Existen varias teorías sobre la extinción de los dinosaurios no aviares sostenidas por las premisas que se conocen hoy día.
Durante la Era Mesozoica la temperatura en el planeta era más uniforme, cálida y con altos niveles de dióxido de carbono y oxígeno. El cese de la actividad volcánica del Cretácico-Terciario redujo en la atmósfera las cuatro cosas. Casi todas las especies de dinosaurios eran de gran tamaño, y dada la alta necesidad de oxígeno, sus cuerpos no sobrevivieron a la adaptación, según afirman muchos científicos.
Además, los tetrápodos de mayor tamaño afectaron significativamente a los dinosaurios ocupando sus nichos ecológicos. Por otra parte, los insectos no se vieron afectados por los cambios ambientales, lo que supuso una fuente de alimento para las especies pequeñas y su capacidad de supervivencia. Finalmente, la aparición de las flores y reducción de las plantas coníferas de las que se alimentaban y dependían los dinosaurios, sumado a la falta de adaptación a los mismos pudo contribuir también a su desaparición.
Otra de las teorías más extendidas apunta a que un meteorito de 5 a 15 km de diámetro impactó cerca de la península de Yucatán, creando el cráter de Chicxulub. Los cambios drásticos de temperatura y atmosféricos en el planeta, debido al impacto, provocaron la muerte de la mayoría de especies. Algunos científicos creen que esto podría haber ocurrido, incluso, en horas.
Traps de Decán es una de las mayores formaciones de volcanes de la Tierra, en la India. Se supone que la formación de éstos propició la expulsión de polvo y gases a la atmósfera afectando a la llegada de luz solar (y por consiguiente la fotosíntesis de las plantas) y creando un efecto invernadero. El aumento drástico de las temperaturas condujo a la extinción de muchas especies. Aunque esta teoría fue descartada por la mayoría de científicos como la principal causa de la desaparición de los dinosaurios, muchos apuntan a que pudo contribuir en parte a la extinción.

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