La era industrial ha costado a la humanidad un profundo cambio climático, que se está produciendo a un ritmo sin precedentes. Este proceso se asemeja a los rápidos cambios que han afectado a los ecosistemas de la Tierra en su pasado geológico y que -por tanto- pueden ayudarnos a profetizar y orientar las elecciones futuras. O, al menos, a decirnos por qué ciertas elecciones pueden tener consecuencias nefastas, basándonos en la experiencia de millones de años de historia de la Tierra.
En los últimos 500 millones de años, nuestro planeta ha vivido al menos cinco periodos catastróficos, que provocaron la extinción de más del 90% de los organismos que vivían entonces en la Tierra. Según la paleontología, es decir, el estudio científico de la prehistoria, la última «extinción masiva» se produjo hace 66 millones de años, marcando el límite entre el Cretácico y el Paleoceno, y acabando con cerca del 76% de todas las especies vivas del planeta, incluidos los dinosaurios no aviares[1].
Como se ha dicho, la paleontología estudia el mundo viviente de épocas pasadas en un intento de reconstruir su historia, sus leyes naturales y su desarrollo. Una de las tareas más importantes de la ciencia es reconstruir las condiciones naturales en las que se desarrolló la vida en la Tierra en distintos momentos de su historia, y lo hace a través del estudio de los restos de organismos y rocas, porque llevan las marcas de la época en la que se produjeron, y hoy sabemos que el clima es un factor importante que influye en la vida y en la formación de minerales y rocas[2]. El mundo de la paleontología se enriquece constantemente con nuevos descubrimientos que nos ayudan a comprender el presente y a pensar en el futuro.
Una amenaza para la biodiversidad
Las especies animales dependen unas de otras para garantizar su existencia y, por tanto, la biodiversidad[3]
Con el aumento de las presiones antropogénicas (el efecto que la raza humana tiene sobre el planeta), la diversidad dentro de la biosfera (la parte habitable de la Tierra, en el suelo y en el aire) está disminuyendo a un ritmo acelerado y es el problema medioambiental más grave al que nos enfrentamos hoy en día. En un estudio titulado «Integrating Conservation Biology and Palaeobiology for Biodiversity and Ecosystem Management in a Changing World» (Integración de la biología de la conservación y la paleobiología para la gestión de la biodiversidad y los ecosistemas en un mundo cambiante), los científicos subrayan la importancia de los datos paleontológicos de épocas profundas (hace más de 2 millones de años) para establecer las prioridades de conservación de las especies y aplicar medidas de conservación eficaces[4].
Los científicos sugieren que los datos paleontológicos procedentes de fósiles tienen un gran poder para predecir el futuro y pueden ofrecer más consejos sobre la conservación de la vida de los que se conocen actualmente, dándonos información sobre las razones por las que las especies son propensas a la extinción. Los científicos están comparando sucesos de tiempos profundos con procesos inducidos por el hombre. Esta comparación puede determinar la probable respuesta a largo plazo de las especies y los ecosistemas a los factores de estrés abióticos (factores de estrés no animales como la sequía, la salinidad, las heladas y el calor excesivo). La velocidad a la que desaparecieron o cambiaron las comunidades vegetales tras un evento de extinción masiva hace 66 millones de años puede utilizarse, por ejemplo, para desarrollar un programa de reforestación en regiones muy degradadas por la presión antropogénica (modificaciones ambientales producidas por las actividades humanas).
El estudio de la reducción del tamaño corporal en mamíferos durante periodos de altas temperaturas prolongadas puede utilizarse para predecir cambios en la composición y función de futuras comunidades animales en respuesta al cambio climático. Comprender los mecanismos de extinción de los tiburones pelágicos a principios del Mioceno, por ejemplo, podría revelar los factores abióticos que provocan el declive de los tiburones en el océano abierto en la actualidad. El análisis del tiempo profundo es, por tanto, una valiosa fuente de información para predecir la respuesta de las especies a las cambiantes condiciones ambientales. Sin embargo, es necesario interpretar las conclusiones con cierta cautela, ya que no pueden tener en cuenta todos los aspectos de nuestra respuesta natural[5].
Tras las huellas de los dinosaurios
Patrón temporal de la edad de la Tierra[6]
Antes se creía que el clima cálido y llano de principios del Mesozoico era el entorno más adecuado para los dinosaurios. Pero nuevas investigaciones demuestran que estaban perfectamente adaptados a las condiciones frías y sobrevivieron con éxito a inviernos gélidos, un factor decisivo para su supervivencia a finales del Triásico. Según muchos científicos, el evento de extinción masiva, que acabó con más de tres cuartas partes de todas las especies terrestres y marinas, incluidos crustáceos, corales y todos los grandes reptiles, fue desencadenado posteriormente por erupciones volcánicas generalizadas, resultado de los movimientos de las placas tectónicas[7].
Además, las erupciones podrían haber desencadenado una explosión de dióxido de carbono en la atmósfera, que habría elevado sus ya prohibitivos niveles, provocando mortales picos de temperatura en tierra y haciendo las aguas oceánicas demasiado ácidas para que muchas criaturas pudieran sobrevivir. Los autores del nuevo estudio sugieren que las fases más intensas de las erupciones emitieron aerosoles de azufre que reflejaron tanta luz solar que provocaron repetidos inviernos volcánicos globales que podían durar una década o más; incluso los trópicos podían experimentar heladas prolongadas. Esto acabó con los reptiles no aislados, pero los dinosaurios aislados y adaptados al frío pudieron sobrevivir.
La resistencia al frío, debida a la probable presencia de protoperlas (precursoras de las plumas de las aves modernas, formaciones córneas de la piel que presumiblemente tenían algunos dinosaurios) en muchos miembros de la especie, así como un sistema de sangre caliente y un metabolismo elevado, permitió a los dinosaurios sobrevivir a la oscuridad y el frío de los inviernos volcánicos y expandirse hasta dominar la Tierra durante los siguientes 135 millones de años[8].
La investigación sobre el cambio climático contemporáneo se centra en el fenómeno del calentamiento global, especialmente en las regiones polares. Los científicos intentan simular la vida en un mundo más cálido y mitigar las posibles consecuencias. Los cambios son muy complicados y la investigación sobre el Ártico antiguo puede ser muy útil, sobre todo para entender cómo afectan las precipitaciones y la temperatura a las poblaciones de vertebrados[9].
Un equipo de científicos dirigido por Anthony Fiorillo, paleontólogo de la Universidad Metodista del Sur de Dallas (Texas), realizó un estudio sobre el periodo Cretácico de la región septentrional del continente americano. La importancia del periodo y del terreno radica en que en esa época la Tierra se encontraba en un estado de reducción de las zonas habitables y nos permite modelar lo que podríamos ver si el calentamiento global continúa y el clima llega a ser tan cálido y húmedo como en el Cretácico[10].
Paralelismos entre acontecimientos profundos y cambios antropogénicos[11]
Los científicos identificaron dos parámetros climáticos cruciales y demostraron su papel en la conformación de las poblaciones animales y vegetales del Ártico de Alaska a partir de dos familias de dinosaurios herbívoros (Hadrosauridae y Ceratopsidae), cruciales para la salud del ecosistema en el que vivían. El estudio sugiere que la precipitación media anual desempeñó un papel más importante en la determinación de la distribución de los dinosaurios herbívoros que la temperatura media anual[12].
El estudio examinó la vida animal y vegetal y las antiguas condiciones climáticas del ecosistema terrestre de Alaska. Es imposible analizar el ritmo del cambio, que pudo ser muy diferente durante el Cretácico, pero sí es posible reconstruir la aparición de una costa sin hielo y ver cómo responderían los ríos y las llanuras aluviales al deshielo primaveral de las montañas si no se congelara todo, así como observar la distribución de plantas y animales[13].
La biodiversidad es sensible a cualquier cambio climático y actualmente se encuentra en estado crítico. Dada la coincidencia de fenómenos como la hipertermia, la pérdida de hábitats y la contaminación, surge la pregunta: ¿puede el riesgo de extinción de especies durante catástrofes masivas pasadas ayudarnos a intentar hacer predicciones sobre la actual crisis de biodiversidad? El estudio, publicado por la Royal Society, se basa en un modelo de riesgo de extinción mediante un algoritmo de aprendizaje automático basado en una serie de fósiles marinos que atestiguan las extinciones del Pérmico tardío, el Triásico tardío y el Cretácico tardío (hace 252, 200 y 66 millones de años)[14].
Cabe señalar que las extinciones masivas del Pérmico Tardío y del Triásico Tardío están asociadas a la erupción de grandes regiones ígneas (zonas caracterizadas por acumulaciones extremadamente grandes de rocas magmáticas) que provocaron cambios en cascada en el medio ambiente, como el calentamiento debido a las emisiones de gases de efecto invernadero, la desoxigenación y la acidificación de los océanos. El periodo Cretácico no está tan claro, ya que las erupciones volcánicas masivas coincidieron con el impacto de un gran meteorito en la Tierra, lo que provocó estrés térmico en forma de un pulso de calentamiento regional extremo alrededor del lugar del impacto y un enfriamiento climático global extremo a corto plazo (diez años), seguido de acidificación oceánica y reducción del crecimiento de materia orgánica a escalas temporales más largas. En otras palabras, no puede decirse que las condiciones iniciales sean las mismas que las que conocemos con mayor certeza[15].
El análisis muestra que, aunque existe cierta similitud en los patrones de selectividad de la extinción entre las crisis antiguas, la selectividad no es constante, lo que da lugar a un rendimiento predictivo deficiente. Como en el caso de la meteorología, podemos hacer conjeturas, pero no predecir la realidad con certeza.
Además, la dificultad de predicción está ligada a las diferencias en la forma en que se manifestaban las amenazas a la biodiversidad en el pasado geológico, en comparación con cómo se manifiestan hoy en día. Por ejemplo, la contaminación antropogénica actual tiene una escala mucho mayor e incluye sustancias sintéticas, mientras que la introducción (la eliminación deliberada o accidental por parte de los seres humanos de miembros del mundo vivo fuera de sus hábitats naturales) probablemente se produzca a una escala espacial mucho mayor y a un ritmo mucho más rápido. El tamaño de la zona geográfica y la riqueza de especies en ella ofrecen sin duda ventajas en términos de supervivencia, pero son menos decisivas frente a las extinciones masivas[16].
El efecto de la deriva continental
Hace 2.000 millones de años, un asteroide impactó contra la Tierra, cambiando el equilibrio medioambiental durante millones de años[17]
Al principio de la historia de la Tierra, el oxígeno atmosférico dominaba sobre el oxígeno disuelto en los océanos. Sin embargo, un equipo internacional de científicos ofrece ahora una visión alternativa de esta reconstrucción, destacando la importancia del movimiento horizontal de las placas tectónicas y la desigual distribución del oxígeno disuelto en la superficie y en el fondo oceánico en la difusión del oxígeno en el suelo, el mar y el aire[18].
El estudio demuestra que el contenido de oxígeno en los océanos del mundo es inestable y fluctúa a intervalos de varios miles de años. Presumiblemente, esas fluctuaciones podrían desempeñar un papel clave en el fuerte aumento de la biodiversidad, como ocurrió a principios del Paleozoico, cuando se produjo la llamada explosión cámbrica (es decir, el enorme aumento de hallazgos de restos fósiles de seres vivos en yacimientos del período Cámbrico temprano, que se data a principios del Paleozoico, hace unos 538,8 millones de años). El movimiento de los continentes podría ser el culpable de esta inestabilidad[19].
Aunque la deriva continental parece lenta, imperceptible y aparentemente incapaz de provocar cambios drásticos, afecta directamente al movimiento de las aguas oceánicas. Las aguas superficiales se vuelven más frías y pesadas a medida que se acercan a los polos y se hunden hacia abajo, junto con el oxígeno que contienen, estimulando el desarrollo de un bioma (un entorno terrestre específico caracterizado por una vegetación concreta) y un clima particular en el fondo. La fuerza de las corrientes ascendentes eleva la materia orgánica a la superficie, provocando el crecimiento del plancton. Este ciclo es un factor clave en la configuración de la diversidad y distribución de la vida marina[20].
Según el estudio, este proceso cíclico podría interrumpirse o incluso detenerse por completo, con importantes repercusiones en la evolución de la vida marina a escala mundial, si el impacto de la humanidad sobre el planeta resulta ser demasiado grande. El estudio de la Universidad de Sydney se diseñó para determinar el impacto del calentamiento global en el ritmo de circulación en las profundidades oceánicas, el llamado ritmo de la cinta transportadora oceánica (es decir, las corrientes submarinas constantes). Los científicos creen que esto es muy importante para predecir la dinámica de la temperatura oceánica y la disolución del dióxido de carbono.
Hasta ahora, aproximadamente una cuarta parte del dióxido de carbono creado por la actividad humana (y más del 90% del exceso de calor asociado a ella) ha sido absorbido por el océano sin mayores problemas[21]. Los pequeños organismos a la deriva en el agua utilizan el dióxido de carbono disuelto para construir esqueletos y conchas. Al final de su ciclo vital, los organismos caen al fondo, llevándose consigo el carbono que han recogido durante su vida. Así es como se acumula constantemente en el fondo del océano una masa de sedimentos, almacén mundial de carbono[22].
La llamada cinta transportadora oceánica, gracias a la cual hoy en día, utilizando las herramientas de la paleontología y la geología, se pueden predecir los grandes cambios climáticos[23]
Gracias a la documentación geológica del fondo oceánico, al conocimiento de su forma y al análisis del ciclo de sedimentación del fondo, los científicos pudieron comprender cuándo y dónde se detuvo la sedimentación. Los científicos llegaron a la conclusión de que la sedimentación fue prácticamente ininterrumpida durante 13 millones de años, lo que se corresponde con un descenso de la temperatura media del planeta y el crecimiento de los casquetes polares en tierra firme. Esto sugiere que la cinta transportadora de los océanos se ha ralentizado gradualmente, en comparación con el periodo en que las temperaturas de la Tierra eran de tres a cuatro grados más altas que las actuales y los flujos oceánicos profundos eran mucho más rápidos[24].
Estudios independientes realizados con datos de satélite muestran que la circulación oceánica a gran escala y los vórtices oceánicos se han vuelto más activos en las últimas dos o tres décadas de calentamiento global. Así lo demuestra también un estudio de los fondos marinos que rodean Nueva Zelanda, según el cual la producción de conchas marinas conservadas en forma de sedimentos carbonatados fue mayor durante los antiguos periodos de calentamiento global, a pesar de la acidificación de los océanos en aquella época. La combinación de estos resultados lleva a la conclusión de que los océanos más cálidos no sólo tienen una circulación profunda más activa, sino que potencialmente almacenan carbono de forma más eficiente[25]. Pero para estar seguros se necesita un análisis más completo de la historia geológica de las cuencas oceánicas.
Otra propuesta interesante es la de un equipo internacional de científicos dirigido por investigadores del Trinity College School of Science de Dublín. Mediante el análisis químico de antiguos sedimentos de lodo procedentes de un pozo de 1,5 km de profundidad situado en Gales, los científicos pudieron relacionar dos acontecimientos clave que se produjeron hace unos 183 millones de años (el periodo Toar) y provocaron un calentamiento repentino del clima de la Tierra y los consiguientes cambios en los ecosistemas globales. Este periodo se caracteriza por una actividad volcánica catastrófica, las llamadas Grandes Provincias de Erupción (LIP), y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas en el hemisferio sur, donde hoy se encuentran el sur de África, la Antártida y Australia[26].
Los modelos globales para reconstruir las placas tectónicas y su movimiento, así como las concentraciones de mercurio en las rocas sedimentarias del Bajo Taurus ayudaron al equipo a descubrir un proceso geológico fundamental. Cuando la velocidad de las placas continentales disminuye hasta casi cero debido a un cambio de dirección, los flujos de magma caliente que se desplazan desde la base del manto, cerca del núcleo de la Tierra, pueden subir a la superficie, provocando grandes erupciones volcánicas y los consiguientes trastornos climáticos y extinciones masivas. En otras palabras, un ritmo normal de movimiento de las placas continentales de unos pocos centímetros al año impide efectivamente que el magma penetre en la corteza continental de la Tierra[27].
Actualización de la paleontología
Un modelo que vincula los cambios en el movimiento de las placas con el magmatismo de superficie[28]
Para comprender los procesos de formación del clima en el pasado y poder predecir los cambios futuros y atenuar sus consecuencias, es esencial un enfoque integrado de todas las disciplinas científicas. En este contexto, la paleontología puede ofrecer una perspectiva única de los cambios biológicos del pasado. En particular, la paleontología permite evaluar sistemáticamente los efectos de los cambios climáticos del pasado y los paralelismos con los cambios actuales, por ejemplo, mediante la predicción de la respuesta de la biota (el conjunto de organismos vegetales y animales que viven en un ecosistema determinado) al cambio climático, ayudando a predecir los desplazamientos de especies, las extinciones locales, los cambios de bioma, etc.
Sin embargo, el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) considera que la paleontología es actualmente incapaz de proporcionar información relevante para las políticas sobre los impactos del cambio climático. Según los expertos en clima, la paleontología contempla escalas temporales mucho más largas que las consideradas relevantes en el contexto del trabajo de las organizaciones de protección del clima.
Utilizando el ejemplo de los estudios sobre extinciones masivas de especies en distintos grados de calentamiento, el grupo científico que actúa en nombre de las Naciones Unidas considera que mejorar la fiabilidad de las afirmaciones y cuantificar las pérdidas previstas debería ser una prioridad de la investigación de los paleontólogos. Uno de los principales objetivos del grupo de trabajo del IPCC es determinar la vulnerabilidad de los distintos sistemas al cambio climático, mientras que la mayoría de las investigaciones paleontológicas se han centrado hasta ahora en un único aspecto de la vulnerabilidad en lugar de investigar la cuestión de forma más exhaustiva.
Según el IPCC, la contribución de la paleontología a la investigación de los efectos del cambio climático en las políticas podría mejorarse mediante una investigación más centrada, una consideración explícita de las escalas temporales y, sobre todo, una mejor estructuración y presentación de informes. No cabe duda de que el registro fósil es de gran importancia para comprender los mecanismos del ciclo vital de nuestro planeta, ya que permite conocer largas series temporales de cambios medioambientales que pueden ayudar a los científicos a predecir futuras respuestas medioambientales[29].
Pero conviene señalar que la mayoría de los estudios y conclusiones son indirectos e hipotéticos, relaciones puntuadas por las palabras: probable, posible, predicho, predecible, probable. El mundo que nos rodea no es un sistema cerrado y predecible, sino un gran organismo vivo que está constantemente en estado activo y dinámico, donde las predicciones siguen siendo predicciones. Aún queda mucho camino por recorrer.
[1] https://www.nationalgeographic.com/science/article/mass-extinction
[2] https://postnauka.ru/faq/68269
[3] https://www.biologyonline.com/dictionary/biodiversity
[4] https://www.frontiersin.org/research-topics/23453/integrating-conservation-biology-and-paleobiology-to-manage-biodiversity-and-ecosystems-in-a-changing-world#articles
[5] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2022.959364/full
[6] https://www.geologyin.com/2016/12/10-interesting-facts-about-geological.html
[7] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6342
[8] https://news.climate.columbia.edu/2022/07/01/dinosaurs-took-over-amid-ice-not-warmth-says-a-new-study-of-ancient-mass-extinction/
[9] https://www.smithsonianmag.com/science-nature/paleontologists-are-still-puzzling-over-why-dinosaurs-ran-hot-180980307/
[10] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo6342
[11] https://www.zora.uzh.ch/id/eprint/224628/1/ZORA_pdf.pdf
[12] https://www.mdpi.com/2076-3263/12/4/161
[13] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220502170938.htm
[14] https://www.smu.edu/News/Research/Cretaceous-dinosaurs-in-Alaska
[15] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220502170938.htm
[16] https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.221507#d1e1636
[17] https://www.meteoweb.eu/2020/01/catastrofe-modificato-clima-terra/1377745/
[18] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05018-z
[19] https://naked-science.ru/article/geology/plates-rule-o2
[20] https://naked-science.ru/article/geology/plates-rule-o2
[21] https://naked-science.ru/article/climate/poteplenie-uskoryaet-okeanicheskij-konvejer?utm_source=inarticle&utm_medium=inarticle&utm_campaign=inarticle
[22] https://naked-science.ru/article/climate/poteplenie-uskoryaet-okeanicheskij-konvejer?utm_source=inarticle&utm_medium=inarticle&utm_campaign=inarticle
[23] https://www.focus.it/scienza/scienze/grande-nastro-trasportatore-oceanico-cambiamenti-climatici
[24] https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021PA004294
[25] https://phys.org/news/2022-02-oceans-carbon-trees-warmer-future.html
[26] https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0866
[27] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220909160317.htm
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