A lo largo de cientos de millones de años, la Tierra ha pasado por una serie de cambios climáticos que han dado forma al planeta tal como lo conocemos hoy. Cambios pasados ​​en CO₂ Los niveles y la temperatura pueden ayudarnos a comprender la respuesta actual del planeta al calentamiento global.

Como parte de un campo en crecimiento llamado biogeodinámica, los investigadores se apresuran a comprender cómo tales cambios han impactado la vida en el planeta en el pasado. "Intentamos comprender procesos relevantes para el presente a partir del pasado geológico", afirma Julian Rogger, especialista en biogeodinámica en el Instituto de Geofísica de la ETH de Zúrich.

A Rogger le fascina la interacción entre la vida vegetal y el clima. Hasta ahora, nuestro planeta es el único que conocemos en el universo apto para albergar organismos vivos. Sus condiciones climáticas permiten la presencia de suficiente agua líquida para permitir que las plantas y otros organismos complejos prosperen, o al menos sobrevivan.

Cuando el clima del planeta cambia, afecta la vida vegetal, lo que obliga a los ecosistemas a evolucionar y adaptarse a las condiciones cambiantes. "Me interesa el papel de la vida misma en todo el sistema", dice Rogger. "Me parece realmente fascinante reconstruir el mundo tal como era hace millones de años."

Las plantas dan forma activamente al ciclo climático

En un artículo publicado recientemente en la revista Science Advances , Rogger y sus colegas de ETH y la Universidad de Leeds sostienen que esas plantas no son sólo participantes pasivos en el ciclo climático de la Tierra:pueden desempeñar un papel importante en su configuración. "Podríamos suponer que la vida simplemente reacciona a los cambios, pero también es posible que interactúe con el sistema y lo regule", afirma Rogger.

Para mostrar cómo, Rogger utilizó modelos informáticos que simulan la interacción entre el cambio climático, el movimiento de los continentes y la vida vegetal en el pasado lejano. Los modelos indican que las plantas probablemente ayudan a regular la composición de la atmósfera del planeta al atrapar carbono y emitir oxígeno, lo que ayuda a controlar el CO₂. niveles.

También aceleran el proceso de meteorización mineral de los suelos, proceso que consume CO₂ . Los modelos de Rogger sugieren que el clima y la atmósfera del planeta son parte de un circuito de retroalimentación:la vida misma desempeña un papel en la regulación o aceleración de los cambios climáticos.

Reconstruyendo 390 millones de años de la historia de la Tierra

Cuando el cambio es lento (lo suficientemente lento como para que las plantas evolucionen o se propaguen a nuevos nichos a lo largo de millones de años), la actividad vegetal puede actuar como un amortiguador, evitando que las temperaturas cambien demasiado rápido. Pero la geología y el registro fósil muestran que también hubo cambios que se produjeron demasiado rápido y que provocaron importantes alteraciones de la vegetación e incluso extinciones masivas.

"Lo que queremos saber es con qué rapidez la vegetación puede cambiar sus características cuando el mundo de repente se calienta 5 o 6 grados", dice Rogger. "El objetivo general es comprender la coevolución del clima, la vegetación y la tectónica."

Rogger y sus coautores, un equipo interdisciplinario de geólogos, informáticos y científicos de la tierra, crearon un modelo informático de los últimos 390 millones de años que tuvo en cuenta los cambios de los continentes y el clima y la respuesta de la vegetación a estos cambios. Ejecutar simulaciones en potentes superordenadores aún puede llevar hasta un mes, dada la complejidad del problema y el tiempo que se supone que representan.

Siempre que es posible, el equipo utiliza datos geológicos para que los modelos sean lo más realistas posible:el análisis químico de sedimentos, por ejemplo, puede ser un indicador de los niveles de dióxido de carbono en el pasado. Los fósiles pueden mostrar cuándo cambios dramáticos en el clima llevaron a extinciones masivas o a la evolución de nuevos ecosistemas en respuesta a condiciones cambiantes.

Los modelos muestran que largos periodos de estabilidad hacen posible que la vegetación florezca, absorbiendo CO₂ y estabilizar el clima de la Tierra con el tiempo. En sus modelos, el equipo vio que las plantas eran capaces de evolucionar lo suficientemente rápido como para adaptarse a cambios graduales en el clima y los paisajes debido, por ejemplo, a la deriva continental.

Pero cuando el sistema climático se altera y cambia demasiado rápido para que la vegetación se adapte, sucede lo contrario:las plantas desaparecen y no pueden actuar como amortiguador para frenar los cambios climáticos. Sin plantas que actúen como freno, los cambios ambientales ocurren aún más rápido y empujan aún más hacia el extremo.

"Es como un efecto de retroalimentación", explica Rogger. "Debido a que la regulación desaparece, podría haber un mayor aumento de CO₂ y más cambio climático de lo que se esperaba anteriormente."

Resiliencia puesta a prueba

En el registro geológico, los cambios climáticos abruptos suelen ir acompañados de eventos de extinción masiva. "Hay fuertes cambios en la vegetación en los que tomó miles o millones de años para que la vegetación se adaptara y recuperara", dice Rogger, "y lo que se recupera puede ser muy diferente de lo que había antes".

Esa no es una buena noticia. "Se cree que el ritmo de cambio que tenemos en este momento no tiene precedentes en los últimos 400 millones de años", dice Rogger. "Podría haber una reducción en la capacidad de la vegetación para regular el clima si se produce un cambio fuerte, como el que estamos viviendo ahora."

En un momento en que el clima de la Tierra está cambiando más rápido que nunca, la investigación de Rogger tiene implicaciones prácticas:la información del pasado puede ayudar a las personas de hoy a comprender cuán resilientes son los sistemas entrelazados de la Tierra.

"¿Con qué rapidez pueden responder los ecosistemas a los cambios en el clima y el paisaje? Ésa es una de las principales incógnitas", afirma. "Es una pregunta aguda:¿cuán resiliente es la Tierra?"