Cambios climáticos abruptos: 2°parte

La Madre de todas las extinciones: Cuando la vida estuvo a punto de desaparecer de la faz de la Tierra.
Dublin 20th May 2010

Durante los últimos 540 millones de años, ha habido cinco extinciones masivas bien documentadas, principalmente de plantas y animales marinos, durante las cuales aproximadamente el 75-95% de especies desaparecieron.
Sin embargo fué hace 251 millones de años, durante los periodos geológicos del Pérmico y Triásico, cuando la Tierra sufrió su mayor extinción de todos los tiempos. La también conocida como la Gran Mortandad.
En ella se extinguieron más del 96% de todas las especies marinas y el 70% de los vertebrados terrestres. De hecho, es la única extinción masiva que afectó gravemente a los insectos, desaparecieron el 83%. En definitiva, la mayor parte de la diversidad biológica fué erradicada de la faz de la Tierra.
Análisis de isótopos de Oxigeno revelaron que durante este periodo tuvo lugar un súper efecto invernadero en el cual la temperatura subió hasta 6 grados centígrados de manera abrupta y el clima paso de húmedo a árido, justo en la misma época en la que se registraban las extinciones masivas.
Las evidencias de semejante cataclismo dispersas por todo el mundo evidencian que los suelos de los continentes fueron arrasados por enormes torrentes hasta depositarlos en el fondo de los océanos. Prueba de ello son los afloramientos en el Norte de Italia y otras muchas partes del mundo. En Zhejiang (Sur de China), dentro de la sucesión estratigráfica de Meishan, una fina capa de arcilla de 12 mm de espesor (datada cronológicamente por medio de Isótopos de Uranio), representa para los geólogos una prueba irrefutable de los acontecimientos que estuvieron a punto erradicar toda forma de vida sobre el planeta hace 251 millones de años.
Los fósiles desaparecieron de la secuencia estratigráfica dando paso a una fina capa de arcilla cuarcitita y ceniza volcánica por debajo de unas calizas negruzcas ricas en materia orgánica, características de ambientes empobrecidos en oxigeno. O sea, primero el desastre (arcilla), después el enterramiento de los organismos (caliza). Ver Figura 1.
Incluso el substrato rocoso de las Montañas Transantárticas muestra evidencias de un incremento en la meteorización química a causa de la lluvia ácida provocada por unos altos niveles extremos de CO2 en la atmósfera, junto con otras evidencias de la rapidez a la que se produjo este cambio climático.
Se han barajado varias posibles causas como las emisiones de metano y CO2 asociadas con fuerte vulcanismo en las trampas Siberianas. Sin embargo, lo más probable es que se produjesen una serie de sucesos encadenados que conjuntamente llevaran al desastre.
Pudiese ser que en un momento dado la intensa actividad constructora tectónica cesara y la falta de meteorización química produjese disparase los niveles de CO2 en la atmósfera. Poco antes del inicio del Pérmico los niveles de CO2 eran aproximadamente 4 veces los actuales, lo que provocaría posteriormente un considerable aumento de temperatura por el fuerte efecto invernadero, dando lugar a una serie de’ feedbacks’ asociados o efectos en cadena.
Unas zonas polares de aguas más cálidas implican que el hundimiento por diferencias de densidad de las corrientes frías, mecanismo imprescindible para el funcionamiento del sistema de grandes corrientes oceánicas (ej: Corriente del Golfo) que recorren nuestro planeta a modo grandes cremalleras oceánicas, se detuviese. En mares cálidos disminuye la disolución de oxigeno en sus aguas favoreciendo los procesos anóxicos (sin oxigeno) y el estancamiento de las aguas.
El nivel de mar, por supuesto, ascendió invadiendo zonas someras de las plataformas continentales, intensificando los procesos de anoxia. Al calentarse las aguas oceánicas, éstas actuaron como combustible de grandes tormentas y súper-huracanes, que ocasionaron fuertes inundaciones en zonas costeras e incrementaron el transporte energético hacia las altas latitudes exacerbando aún más el efecto invernadero por medio de la formación de nubes y vapor de agua.
Y esto no es todo, grandes extrusiones basálticas volcánicas de las trampas siberianas estaban de camino. Estas liberaron unos volúmenes basalto de entre 1.6 y 2.5 millones de Km3 y polvo. Estas súper erupciones liberaron billones de toneladas CO2 y gases venenosos como SO2 y posiblemente metano (knoll et al., 2007). Todo ello aceleró el calentamiento global y los procesos anóxicos, seguidos de las reducciones sulfúricas de la mano de organismos anaerobios que modificaron la composición de los océanos mediante la liberación de hidrogeno sulfhídrico. El SO2 no permanecería mucho tiempo en la atmósfera, pero se incorporaría a la lluvia ácida que junto con otros gases venenosos arrasarían con la vegetación y con la, ya decadente, vida que quedaba en los océanos.
En aquel entonces los niveles de oxigeno decayeron hasta niveles del 15% (actualmente la concentración de oxigeno en el aire es del 21%).


Figure 1 This yellow rock is where magma burned through a coal bed 250 million years ago, releasing CO2 (www.csmonitor.com).
El rápido calentamiento global propinó la liberación de hidratos de metano al océano por medio de explosiones altamente toxicas similares a las emisiones letales de dióxido de carbono que se produjeron en 1986 en un lago Camerunés, con la diferencia que el metano es inflamable. La combinación aire-metano es explosiva para concentraciones de metano entre 5-15%. Las nubes de metano producidas por explosiones oceánicas son muy poderosas y de rápida propagación (hasta varios km por segundo) siendo capaces de evaporar a cualquier reptil o resto viviente que se encuentre en su camino.
Estas tremendas explosiones de metano en el océano liberaron el equivalente a 108 megatons de TNT. Cantidad 10,000 veces mayor que todas las reservas nucleares mundiales (Ryskin, 2003). Esto provocaría momentáneamente el enfriamiento de la Tierra. Aunque no por mucho tiempo ya que inmediatamente después dispararía los termómetros debido a la alta concentración de CO2 producto de las combustiones de metano, y lo que es peor, del metano no consumido, un gras invernadero mucho más poderoso que CO2.
A lo que también habría contribuido a la acumulación de hidrogeno sulfhídrico (producto de la acumulación de organismos muertos) afectando a los organismos oxigeno-dependientes dentro y fuera del mar, una vez este gas fuese liberado a la atmósfera, exterminando los pocos organismos vivos que quedaban y atacando la capa de Ozono (capa que nos protege de las radiaciones ultravioleta). Los trilobites también se extinguieron en esta época.
Una vez puesto en escena este panorama tan desolador no resulta tan sorprendente que cerca del 95% de las especies en Tierra y mar perecieran. Después de una catástrofe como ésta la Tierra se recuperó, como siempre lo ha hecho, aunque tardo 50 millones de años, pero las especies extinguidas nunca reaparecieron sino que lo poco que quedó evolucionó y aparecieron otras nuevas. Solo una especie similar al ‘cerdo’ (lystrosaurus) y unas pocas especies vegetales dispersas se encontraban entre los pocos supervivientes.
Incluso si las proyecciones para finales de este siglo auguran incrementos de 6 grados en la temperatura media global es obvio que actualmente las condiciones son bastante diferentes. La reorganización de los continentes es diferente, lo que permite la circulación de grandes corrientes oceánicas que oxigenan y mantienen un balance energético de la Tierra estable. No hay supervolcanes en erupción. Y dado que la vida inteligente, los humanos, dominamos el planeta, ‘podemos’ en consecuencia para evitar futuras catástrofes (Lynas, 20007).
Por otro lado actualmente existen miles de especies ya extinguidas durante los últimos años y otras en peligro extinción. Muchas especies están siendo empujadas al límite de sus ecosistemas a causa del calentamiento global, reduciendo considerablemente su margen de acción necesario para adaptarse con éxito a los cambios, al contrario de lo que les ocurría a las especies que vivían durante el Pérmico.
Los fuertes emisiones de CO2 durante el Pérmico-triásico pudieron tardar varios miles de años (unos 10,000 años) en producirse. Actualmente estamos consiguiendo la misma velocidad de emisiones en tan solo en unas pocas décadas!.
Se cree que emisiones antropogénicas se están produciendo ahora mas rápido que nunca antes desde que el hombre habita la Tierra. De acuerdo con Eric Wolff, director del proyecto EPICA y científico del Instituto Británico en la Antártida, uno de los proyectos más punteros y avanzados en el estudio del paleoclima de las regiones polares, las concentraciones de CO2 han aumentado en los últimos 17 años en 30 ppm, algo alarmante comparado con lo que los sondeos muestran durante los últimos 800,000 años, los mismos aumentos de 30 ppm durante periodos de más de mil años. Según Wolff, todo indica que la Tierra no será capaz de asimilar estas enormes cantidades de dióxido de carbono emitidas desde la era preindustrial.
Toneladas y toneladas de hidratos de metano están atrapadas en los fondos submarinos esperando a la señal, por encima de cierto umbral de calentamiento. Si la corriente del golfo se detiene, puede que la Europa occidental se enfriara momentáneamente. Pero a medida que la corriente cesa, aguas cálidas, cada vez más deficientes en oxigeno, penetrarían cada vez a más profundidad (como en el Mar Negro). El Mediterráneo sería uno de los primeros afectados, y sin darnos cuenta (Kump, L., et al., 2005), ya que nuestros sentidos olfativos son solo capaces de detectar ciertas concentraciones de sulfuro de hidrogeno en las aguas.
Aún no hemos alcanzado los niveles de concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera a los que se llegaron durante el Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno o durante el Cretácico. Sin embargo el incremento es ahora mucho más rápido y acusado que entonces y esto no tiene precedente.

Silvia Caloca Casado

References
Knoll, A.H., Bambach, R.K., Payne, J.L., Pruss, S., and Fischer, W.W. (2007). "Paleophysiology and end-Permian mass extinction". Earth and Planetary Science Letters 256: 295–313. doi:10.1016/j.epsl.2007.02.018. Retrieved 2008-07-04.
Kump, L., et al., 2005. Massive release of hydrogen sulfide to the surface ocean and atmosphere during intervals of anoxia. Geology, 33, 5,397-400.
Lynas, M. 2007. "Six Degrees: Our Future on a Hotter Planet". Fourth Estate March 2007 ISBN 000720904.
Ryskin G., 2003 Methane-driven oceanic eruptions and mass extinctions. Geology; September 2003; v. 31; no. 9; p. 741–744.
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/5314592.stm

Further information

Benton M J (2005). When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time. Thames & Hudson. ISBN 978-0500285732.
Bowring SA, Erwin DH, Jin YG, Martin MW, Davidek K, Wang W (1998). "U/Pb Zircon Geochronology and Tempo of the End-Permian Mass Extinction". Science 280 (1039): 1039–1045. doi:10.1126/science.280.5366.1039.
Jin YG, Wang Y, Wang W, Shang QH, Cao CQ, Erwin DH (2000). "Pattern of Marine Mass Extinction Near the Permian–Triassic Boundary in South China". Science 289 (5478): 432 436. doi:10.1126/science.289.5478.432. PMID 10903200.
Knoll, A.H., Bambach, R.K., Payne, J.L., Pruss, S., and Fischer, W.W. (2007). "Paleophysiology and end-Permian mass extinction". Earth and Planetary Science Letters256: 295–313. doi:10.1016/j.epsl.2007.02.018. Retrieved 2008-07-04.