que pertenecemos nosotros, junto con anfibios, reptiles y dinosaurios. Estos miembros lejanos de nuestra familia pasaban probablemente la mayor parte del tiempo en el agua, pero ya estaban desarrollando las herramientas para desligarse de ella. Eran grandes, algunos de más de un metro de longitud, y probablemente cuando andaban sobre la tierra contoneaban el cuerpo, como las modernas salamandras. La evolución estaba en marcha.

Una extinción en dos actos

No sabemos a ciencia cierta por qué este mundo entró en crisis. A primera vista parecía diverso y estaba demostrando que era capaz de generar innovaciones, pero es probable que por debajo algo estuviera funcionando mal. Señalamos siempre los dos eventos del final del Devónico como “el instante de la extinción”, pero lo cierto es que algunos ecosistemas llevaban ya millones de años en crisis, destruyendo especies más rápido de lo que las creaban. Quizá lo más correcto sería señalar los últimos 25 millones de años del Devónico como un periodo de declive en el que dos episodios concretos fueron más traumáticos que el resto.

El primero de estos episodios fue el Evento Kellwasser, hace 374 millones de años, y en los registros podemos ver que se compone, a su vez, de varios pulsos de extinción. El primero afectó a los ecosistemas terrestres: eliminó casi la mitad de especies de plantas y barrió a todos los tetrápodos conocidos. Además, forzó a los bosques a retirarse a las regiones ecuatoriales. Los siguientes pulsos fueron terribles para los ecosistemas marinos: los arrecifes prácticamente desaparecieron, poniendo así fin a una época dorada para estas comunidades. En su mejor momento durante el Devónico los arrecifes llegaron a cubrir cinco millones de kilómetros cuadrados, diez veces más que los que tenemos en la actualidad. Pasado el Evento Kellwasser quedaban mil kilómetros cuadrados de arrecifes vivos. Desde luego, esponjas y corales fueron los mayores damnificados, pero otros grupos, que estaban adaptados a la vida en este entorno, también sufrieron pérdidas severas. Los supervivientes, al igual que había pasado en tierra, se retiraron a las zonas ecuatoriales.

Al mismo tiempo que los arrecifes estaban colapsando el registro geológico ha conservado una pista sobre lo que podía estar pasando: grandes cantidades de lutita se depositan en el fondo de los mares poco profundos, a lo largo de toda la geografía del planeta. Estos mares, precisamente, estaban habitados por esponjas, corales, y muchos de los animales que murieron durante este evento. Las lutitas del final del Devónico son negras y muy ricas en material orgánico, lo cual nos dice dos cosas: primero, que en la superficie a alguien le iba muy bien, porque estaba produciendo suficiente materia orgánica como para llenar decenas de metros de sedimentos. Segundo, que las aguas profundas de esos mares no tenían mucho oxígeno, porque si lo hubieran tenido toda esa materia orgánica habría sido consumida por bacterias y otros organismos especializados en la descomposición. Si la materia se pudo acumular hasta dar lugar a estos estratos de lutita debió de ser porque nadie fue capaz de aprovecharla.

Tras la crisis del Evento Kellwasser sigue un periodo de ominoso silencio. Los ecosistemas marinos están diezmados; los terrestres han recibido un golpe severo. El registro fósil nos presenta, durante varios millones de años, un cuadro en el que plantas y animales son mucho más escasos: los artrópodos y tetrápodos parecen haber desaparecido de la tierra; los braquiópodos y corales se han esfumado de los mares. A este periodo lo llamamos el hiato Fameniense.

Desde luego, el hiato no refleja la realidad con completa fidelidad: todos esos grupos han sobrevivido hasta nuestros días, así que sus miembros debían de estar en algún sitio. Es sólo que sus poblaciones eran tan pequeñas que es muy improbable que nos encontremos con alguno de sus fósiles. Este hiato se extiende hasta al menos siete millones de años después del Evento Kellwasser.

Pasado este tiempo empezamos a recibir alguna buena noticia: en tierra aparecen nuevos tetrápodos, diferentes a los que había antes de la extinción. Archaeopteris, que ha sobrevivido al evento, se vuelve a extender por todo el globo. En el mar volvemos a ver amonites y trilobites, y reencontramos a los grandes depredadores del Devónico: los placodermos, un grupo de peces acorazados, inconfundibles por las placas de hueso que les cubrían la cabeza y el tórax. Todas estas comunidades son más pobres que antes: los tetrápodos son más pequeños y menos variados que antes de la extinción, los bosques están casi por completo monopolizados por Archaeopteris.

Tras esta breve tregua la naturaleza golpea de nuevo. Primero, en el mar, las comunidades de animales nadadores son diezmadas: los peces placodermos desaparecen para siempre, los amonites pierden 26 familias y sólo una queda con vida. El Evento Hangenberg ha empezado y, como el anterior, ataca al mar y a la tierra en dos oleadas diferentes. Tras una pequeña pausa, los tetrápodos son barridos de nuevo en un segundo pulso de extinción. Los bosques de Archaeopteris ya no retroceden, sino que son destruidos para siempre. A modo de testimonio de lo resistentes que son las plantas, el propio Archaeopteris sobrevivirá al evento, pero ya nunca volverá a formar grandes bosques y languidecerá hasta extinguirse poco después, en el periodo Carbonífero.

Hielo y asfixia

Ahora que ya hemos contado la sucesión de los hechos llega la pregunta más importante: ¿qué es lo que ocurrió, y por qué este patrón tan complicado de idas y venidas, de extinciones y resurrecciones? Nadie conoce una respuesta totalmente satisfactoria a esta pregunta, pero el registro geológico ha conservado algunas pistas que nos permiten reconstruir los factores más importantes.

En primer lugar, los mares vivieron momentos de gran actividad y, a la vez, de gran carestía de oxígeno. Así lo atestiguan los enormes depósitos de lutitas que coincidieron tanto con el Evento Kellwasser como con el Evento Hangenberg. La manera más sencilla de explicar esta situación es concluir que los océanos se asfixiaron a sí mismos. Algo, todavía por identificar, les proporcionó grandes cantidades de comida, y la actividad en la superficie fue tan frenética que consumieron todo el oxígeno, primero privando de él a las aguas más profundas, en las que se iba acumulando la materia orgánica. Después, tras miles de años de actividad, las propias aguas superficiales se quedaron sin oxígeno y los ecosistemas marinos se derrumbaron.

La segunda pista es la retirada de los bosques y de las comunidades marinas a las zonas ecuatoriales. Este comportamiento es típico de periodos glaciales, en que las especies menos adaptadas al frío huyen de las latitudes medias y se refugian en el ecuador, que es el último lugar al que llega el frío de los glaciares. Y efectivamente, otros indicadores geológicos apuntan a un aumento en la actividad de los glaciares tanto durante el Evento Kellwasser como durante el hiato Fameniense y el Evento Hangenberg. La Tierra estaba a punto de entrar en una glaciación, que ocuparía gran parte del periodo Carbonífero, y tal vez éstas eran las primeras oleadas.

Entonces ¿se trató de dos circunstancias completamente separadas que dieron lugar a una tormenta perfecta? Probablemente no. Muchos geólogos piensan que el levantamiento de nuevas cadenas montañosas pudo servir de catalizador para ambas situaciones. Los dos grandes continentes que formaban el mundo durante el Devónico, Laurusia y Gondwana, estaban en colisión y sacando a la superficie rocas que antes estaban protegidas dentro de la corteza. Esas nuevas rocas eran una fuente de fósforo y otros nutrientes para los seres vivos, y gracias a los ríos esos nutrientes llegaban hasta los mares superficiales. Allí, las comunidades de los arrecifes de coral se daban el gran festín e iban, poco a poco, retirando oxígeno de las aguas.

Al mismo tiempo, la atmósfera también erosionaba esas rocas novísimas que estaban saliendo a la superficie, y uno de los procesos de erosión atmosférica más común es la transformación de silicatos en óxido de silicio a cambio de… transformar el CO2 de la atmósfera en carbonatos. Los carbonatos se quedan en forma de roca, y el resultado de este proceso es hacer desaparecer parte del CO2 de la atmósfera. Menos CO2 significa menos efecto invernadero, temperaturas más bajas y… glaciación.

Si este relato fuera correcto, los dos grandes pulsos de extinción del Devónico, el Evento Kellwasser y el Evento Hangenberg, se corresponderían con pulsos tectónicos en los que nuevas montañas fueron sacadas a la superficie. Por ahora, los datos sí apoyan un escenario así para el Evento Kellwasser, pero no tanto para el Evento Hangenberg. Además, esta historia no termina de explicar por qué el primer pulso afectó primero a la tierra y luego al mar y en el segundo fue al revés. Probablemente el puzle necesita aún más piezas para terminar de encajar.

QUE NO TE LA CUELEN

• Aunque siempre se diga que la Tierra ha vivido cinco grandes extinciones, lo cierto es que ese número lo podríamos elevar fácilmente a diez o quince, pero esas cinco son las mejor conocidas de los últimos 500 millones de años.
• Es muy tentador reducir una extinción a algo momentáneo, que ocurre de forma catastrófica y después termina, como el asteroide que acabó con los dinosaurios. La mayoría de extinciones no son así, sino que son el resultado de varios factores que atacan al mismo tiempo a los ecosistemas y superan su capacidad de resistencia.

REFERENCIAS

• George R. McGhee. When the Invasion of Land Failed: The Legacy of the Devonian Extinctions. Columbia University Press (2013)
• Anthony Hallam y Paul B. Wignall. Mass Extinctions and Their Aftermath. Oxford University Press (1997)
• Jan Golonka y Aleksandra Gawęda. Plate Tectonic Evolution of the Southern Margin of Laurussia in the Paleozoic, capítulo de Tectonics – Recent Advances, editado por Evgenii Sharkov. IntechOpen (2012)