How Plants Caused the First Mass Extinction

Summary

Durante el Período Cambrico, la Tierra estaba desolada y sin plantas o animales terrestres. Solo existía una delgadita de microbios, posiblemente cianobacterias y hongos. Luego, la llegada de las primeras plantas terrestres provocó cambios drásticos: disminuyó el oxígeno en los océanos y contribuyó a la Extinción Ordovícica, la primera de las grandes extinciones masivas. Estas plantas, pequeñas y parecidas a musgos, crearon un suelo fértil y aumentaron el oxígeno en la atmósfera, preparando el escenario para la vida terrestre más sofisticada que sigue evolucionando hasta hoy.

Takeaways

• 🌍 Durante el periodo Cámbrico, hace aproximadamente 500 millones de años, la Tierra tenía un aspecto completamente diferente, con tierras rocosas y estériles sin plantas o animales.
• 🌱 La vida en la tierra en ese momento probablemente consistía en una delgada capa de microorganismos, principalmente cianobacterias y quizás algunos de los primeros hongos.
• 🌿 La llegada de las primeras plantas terrestres, aunque pequeñas, marcó el comienzo de un cambio significativo en el mundo, contribuyendo a eventos como la Extinción Ordovícica al liberar fósforo en el océano.
• 🧬 A través del método del reloj molecular, se estima que las plantas llegaron a la tierra hace al menos 515 millones de años, en medio del periodo Cámbrico.
• 🌱 Las primeras plantas terrestres eran probablemente pequeñas, de aspecto musgoso o similar a una liverwort, y carecían de un sistema vascular para transportar agua y nutrientes.
• 🌊 La erosión de las rocas por parte de las primeras plantas liberó fósforo, lo que provocó una explosión de algas marinas y posteriormente una disminución significativa de oxígeno en el océano.
• 🌡️ La disminución de oxígeno en el océano, junto con la acumulación de carbono en los sedimentos, contribuyó a enfriar el clima y desencadenar la Extinción Ordovícica.
• ⛰️ Otros factores como la actividad tectónica y erupciones volcánicas también contribuyeron a la extinción masiva, pero el cambio repentino en el clima fue particularmente notable.
• 🌳 A pesar de sus efectos iniciales destructivos, las primeras plantas terrestres prepararon el escenario para la vida más sofisticada en la tierra, contribuyendo a la creación de suelos fértiles y al aumento del oxígeno en la atmósfera.
• 🌿 La evolución de las plantas a lo largo del tiempo, desde las pequeñas especies pioneras hasta las plantas vasculares y las flores, transformó la vegetación terrestre y dio lugar a los ancestros de las plantas actuales.

Q & A

¿Cuándo tuvo lugar el Período Cambrico y cómo se veía la Tierra en ese momento?

El Período Cambrico ocurrió hace aproximadamente 500 millones de años. En ese momento, la Tierra tenía tierras, pero no había plantas o animales en ellas. La tierra seca era rocosa y estéril, sin arbustos, árboles o pastos.

¿Qué tipo de vida existía en la Tierra durante el Período Cambrico?

Durante el Período Cambrico, la vida en la Tierra estaba compuesta principalmente por una delgada capa de microorganismos, probablemente cianobacterias y quizás algunos de los primeros hongos.

¿Qué papel jugaron las cianobacterias en el ambiente terrestre hace miles de millones de años?

Las cianobacterias tenían un monopolio en el ambiente terrestre durante una buena parte de la historia de la Tierra. Envían filamentos de células desde la matriz bacteriana principal para iniciar nuevas colonias.

¿Cuál fue el evento de extinción masiva conocido como el 'End-Ordovician Extinction Event' y cuáles fueron sus efectos?

El 'End-Ordovician Extinction Event' fue el primer evento de extinción masiva en la historia de la Tierra, causando la desaparición de alrededor del 85% de las especies animales, incluyendo un cuarto de las familias de animales marinos.

¿Qué creen los científicos que podría haber causado el 'End-Ordovician Extinction Event'?

Los científicos creen que este evento podría haber sido desencadenado por las primeras plantas terrestres, que al liberar fósforo al océano, provocaron una explosión de algas marinas, lo que a su vez causó una disminución significativa de oxígeno en el agua y un enfriamiento del clima.

¿Cuándo se cree que las plantas llegaron por primera vez a la tierra y cuál es la evidencia que lo apoya?

Según el método conocido como 'reloj molecular', las plantas llegaron a la tierra al menos 515 millones de años atrás, en el medio del Período Cambrico. La evidencia se basa en el análisis de cambios en el ADN a lo largo del tiempo.

¿Qué tipo de plantas eran las primeras en colonizar la tierra y cómo se diferenciaban de las plantas acuáticas?

Las primeras plantas terrestres eran probablemente pequeñas y parecidas a musgos, como algunas algas verdes o hepatíceas. Se diferenciaban de las plantas acuáticas por tener esporas con una cubierta gruesa que las protegía de factores ambientales adversos.

¿Cómo afectaron las primeras plantas terrestres el ciclo de fósforo y por qué fue importante?

Las primeras plantas terrestres, al desgastar las rocas, liberaron fósforo que luego fue llevado al océano por la lluvia. Esto provocó una explosión de algas marinas, lo que a su vez causó una disminución del oxígeno en el agua y un enfriamiento del clima.

¿Cómo contribuyeron las actividades tectónicas y volcanicas a los cambios climáticos durante el Período Ordovícico?

Durante el Período Ordovícico, la formación de nuevas montañas y erupciones volcánicas masivas contribuyeron al enfriamiento global. Los gases emitidos por las火山可能 provocaron 'inviernos volcánicos' y la lluvia ácida aumentó la erosión de las montañas, quitando más carbono de la atmósfera y contribuyendo al enfriamiento global.

¿Cómo transformaron las primeras plantas terrestres la Tierra a largo plazo y qué papel jugaron en la evolución de la vida en la Tierra?

A pesar de sus efectos iniciales en la extinción masiva, las primeras plantas terrestres establecieron las condiciones para la vida terrestre más sofisticada. A través de la muerte y la descomposición, enriquecieron el suelo y aumentaron el oxígeno en la atmósfera, permitiendo la evolución de plantas más grandes y, eventualmente, la de plantas con flores que transformaron la vegetación terrestre.

Outlines

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🌿 La era de las primeras plantas terrestres

Durante el Periodo Cámbrico, hace aproximadamente 500 millones de años, la Tierra estaba desprovista de plantas y animales terrestres. La vida se limitaba a una delgada capa de microbios, posiblemente cianobacterias y algunos de los primeros hongos. Estos organismos habían dominado el entorno terrestre durante miles de millones de años. Sin embargo, el mundo terrestre estaba a punto de cambiar con la llegada de las primeras plantas. Estas nuevas especies contribuyeron a un evento catastrófico conocido como el Extinción Ordovícica, que marcó el inicio de las grandes extinciones masivas de la historia terrestre. Aunque no se sabe con certeza cuál fue la primera planta terrestre, se cree que era pequeña y se asemejaba a un musgo o a una liverwort. Estas plantas pioneras se adherían a las rocas cerca del agua y, con el tiempo, desarrollaron adaptaciones para la vida en tierra, como esporas resistentes y recubrimientos cálidos, permitiéndoles una transición completa de la vida acuática a la terrestre.

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🌊 El impacto de las primeras plantas en los océanos

El crecimiento de las primeras plantas terrestres provocó un aumento significativo de fósforo en los océanos, lo que desencadenó una explosión de algas marinas. La muerte y descomposición de estas algas consumieron grandes cantidades de oxígeno, llevando a la hipoxia o incluso a la anoxia en las aguas, lo que resultó en la muerte de una gran cantidad de animales marinos. Además, la hipoxia del océano también contribuyó al enfriamiento del clima global, ya que el carbono se quedó atrapado en los sedimentos en lugar de convertirse en dióxido de carbono en la atmósfera. Aunque hubo otras fuerzas en juego, como la actividad tectónica y erupciones volcánicas, el registro geológico muestra que este enfriamiento fue súbito y posiblemente desencadeado por la transición de las plantas hacia la vida terrestre. A pesar de las consecuencias negativas iniciales, estas primeras plantas establecieron las bases para la vida terrestre más sofisticada que vendría después, contribuyendo a la atmósfera con oxígeno y preparando el terreno para la diversificación de la vegetación terrestre.

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🌱 El legado de las primeras plantas y la evolución de la vida en la Tierra

A pesar de haber sido la causa indirecta de la primera gran extinción de la historia de la Tierra, las primeras plantas terrestres también prepararon el camino para la vida terrestre más compleja que eventualmente se desarrollaría. A través de su crecimiento y decomposición, enriquecieron el suelo y aumentaron los niveles de oxígeno en la atmósfera. Con el tiempo, las plantas evolucionaron para desarrollar sistemas más sofisticados de raíces y tejidos vasculares, lo que permitió el crecimiento de plantas más grandes y la aparición de especies como las flores. Estas transformaciones en la vegetación terrestre dieron lugar a los ancestros de las plantas que hoy en día son fundamentales para la vida en la Tierra y para la alimentación de la humanidad. La historia de las primeras plantas demuestra cómo sus pequeños pasos en la Tierra dieron lugar a un mundo mucho más diverso y rico en vida.

Keywords

💡Cambrian Period

El Período Cámbrico fue un período geológico que ocurrió hace aproximadamente 541 a 485 millones de años. Fue un momento crucial en la historia de la vida en la Tierra, caracterizado por la explosión de la diversidad biológica, donde muchos de los grupos de animales modernos aparecieron por primera vez. En el guion, se menciona que en el centro del Período Cámbrico, la Tierra estaba habitada principalmente por microorganismos, y no había plantas ni animales terrestres.

💡Cyanobacteria

Las cianobacterias son un grupo de bacterias fotosintéticas que pueden formar colmenes o matas a través de filamentos de células. En el video, se sugiere que las cianobacterias eran la única vida terrestre durante miles de millones de años, y que posiblemente tuvieron un papel importante en la monopolización del ambiente terrestre antes de la aparición de las plantas terrestres.

💡End-Ordovician Extinction Event

El evento de extinción al final del Ordovícico fue uno de los cinco eventos de extinción masiva conocidos en la historia de la Tierra, que resultó en la desaparición del 85% de las especies de animales, incluyendo un cuarto de las familias de animales marinos. En el guion, se discute cómo este evento podría haber sido causado en parte por la llegada de las primeras plantas terrestres, que alteraron el ciclo de nutrientes y el clima.

💡Esporas

Las esporas son partículas que las plantas utilizan para reproducirse, especialmente antes de la aparición del polen. En el contexto del video, las esporas son importantes porque son el primer registro fósil de plantas terrestres, encontradas en rocas de Arabia Saudita y la República Checa, y que datan de 462 millones de años atrás, durante el período de enfriamiento del Ordovícico.

💡Molecular clock

El reloj molecular es una técnica que utiliza la tasa promedio de cambios en el ADN a lo largo del tiempo para calcular cuándo un tipo de organismo evolucionó en la Tierra. En el guion, se menciona que el reloj molecular sitúa la aparición de plantas en la Tierra hace al menos 515 millones de años, en medio del Período Cámbrico.

💡Cryptogamic cover

El término 'cryptogamic cover' se refiere al material biológico que se adhiere a las rocas, incluyendo musgos, líquenes y algas. En el video, se explica cómo estos organismos, al desgastar las rocas y liberar minerales como el fósforo, contribuyeron a cambios significativos en el ciclo de nutrientes y el clima, lo que a su vez afectó la vida marina.

💡Fósforo

El fósforo es un elemento químico esencial para la vida, ya que es un componente clave de los ADN, las proteínas y los fosfolípidos. En el guion, se discute cómo el fósforo liberado por las primeras plantas terrestres al desgastar las rocas fue transportado a los océanos, provocando algas marinas en masa que consumieron oxígeno y contribuyeron a la hipoxia y la anoxia en los océanos.

💡Hipóxico

Un ambiente hipóxico se refiere a uno con niveles bajos de oxígeno. En el video, se argumenta que la entrada de fósforo en los océanos debido a las primeras plantas terrestres provocó una explosión de plantas marinas, lo que a su vez llevó a una disminución del oxígeno en el agua, creando condiciones hipóxicas que afectaron negativamente a la vida marina.

💡Tectónica

La tectónica es el estudio de cómo las placas de la corteza terrestre se mueven y se transforman. En el guion, se menciona que la actividad tectónica, como la formación de las Montañas Apalaches y erupciones volcánicas en el supercontinente Gondwana, también contribuyó al enfriamiento global y a la extinción masiva al final del Período Ordovícico.

💡Vascular

Las plantas vasculares son aquellas que tienen un sistema de conductos para transportar agua, nutrientes y minerales, lo que les permite crecer más grandes y占领不同的 hábitats. En el video, se sugiere que las primeras plantas terrestres eran no vasculares, pero eventualmente evolucionaron para desarrollar tejidos vasculares, lo que permitió la aparición de plantas más complejas y la diversificación de la vida terrestre.

Highlights

在寒武纪中期，大约5亿年前，地球表面看起来完全不同。

陆地上没有植物或动物，只有岩石和微生物薄膜。

这些微生物薄膜可能是由蓝细菌和一些最早的真菌组成。

蓝细菌在地球历史上长期占据陆地环境的主导地位。

新生命的到来使世界变得更冷，耗尽了海洋中的氧气。

这导致了奥陶纪末期大灭绝事件，这是地球历史上五大灭绝事件之一。

科学家认为，世界第一种微小的陆生植物可能是这场大灾难的触发因素。

最早的陆生植物化石记录是它们的孢子，而不是身体部位。

在沙特阿拉伯和捷克共和国发现的植物孢子可以追溯到奥陶纪时期的冷却事件。

通过分子钟方法，科学家推测植物至少在5.15亿年前就已经在陆地上。

最早的陆生植物可能是小型、苔藓状的，类似于绿藻或苔类。

这些植物可能在岩石上释放孢子，逐渐从水生过渡到陆生生活。

植物与岩石的相互作用导致岩石磨损，释放出磷等矿物质。

磷的大量流入海洋可能导致海洋植物大量繁殖，形成巨大的藻类水华。

藻类死亡后，细菌分解过程中消耗大量水中氧气，导致海洋缺氧。

缺氧的海洋也会导致气候变冷，因为碳无法以二氧化碳的形式从海洋循环到大气中。

尽管有其他因素，如构造活动和火山爆发，但植物上陆可能是导致快速降温的触发因素。

尽管首批陆生植物引发了大规模灭绝，但它们也为后来所有陆地生命的演化铺平了道路。

植物通过死亡和分解建立了肥沃的土壤基础，并逐渐使大气充满氧气。

如果没有这些植物在五亿年前在陆地上立足，我们的星球可能仍然是贫瘠、多岩石的，只有微生物薄膜。

Transcripts

In the middle of the Cambrian Period, about 500 million years ago, the face of our planet

looked completely different.

There was land, but there weren’t any plants or animals living on it..anywhere.

Instead, the dry land was rocky and barren, with no shrubs or trees or grasses.

But, clinging to the rocks and thin ancient soils was life - just a paper-thin film of

microbes.

These microbes were most likely the only terrestrial life around, and had been for several billion

years.

Scientists think that these ancient microbial films were probably made up of cyanobacteria

and maybe some of the first fungi.

And each bacterium was likely doing what cyanobacteria do today - sending out tiny filaments of cells

from the main bacterial mat to start new colonies.

So, the fact is, for a good chunk of Earth’s history, cyanobacteria had a monopoly on the

terrestrial environment.

But life on land was about to get a little more crowded.

And those newcomers would end up changing the world.

Their arrival would make the world colder, and fast, and it would drain much of the oxygen

out of the world’s oceans.

Eventually, it would help cause a massive extinction event, in which around 85% animal

species, including a quarter of marine animal families, disappeared from the planet forever.

This environmental catastrophe is known today as the End-Ordovician Extinction Event, and

it was the first of what we often call the Big Five mass extinctions in the history of

our planet.

So, what could’ve caused such a massive, global calamity?

Well, scientists think it may have been kicked off by the world’s first, tiny terrestrial

plants.

Now, we don’t know exactly what the first terrestrial plant on Earth was.

But we have a good idea of what it looked like, and how it lived.

Unlike animals, plants tend to leave behind a terrible fossil record.

You might get a leaf or a stem, but rarely a whole plant.

So the earliest fossil record of land plants isn’t parts of their bodies -- it’s their

spores, the particles that ancient plants used to reproduce.

Pollen didn’t exist when plants first made the move onto land.

But there were the spores like those you’d see today on a moss or a fern.

Back in the 1990s, scientists found lots of plant spores in rocks from Saudi Arabia and

the Czech Republic.

These spores were dated to 462 million years ago - during that cooling event that took

place in the Ordovician Period.

And they could tell they came from land plants, and not aquatic plants, because the spores

had a thick covering that all land plant spores have today.

This covering protects the spores as they deal with environmental stressors, like wind

or flowing water.

And aquatic plants don’t have that, because they don’t need it in their environment,

which tends to be less harsh.

And this covering is also what allows spores to fossilize, along with the fact that they

are produced in huge quantities in a variety of habitats.

In 2010, even older spores were found in Argentina and dated to 470 million years ago.

But paleontologists think that the arrival of plants on land actually happened even earlier,

based on dates produced by the method known as the molecular clock.

By looking at the average number of changes in DNA over time, scientists can calculate

when a type of organism evolved on Earth.

And this method puts plants on land at least 515 million years ago, right in the middle

of the Cambrian Period.

And it looks like land plants started diversifying almost as soon as they left the oceans.

The fossil spores in Argentina weren’t just from one kind of plant, but from at least

5 different kinds - a little community of Ordovician plants.

It’s hard to know what those plants were based on spores, but scientists can tell that

they were non-vascular, meaning that they didn’t have the system of roots and tubes

that many modern plants use to move water and nutrients around.

Paleobotanists are still debating what exactly the first type of land plant actually was,

but they agree that it was small and moss-like, probably some kind of green algae or liverwort.

And these were pioneering little plants, venturing from the water into conditions where they

were at risk of drying out.

Scientists think that these early plants probably clung to rocks near the water.

There, they released their spores, taking advantage of the tide to disperse those spores,

like their ancestors had done for generations, and gradually transitioning from aquatic to

terrestrial life.

Over time, through natural selection, they acquired adaptations for life on land, like

hard-walled spores and waxy coverings called cuticles that allowed them to become more

fully terrestrial.

And it looks like their tendency to cling to rocks is what would have spelled disaster for

life in the oceans.

Today, the scientific name for living material that clings to rocks is cryptogamic cover.

And this cover doesn’t just sit there; it interacts with rocks, wearing them down over

time and releasing minerals, like phosphorus, potassium, and iron.

Scientists have used modern cryptogamic covers to see how the first plants might have worn

rocks down 500 million years ago.

By growing moss on rocks and measuring the minerals released, they found that moss-covered

rocks released 60 times more phosphorus than rocks without moss.

Once it’s freed from the rocks, the phosphorus gets washed away by rainfall, traveling over

landscapes and eventually flowing into the oceans.

And geologists have found evidence of this very phenomenon in the deep past.

In rock formations in modern-day New Mexico and Texas, they found phosphorus in deposits

dating to the late Ordovician Period, when the American Southwest was underwater, and

just as plants were getting a foothold on land.

And those ancient deposits spelled doom for ocean animal life.

That’s because phosphorus is one of the nutrients that plants need for growth, but

it’s usually in short supply; plants can only get it from the breaking down of rocks.

So a major influx of phosphorus into the oceans would have caused an explosion of marine plants,

in the form of huge algal blooms.

After algae bloom, they eventually die, and are broken down by bacteria.

And this process uses up a lot of the oxygen in water.

As a result, the ocean becomes oxygen poor, or hypoxic, or even anoxic, where there’s

no oxygen left.

And since marine animals need oxygen, they can’t survive.

But that’s not the only change that was caused by the phosphorus runoff.

A hypoxic ocean can also cool the climate.

Because, carbon needs to bind with oxygen to cycle out of the ocean and into the atmosphere

as carbon dioxide.

But when ocean water is hypoxic, the carbon just gets buried in sediments and stays there.

In the geologic record, buried organic carbon with no oxygen shows up as black shales.

And there are extensive black shale deposits in places like China and northern Africa,

dating to the late Ordovician.

So, a cooler climate and an oxygen-poor ocean could certainly have been behind the major

extinction of ocean life.

Now, in fairness to the plants, experts know that there were other things going on that

likely contributed to the extinction event.

Namely, it was also a time of massive tectonic activity.

New mountains were forming, like the Appalachians, and huge volcanic eruptions took place as

the tectonic plates of the supercontinent Gondwana moved and folded against each other.

Some researchers even suspect that all of the gases spewed out by those volcanoes cooled

the Earth, causing “volcanic winters.”

Plus, acid rain likely caused rock weathering of the new mountains, which removed even more

carbon from the atmosphere and drove even more global cooling.

But, what stands out in the geologic record is how sudden this cold snap was.

Starting around 488 million years ago, the planet began to cool.

And the temperature continued to drop over the next 44 million years — which is pretty

fast in geologic terms.

So, something else must have been at work to cause that amount of cooling in such a

short timeframe.

And, based on the evidence, and modern experimental work, it looks like that trigger might’ve

been plants moving onto land.

But, there’s no need to hate on plants because of all of the downstream effects that came

with their big terrestrial transition.

Sure, the first land plants were the spark that wreaked havoc on ocean biodiversity,

but they also paved the way for all the terrestrial life that came after.

Because, those tiny plants set up the conditions for more sophisticated terrestrial life to

evolve.

They built up a rich soil base through death and decomposition.

And they gradually flooded the atmosphere with oxygen.

And over time, the plants themselves took over the land.

Their roots became longer to tap deeper for nutrients.

Vascular tissue began to carry water and minerals around the plants, supporting the growth of

much bigger plants.

Later, huge changes, like the evolution of flowering plants, transformed the vegetation

on Earth into the ancestors of the plants that we see today and use for food.

If it weren’t for the pioneering little plants that got a foothold on land half a

billion years ago, our planet might still be barren, rocky, and populated by nothing

but microbial films.

So maybe we can give them a pass for getting the ball rolling on the world’s first mass

extinction

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If you want to learn more about cyanobacteria, Journey to the Microsmos has a wonderful video

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