El clima del Paleozoico
Antón Uriarte - Departamento de Geografía, Universidad del País Vasco. La evolución de la vida se aceleró en los océanos hace unos 540 millones de años. Casi abruptamente se multiplicó el número de especies. Los seres que vivían en el mar aumentaron de tamaño y se modificaron sus formas corporales.
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La evolución de la vida se aceleró en los océanos hace unos 540 millones de años. Casi abruptamente se multiplicó el número de especies. Los seres que vivían en el mar aumentaron de tamaño y se modificaron sus formas corporales. A diferencia de los animales anteriores, pequeños y de cuerpos blandos —rápidamente descompuestos por las bacterias marinas y desaparecidos sin dejar rastro— las nuevas especies desarrollaron caparazones y esqueletos calcáreos, duros, que han permitido en muchas partes su conservación fosilizada, insertos en los estratos de rocas sedimentarias.
El clima en una geografía muy diferente
Las razones del estallido de vida oceánica, la llamada “explosión cámbrica”, recogida en unos pocos yacimientos ricos en fósiles, como el de Burgess Shale, en Canadá, permanecen aún oscuras. Algunos paleontólogos creen que esta aceleración evolutiva de la vida terrestre fue provocada por fuertes y rápidos cambios en la geografía de mares y continentes, lo que motivó variaciones drásticas en las corrientes oceánicas y en la temperatura y salinidad de las aguas.
También se especula con la idea de que, debido a cambios tectónicos que afectan a los ritmos de erosión y a la salida de aguas termales internas portadoras de elementos químicos en solución, se registrase por aquel entonces una drástica modificación de la ratio magnesio/calcio en el agua marina. Según esta teoría, a comienzos del Cámbrico esta ratio disminuyó y el agua marina llegó a tener una concentración de calcio suficientemente grande para facilitar la eclosión de los animales calcáreos, con esqueletos duros.
Hace unos 500 Ma, a principios del Paleozoico, casi todos las tierras emergidas se situaban en el hemisferio austral, mientras que el hemisferio septentrional, a diferencia de lo que ocurre hoy día, era esencialmente oceánico. Más allá de los 30°N todo era agua.
De entre los continentes emergidos el más importante era el gran supercontinente denominado Gondwana, con una extensión mucho mayor que la de todos los demás. Gondwana se extendía desde el Ecuador hasta el Polo Sur.
Del clima general de la primera parte del Paleozoico (el Cámbrico y casi todo el Ordovícico) poco se puede decir. Todavía la vida vegetal y animal terrestre no había evolucionado lo suficiente para dejarnos una buena información en el registro fósil continental. Se sabe que las tierras emergidas estaban pobladas por algunas especies de cianobacterias y algas de agua dulce, pero todavía no por plantas. Con unos mares más extensos que los actuales, el clima general debió ser más oceánico y templado, con menos oscilaciones estacionales.
Pero a finales del Ordovícico y principios del Silúrico, entre hace unos 450 y 430 millones de años tuvo lugar una glaciación en las latitudes australes de Gondwana, y la diversidad animal oceánica (equinodermos, trilobites, nautiloideos, etc.) se vio muy afectada. Se produjo entonces la primera gran extinción biológica.
Huellas de esta glaciación del Ordovícico son visibles hoy en la superficie del Sahara. El desierto estuvo cubierto entonces por un espeso manto de hielo de más de 8 millones de km2 de superficie. En rocas ordovícicas, desde el macizo de Hoggar hasta las costas atlánticas de Mauritania, aparecen aún hoy huellas de largos surcos y ranuras como las que dejan los glaciares al avanzar y erosionar su lecho. También existen al pie del macizo de Hoggar típicos valles glaciares en forma de U, rocas pulimentadas y drumlins —colinas bajas de formas alargadas—, características de un relieve formado por una antigua erosión glacial.
Debió ocurrir que el movimiento de las placas colocó durante unos cientos de millones de años a lo que es hoy la Amazonia y el norte de África —que formaban parte de Gondwana y eran entonces tierras adyacentes— en las cercanías del Polo Sur geográfico, en condiciones climáticas favorables para la acumulación de hielo. Aparte de la baja insolación, el mar no quedaba lejos, por lo que no faltaba el suministro suficiente de humedad para que las precipitaciones invernales de nieve fuesen intensas.
La mayor paradoja de esta glaciación del Ordovícico es que la concentración de CO2 durante aquel período era muy superior a la actual. Por eso parece que fueron los factores geográficos, y no la composición química del aire, los que debieron tener más importancia en su desencadenamiento.
Las plantas colonizan los continentes y afectan al clima
Después del episodio glacial del Ordovícico, las temperaturas se elevaron de nuevo y se mantuvieron cálidas durante el Silúrico, el Devónico y casi todo el Carbonífero, hasta hace unos 300 Ma. El calor, la humedad y una atmósfera rica en CO2 facilitaron el desarrollo evolutivo y la colonización de los continentes por parte de la vegetación.
Al principio de este largo período cálido, a mediados del Silúrico, hace unos 420 millones de años, ocurrió un fenómeno biológico fundamental: aparecieron las plantas vasculares.
Las plantas vasculares son las plantas que hoy conocemos, con tallos rígidos y tejidos conductores hechos con una sustancia orgánica, la lignina, que les da el soporte estructural necesario para poder crecer en vertical. La lignina, parte esencial de la fibra vegetal, es bastante resistente a la degradación y a la oxidación, y el largo lapso que transcurrió entre su aparición y la evolución de los hongos capaces de descomponerla, permitió que grandes cantidades de esta materia orgánica quedasen enterradas y preservadas bajo otros sedimentos.
Durante todo el Devónico y el Carbonífero inferior, desde hace unos 400 Ma hasta hace unos 300 Ma, las plantas vasculares siguieron colonizando todos los continentes y surgieron nuevas y abundantes especies vegetales.
El clima cálido y húmedo facilitó la aparición de bosques de árboles grandes y de ciclo rápido, que al caer y ser arrastrados por el agua aportaban a los suelos marismáticos y a los fondos pantanosos grandes cantidades del carbono orgánico contenido en la lignina. No había suficiente oxígeno disuelto en el agua para oxidarlo todo, ni bacterias aeróbicas suficientes para llevar a cabo esa labor de descomposición. En marjales y marismas costeras, y en extensos humedales del interior, el enterramiento de materia orgánica fue un proceso continuo y con el paso del tiempo, acababa convertida en la roca más característica del Carbonífero: el carbón.
Hace unos 300 millones de años, al haber sido ya secuestrado en los sedimentos enterrados una enorme cantidad de carbono orgánico procedente del CO2 atmosférico, los niveles de este gas invernadero disminuyeron hasta un nivel semejante al actual. El clima se enfrió, y hacia finales del Carbonífero y principios del Pérmico se entró en un nuevo período glacial, en las que un manto de hielo en las latitudes australes de Gondwana, esta vez centrado en lo que es hoy Sudáfrica, crecía y se encogía en fases sucesivas.
La catástrofe final del Permo-Trías
Pero lo peor ocurrió hace unos 245 millones de años, en la transición del Paleozoico al Mesozoico, la catástrofe P/T, así llamada por haber tenido lugar entre el Pérmico, último período del Paleozoico, y el Triásico, primer período del Mesozoico. Entonces tuvo lugar uno de los desastres ecológicos más duros que ha sufrido el planeta (The Great Dying). Desaparecieron en unos pocos miles de años el 85 % de las especies marinas, entre ellas los trilobites, y el 70 % de los vertebrados terrestres. Hasta los insectos se extinguieron casi por completo. En el reino vegetal, el colapso de la productividad biológica en los mares ocurrió en paralelo con el desastre ecológico en los continentes. Las teorías sobre las causas de la catástrofe son variadas, pero las más tenidas en cuenta son dos: el choque de un asteroide y las erupciones volcánicas masivas (la misma controversia existe para la catástrofe posterior K/T, en la transición del Mesozoico al Cenozoico, hace 65 millones de años).
La hipótesis de la caída de un bólido extraterrestre es avalada por la rapidez con la que al parecer se produjo el desastre, que algunos especialistas del período, tras un estudio detallado del límite estratigráfico al que llegan cientos de especies marinas que comprenden peces y foraminíferos, reducen incluso a un único y fatal día. También trazas de helio, neón y argón, encontradas dentro de moléculas de fulerenos (moléculas esféricas de origen extraterrestre compuestas por decenas o centenas de átomos de carbono), tienen una composición isotópica semejante a la encontrada en muestras de esos gases contenidos en meteoritos.
La otra teoría es que la extinción biológica la produjese un brusco cambio climático motivado por las masivas erupciones volcánicas que acontecieron en Siberia. Enormes extensiones de plataformas basálticas (Siberian Traps) datan de esta época. Por las grietas de la corteza terrestre, junto a las gigantescas coladas de lava, se habrían escapado gases magmáticos que habrían afectado a la composición química de la atmósfera. Los efectos desastrosos pudieron ser de diferentes tipos. Los compuestos de azufre y de carbono, combinados con el vapor de agua atmosférico, pudieron provocar lluvias de ácido sulfúrico y carbónico que envenenasen la vegetación marina y continental.
Además, las erupciones volcánicas pudieron provocar cambios térmicos violentos difíciles de soportar. Una secuencia posible, sería la siguiente. Al principio el clima se enfriaría bruscamente debido a la oscuridad provocada por el polvo y por las nubes sulfatadas, producto del SO2 volcánico. Seguidamente, tras la sedimentación de estas partículas de polvo, de sulfatos y demás aerosoles, la atmósfera se aclararía y se registraría un calentamiento brusco, debido al efecto invernadero causado por la alta cantidad de CO2, también arrojado por los volcanes, el cual permanecía en el aire durante mucho más tiempo todavía. La descongelación de vastas extensiones de permafrost en Siberia pudo además añadir metano a la atmósfera, reforzando el efecto invernadero. Sea como fuere, la Era Primaria acabó de forma catastrófica y dio paso a la Era Secundaria y, con ella, al tiempo de los dinosaurios, que durante millones de años gozaron de un clima menos sobresaltado.
Referencias:
- Becker L. et al., 2001, Impact event at the Permian-Triassic boundary: evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes, Science, 291, 1530-1534
- Dickson J. 2002, Fossil echinoderms as monitor of the Mg/Ca ratio of Phanerozoic oceans, Science, 298, 1222-1224
- Dorritie D. 2002, Consequences of Siberian traps volcanism, Science, 297, 1808-1809
- Kirschvink J. et al. 1977, Evidence for a Large-Scale Reorganization of Early Cambrian Continental Masses by Inertial Interchange True Polar Wander, Science, 277, 541
- Reichow M. et al., 2002, 40Ar/39Ar dates from the West Siberian Basin: Siberian Flood Basalt Province doubled, Science, 296, 1846-1850
- Ward P.D. et al., 2000, Altered river morphology in South Africa related to the Permian-Triassic, Science, 289, 1740-1743