Los niveles de dióxido de carbono son más altos hoy que en los últimos 800.000 años. Crédito:NASA
¿Cómo sobrevivieron las plantas y los animales hace unos 200 millones de años cuando la concentración de dióxido de carbono subió a 6000 partes por millón? Paul Olsen, geólogo y paleontólogo del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Escuela Climática de Columbia, nos explicó lo que los científicos saben sobre los niveles de dióxido de carbono a lo largo del tiempo.
Aunque no había nadie para medir el CO2 de la atmósfera concentración hace millones de años, los paleoclimatólogos pueden reconstruir la temperatura pasada y los niveles de dióxido de carbono utilizando núcleos de hielo, anillos de árboles, corales, polen antiguo y rocas sedimentarias. Estos registradores naturales de las fluctuaciones climáticas también pueden revelar cómo varios animales y plantas prosperaron o perecieron durante diferentes períodos geológicos.
Mientras estudian la era de los dinosaurios, por ejemplo, algunos investigadores diseccionan hojas que quedaron atrapadas en las capas de sedimentos. "Los pequeños agujeros en la piel de las hojas son más comunes cuando hay niveles más bajos de dióxido de carbono", explicó Paul Olsen, geólogo y paleontólogo del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Escuela de Clima de Columbia.
Paul Olsen es geólogo y paleontólogo en el Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Columbia Climate School. Crédito:Kevin Krajick/Columbia Climate School
Científicos como Olsen han encontrado repetidamente que durante varios períodos de la historia de la Tierra, los organismos han experimentado concentraciones radicalmente más altas de dióxido de carbono y temperaturas promedio más altas que en la actualidad. Sin embargo, eso no significa que todo estará bien si seguimos calentando el planeta quemando combustibles fósiles.
"El problema actual no es solo la temperatura global más alta o los niveles de dióxido de carbono. El problema es la tasa de cambio", explicó Olsen. "A lo largo de la mayor parte de la historia de la Tierra, los niveles de dióxido de carbono generalmente han cambiado muy lentamente. Eso les dio a los organismos y sus ecosistemas suficiente tiempo para adaptarse al cambio climático a través de la evolución y la migración".
Los científicos del clima advierten que durante el próximo siglo, la tasa de cambio será 10 veces más rápida que cualquier patrón climático que se haya desarrollado en los últimos 65 millones de años. Debido a la rápida tasa de calentamiento actual, hasta el 14 por ciento de todas las plantas y animales en la tierra pueden enfrentar la extinción en las próximas décadas, según un informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático.
Los altibajos climáticos de la Tierra
Durante el Período Cámbrico, que duró desde hace 542 millones a 485,4 millones de años, algunas fuentes estiman que el CO2 los niveles pueden haber sido unas 20 veces más altos que los actuales, y las temperaturas eran 10 grados centígrados más altas.
A los seres vivos no parecía importarles las condiciones abrasadoras. Durante este tiempo, la oxigenación de los océanos condujo a un estallido de vida conocido como la "explosión cámbrica". Había una amplia gama de criaturas marinas como los trilobites, incluidos los depredadores antiguos más grandes llamados Anomalocaris y animales con forma de babosa con caparazones. Mientras tanto, en tierra, las primeras plantas comenzaron a echar raíces hace unos 500 millones de años, posiblemente disfrutando de altos niveles de dióxido de carbono atmosférico, dijo Olsen.
"Pero los representantes de hace 500 a 400 millones de años no están tan bien resueltos en este momento", advirtió. "La mayoría de los datos y gráficos de los niveles de dióxido de carbono en la historia de la Tierra comienzan hace unos 350 millones de años".
Durante el Período Ordovícico (hace alrededor de 488,3 a 443,8 millones de años), el nivel del mar era hasta 220 metros más alto que en la actualidad; las regiones al norte del cinturón tropical estaban bajo el océano. Los peces primitivos, las algas rojas, los corales y algunos otros animales marinos, como los cefalópodos y los gasterópodos, formaban parte de ecosistemas prósperos, hasta que se vieron afectados por una tragedia sin precedentes, que pudo haber sido provocada por cambios repentinos en el CO2 niveles.
Fue la primera gran extinción masiva de la Tierra. Comenzando hace unos 443 millones de años, eliminó aproximadamente el 85 por ciento de todas las especies marinas durante hasta dos millones de años. La causa sigue siendo desconocida, pero algunos científicos especulan que podría haber estado asociada con la formación de glaciares masivos y una caída drástica en los niveles del mar después de que el supercontinente Gondwana se desplazara hacia el Polo Sur. Un estudio de 2012 sugirió que las primeras plantas terrestres podrían haber provocado que las temperaturas globales cayeran en picado al absorber CO2 , desencadenando una edad de hielo. Por el contrario, en un estudio de 2020, científicos con sede en Canadá plantearon la hipótesis de que las erupciones volcánicas generalizadas liberaron enormes cantidades de dióxido de carbono que calentaron abruptamente el planeta y desencadenaron dos pulsos de extinciones masivas en dos millones de años.
Una reconstrucción de los niveles de dióxido de carbono durante los últimos 400 millones de años más o menos. Las áreas azules indican edades de hielo. El gráfico muestra que varios eventos de extinción masiva ocurrieron casi al mismo tiempo que cambios rápidos en los niveles de CO2. Crédito:Foster et al., 2017, con modificaciones de Paul Olsen
¿Cómo sobrevivieron los dinosaurios a pesar de CO2 excepcionalmente alto? niveles?
El Período Triásico (hace 252 a 201 millones de años) inició la era de los dinosaurios.
"En ese entonces, hacía mucho calor porque las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico eran cinco veces más altas que los niveles actuales", explicó Olsen. "Y, sin embargo, la vida marina y terrestre prosperaba".
Al comienzo del Período Triásico, el supercontinente de Pangea abarcaba la masa terrestre de los siete continentes actuales. Los reptiles o sinápsidos parecidos a mamíferos dominaban el mundo. Las ranas y las salamandras apenas comenzaban a evolucionar. Después de esto, se hizo cargo una gama más amplia de arcosaurios, un grupo de reptiles que incluye cocodrilos, aves y dinosaurios.
Los primeros dinosaurios aparecieron hace unos 232 millones de años. Eran tan pequeños como perros.
Para el Triásico tardío y el Jurásico anterior (hace aproximadamente 237-174 millones de años), los científicos no encontraron evidencia de capas de hielo glacial polar en los registros fósiles, probablemente como resultado de niveles de dióxido de carbono que pueden haber alcanzado hasta 6,000 partes por millón. Durante este estado de invernadero, densos bosques de coníferas y caducifolios cubrían la mayor parte de Pangea desde el Polo Norte y el Polo Sur hasta las latitudes subtropicales.
Sin embargo, hace unos 230 millones de años, Pangea comenzó a fragmentarse. Mientras América del Norte se alejaba de Eurasia y África, el magma se infiltró en la corteza terrestre en un área enorme, provocando una de las erupciones volcánicas más importantes en la historia de la Tierra. Desencadenó un evento de extinción masiva hace 202 millones de años que eliminó el 80 por ciento de todos los organismos, incluidos muchos tipos anteriormente dominantes de grandes reptiles tropicales del Triásico, como los fitosaurios parecidos a cocodrilos.
La mayoría de los investigadores creen que el evento de extinción masiva del final del Triásico está directamente relacionado con las erupciones volcánicas generalizadas, dijo Olsen. Cada erupción podría haber durado de forma continua durante decenas o incluso cientos de años, y hubo muchas erupciones. Se asociaron con una abrupta duplicación o triplicación del dióxido de carbono atmosférico en poco tiempo.
"Es bastante comparable a lo que los humanos le están haciendo al planeta ahora", dijo. Un estudio de 2019 reveló que las actividades humanas liberan anualmente hasta 100 veces más carbono en la atmósfera que los volcanes.
Los niveles inusualmente altos de dióxido de carbono de hace 202 millones de años resultaron en la acidificación y anoxia de los océanos, o pérdida de oxígeno bajo el agua. Olsen y sus colegas identificaron estos factores como los principales impulsores de este gran evento de extinción masiva que acabó con los corales e invertebrados marinos.
En un estudio reciente, descubrieron que también se bombeaban a la atmósfera enormes cantidades de dióxido de azufre durante los diversos pulsos de las erupciones volcánicas. Eso provocó períodos de frío intenso, aunque breve, ya que los aerosoles de azufre reflejaban la luz solar hacia el espacio exterior.
"Ese período frío podría haber durado solo unos pocos años o 100 años como máximo", explicó Olsen. En tierra, los inviernos volcánicos eliminaron animales que no tenían aislamiento como plumas, grasa o gruesas capas de piel. Los dinosaurios que tenían suficiente aislamiento sobrevivieron y se hicieron cargo.
Después de cada breve período frío, la Tierra experimentó de decenas a cientos de miles de años de calentamiento global debido a los aumentos abruptos en los niveles de dióxido de carbono atmosférico debido a las erupciones.
¿Cómo las temperaturas globales y el CO2 los niveles se estabilizan antes de que llegue la gente?
Concentraciones extremadamente altas de dióxido de carbono desaparecen de la atmósfera a través de tres mecanismos principales. La primera es que el océano absorbe grandes cantidades para crear un equilibrio en la atmósfera.
El segundo mecanismo de la Tierra para succionar CO2 del aire es a través de la meteorización de las rocas. Los productos de este tipo de secuestro de carbono natural terminan en los océanos en forma de piedra caliza.
El tercer mecanismo es la fotosíntesis. Las plantas absorben dióxido de carbono y, si quedan enterradas en los sedimentos antes de que se descompongan, el carbono de sus tejidos se almacena bajo tierra. Estos tres mecanismos ocurren lentamente durante varios miles de años.
"Pero cuando la Tierra experimenta cambios rápidos en las concentraciones de CO2 atmosférico —como lo que estamos experimentando hoy debido a las actividades humanas— estos tres mecanismos no responden lo suficientemente rápido para compensar las asombrosas tasas de cambio", explicó Olsen.
Durante los últimos 60 años, la tasa anual de aumento del CO2 atmosférico ha sido 100 veces más rápido que los aumentos naturales relativamente recientes que tuvieron lugar hace unos 17.000 años al final de la última edad de hielo. En 2021, la concentración media mundial de CO2 alcanzó su nivel más alto registrado de 414,72 ppm.
"Esto es similar a la tasa de cambio que ocurrió hace unos 202 millones de años, después de gigantescas erupciones volcánicas y también después de los impactos de asteroides que desencadenaron el quinto evento de extinción masiva hace unos 66 millones de años", agregó Olsen.
¿Podrían los humanos sobrevivir a condiciones climáticas hostiles como las de la era de los dinosaurios?
Aunque la Tierra ha visto innumerables fluctuaciones en los niveles de dióxido de carbono en el pasado, la mayoría de ellas han sido a tasas a las que los organismos han podido adaptarse y evolucionar al cambio climático. Esto es menos probable con el rápido ritmo actual de calentamiento.
"La tasa de cambio que estamos experimentando hoy en día debido a las emisiones de gases de efecto invernadero impulsadas por el hombre se encuentra entre las más altas que la Tierra haya visto jamás", dijo Olsen. "Los niveles más altos de dióxido de carbono en la atmósfera son estados normales para nuestro planeta. Nuestro estado actual más bajo es inusual. Sin embargo, esta tasa de cambio es la más importante".
Olsen planteó la hipótesis de que incluso con CO2 atmosférico extremadamente alto niveles de 6000 ppm que se registraron durante la era de los dinosaurios y el subsiguiente calentamiento global, los humanos podrían sobrevivir, gracias a los avances tecnológicos, en lugar de la evolución.
Y aunque las regiones interiores de los continentes sean insoportablemente calurosas, los lugares en latitudes más altas aún pueden ser frescos e inhabitables.
Sin embargo, con las altas tasas de cambio climático en períodos cortos, Olsen advirtió que habrá importantes trastornos sociales debido a los recursos limitados de agua y alimentos, lo que resultará en guerras y conflictos.
En otras palabras, nuestra especie teóricamente podría sobrevivir, pero probablemente no estaríamos viviendo nuestras mejores vidas.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía del Instituto de la Tierra, Universidad de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu. Los dinosaurios se apoderaron del hielo, no del calor, según un nuevo estudio sobre la extinción masiva en la antigüedad
