Francis en #rosavientos: La acidificación de los oceános y la mayor extinción en la Tierra

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Ya está disponible el audio del podcast de Eureka, mi sección en La Rosa de los Vientos  de Onda Cero. Como siempre, una transcripción, unos enlaces y algunas imágenes.

La acidificación de los océanos fue de las causas más importantes de la mayor extinción en la Tierra, ocurrida hace 252 millones de años, entre los períodos Pérmico y Triásico, según un artículo publicado en Science. El nuevo estudio afirma que fue el aumento de la emisión de dióxido de carbono desencadenado por las numerosas erupciones volcánicas en Siberia la que provocó la acidificación de los mares en dos fases, una primera más lenta y una segunda súbita en unos 10.000 años. En esta extinción masiva desaparecieron el 96% de las especies marinas y el 70% de las terrestres.

El artículo es M. O. Clarkson et al., «Ocean acidification and the Permo-Triassic mass extinction,» Science 348: 229-232, 10 Apr 2015, doi: 10.1126/science.aaa0193; también recomiendo leer a Eric Hand, «Acid oceans cited in Earth’s worst die-off,»  Science 348: 165-166, 10 Apr 2015, doi: 10.1126/science.348.6231.165, Jack Kelly, «Greatest mass extinction event driven by ocean acidification,» Into the Blue, 10 Apr 10, 2015. La imagen que abre esta entrada es del «See monsters. A prehistoric adventure,» Evans & Sutherland, 2009.

En español recomiendo «La acidificación de los océanos causó la mayor extinción en la Tierra,» Agencia SINC, 09 Abr 2015; Alicia Rivera, «El océano ácido desencadenó la mayor extinción en la historia del planeta,» El País, Ciencia, 10 Abr 2015.

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La vida en la Tierra se caracteriza por periodos periodos de gran biodiversidad que finalizan con una extinción masiva de la fauna y la flora. La más famosa fue la extinción de los dinosaurios (la extinción del Cretácico-Terciario) hace 65 millones de años, tras el impacto de un meteorito. ¿Cuál fue la mayor extinción en la Tierra? Los paleobiólogos consideran que hubo al menos cinco extinciones masivas de la vida en la Tierra siendo la más devastadora la llamada «La Gran Mortandad», la que ocurrió entre los periodos Pérmico y Triásico hace unos 252 millones de años. En la extinción del Pérmico-Triásico se estima que desaparecieron el 96% de las especies marinas y el 70% de las terrestres. Fue una extinción muy rápida, duró unos 60.000 años, que se suelen dividir en dos periodos. Una primera fase al final del Pérmico a la que siguió una leve recuperación y una segunda fase a principios del Triásico, una nueva oleada de extinción muy rápida que duró sólo unos 10.000 años.

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Entre los organismos fósiles más conocidos que desaparecieron en la extinción del Pérmico-Triásico se encuentran los trilobites. Unos artrópodos que aparecieron en el período Cámbrico (hace unos 540 millones de años), sobrevivieron a dos extinciones masivas (la de finales del Cámbrico y la del Devónico), pero sucumbieron a la del Pérmico-Triásico. Esta semana se ha publicado en la revista Science un artículo firmado por geocientíficos europeos que afirma que la causa más probable de esta extinción fue la acidificación de los océanos. El aumento de la emisión de dióxido de carbono debido a varias erupciones volcánicas en la región del supercontinente Pangea en la que se encuentra la actual Siberia provocó la acidificación de los mares hace 252 millones de años.

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La Tierra actual es muy diferente a cómo era en aquel periodo. Los animales y las plantas también tenían que ser muy diferentes. ¿Cómo era la Tierra entonces? Durante el Pérmico, que comenzó hace 300 millones de años, todas las masas continentales estaban unidas en un único supercontinente, llamado Pangea, rodeado por el gran océano Panthalassa (el llamado «mar universal»). La parte de Pangea en el hemisferio norte corresponde a las actuales Eurasia y América del Norte, y la parte en el hemisferio sur a América del Sur, África, India, Australia y la Antártida. Entre la zona de Eurasia y África había un mar llamado Tetis que fue creciendo hasta convertirse en un océano durante el Triásico. Hace unos 200 millones de años, Pangea se partió en dos supercontinentes, Laurasia, al norte, y Gondwana, al sur, separados por el océano Tetis. El clima en Pangea era continental, con variaciones extremas de calor y frío, y condiciones monzónicas con grandes precipitaciones estacionales. En esta época aparecieron las plantas (helechos) con semillas y los primeros árboles modernos (los antecesores de las modernas coníferas). Los bosques tenían una rica vida vegetal, sobre todo cerca de los pantanos y lagos. En el mar el fitoplancton marino era muy rico y liberó mucho oxígeno a la atmósfera. Los insectos evolucionaron a su aspecto moderno y apariceron los coleópteros (los escarabajos).

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Dominaban la tierra firme los anfibios, los reptiles y los pelicosaurios (reptiles mamiferoides), entre ellos aparecieron los primeros grandes herbívoros y carnívoros. En el océano dominaban los braquiópodos (bivalvos similares a un mejillón), los equinodermos (como las estrellas y erizos de mar) y los moluscos (con y sin concha). En los lagos de agua dulce había peces primitivos similares a los modernos tiburones. La biodiversidad en tierra y mar durante el Pérmico fue muy grande, pero fue sesgada de cuajo por la gran extinción del Pérmico-Triásico. La extinción más catastrófica para la vida en la Tierra, que como estaba dominada por la vida en los océanos, se estima que sólo sobrevivió el 5% de todas las especies.

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Estudiar las causas de una extinción masiva que ocurrió hace 252 millones de años no debe ser fácil. ¿Qué es lo que se sabe sobre la causa de la extinción del Pérmico-Triásico? Todavía no se conoce con seguridad la causa de la extinción masiva de la casi todos los animales y plantas hace 252 millones de años. Se han propuesto cuatro hipótesis diferentes: el impacto de un meteorito, la liberación de gases de invernadero atrapados en los fondos oceánicos, la intensa actividad volcánica sobre todo en la zona de Siberia y la acidificación de los océanos producida por la liberación de CO2 por las erupciones volcánicas. Muchos paleogeólogos opinan que pudieron concurrir varias causas que se combinaron para provocar una devastación tan grande. Se sabe que en Siberia hubo erupciones volcánicas masivas que duraron miles de años y produjeron enormes flujos de basalto.

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Hoy se observan en la región del norte de Siberia llamada «gran provincia ígnea», los llamados traps siberianos, que son colinas escalonadas (la palabra sueca «trap» significa escalera). El nuevo estudio internacional publicado en la revista Nature, liderado por Matthew Clarkson, geólogo de la Universidad de Edimburgo (Reino Unido), ha encontrado pruebas de que esta intensa actividad volcánica que ocurrió hace unos 252 millones de años ocurrió en dos fases que liberaron una gran cantidad de CO2. La primera fase, más suave, pudo durar unos millones de años, librando dióxido de carbono suficiente para aumentar las temperaturas del planeta en unos 5 °C. Esto no es suficiente para explicar la extinción masiva del Pérmico-Triásico que masacró el 95% de los seres vivos. Pero ocurrió una segunda fase, mucho más intensa, que ocurrió de forma súbita en unos 10.000 años. Esta segunda fase ocasionó una gran acidificación de los océanos. Un cambio en el pH de la superficie marina que fue el golpe de gracia que, según los autores del nuevo estudio, provocó la segunda oleada de la mayor extinción de la vida en la Tierra.

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El incremento del dióxido de carbono provocó que el pH de los océanos aumentara mucho. ¿Cómo afecta este incremento del pH a la vida en los oceános? Los océanos son muy alcalinos porque tienen agua salada y las sales son capaces de neutralizar los ácidos débiles como el CO2. Por ello durante la primera fase de emanación de dióxido de carbono debido al vulcanismo siberiano los océanos mantuvieron estable su pH. Pero cuando la cantidad de CO2 que se disuelve en el océano es muy grande acaba reaccionando con el agua lo que incrementa el pH. Esto afectó al metabolismo interno de algunas especies, perjudicando actividades como la cría. En condiciones normales la calcita y el aragonito son estables en las aguas superficiales del océano dado que el ion carbonato se encuentra en concentraciones sobresaturadas. Pero a medida que el pH desciende, lo hace la concentración de este ion, y cuando el carbonato pasa a estar en insaturación, las estructuras hechas de carbonato cálcico pasan a ser vulnerables a la disolución. Corales, ciertas algas, mariscos y otros muchos organismos no puedan desarrollar conchas y esqueletos. Además la acidificación provoca un aumento de la corrosión de las conchas ya formadas.

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Por ello la segunda fase de la extinción afectó sobre todo a los organismos muy calcificados y a los que tenían más dificultades para prepararse contra el aumento de pH. Los investigadores han obtenido esta conclusión gracias a estimaciones del pH del agua marina de alta precisión basadas en el cociente entre dos isótopos de boro. Se analizaron rocas desenterradas en los Emiratos Árabes Unidos, que a finales del Pérmico estaban bajo el agua del oceáno Tetis y que registran el cambio de las condiciones oceánicas. Para interpretar los resultados se ha usado un modelo climático global. Gracias a este modelo se ha estudiado el efecto de las emisiones de dióxido de carbono provocadas por las erupciones volcánicas en Siberia.

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En la actualidad también se está produciendo una acidificación de los oceános provocada por el aumento de las emisiones de dióxido de carbono debido a la actividad humana. ¿Estos estudios de podrían servir también para predecir cómo reaccionaría en la actualidad nuestro planeta a este fenómeno? Hoy en día la absorción natural de CO2 por los océanos mundiales ayuda a mitigar los efectos climáticos de las emisiones antropogénicas de CO2. En los últimos siglos el aumento de la acidificación de los océanos de la Tierra se ha producido a un ritmo muy rápido debido a la quema de combustibles fósiles. Varios estudios apuntan a que ya tiene consecuencias negativas en muchos organismos marinos con estructuras calcáreas en su cuerpo. Las consecuencias ecológicas de estos cambios son todavía inciertas. Aunque no se espera que se produzca una extinción masiva de la vida de los océanos tan drástica como la del Pérmico-Triásico, debemos recordar que los estudios del pasado nos ayudan a predecir el futuro. Estos estudios también nos pueden guiar a la hora de tomar medidas correctoras.

A los interesados en la situación actual les recomiendo el libro de Jean-Pierre Gattuso, Lina Hansson, «Ocean Acidification,» Oxford University Press, 2011.

Lo dicho, si no has escuchado aún el podcast, sigue este enlace.



4 Comentarios

  1. Sólo una pequeña corrección: cuando el pH sube es porque el medio es alcalino y cuando baja porque es ácido, por lo tanto la emisión de CO2 hace que el pH baje y no que suba. Esta pequeña confusión aparece algunas veces en el texto. Por lo demás muy buen artículo.

    1. Es verdad, a mí se me había pasado. Hay que decir que lo que aumenta es la concentración de H+, lo que significa que el pH baja, que es la acidificación.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 12 abril, 2015
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