Un estudio de Stanford muestra que el aumento de oxígeno puede explicar por qué las tasas de extinción global se desaceleraron a lo largo del Eón Fanerozoico, que comenzó hace 541 millones de años.
Por debajo del 40 por ciento del oxígeno atmosférico actual, las zonas muertas del océano se expanden rápidamente y aumentan las extinciones, según las conclusiones del estudio.
No mucho después de los albores de la vida animal compleja, decenas de millones de años antes de la primera de las cinco extinciones masivas, una serie de mortandades azotó los océanos. Luego, por razones que los científicos han debatido durante al menos 40 años, estas mortandades se ralentizaron.
Los resultados de la nueva investigación, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, apuntan al 40 por ciento de los niveles actuales de oxígeno atmosférico como un umbral clave más allá del cual el hábitat oceánico viable se expande y la tasa de extinción global cae drásticamente.
«Hay un conjunto completo de extinciones de alta magnitud al principio de la historia de la vida animal, y luego disminuyen hasta que solo se producen estas enormes extinciones masivas. Y nunca ha habido una explicación de por qué tenemos todas esas extinciones de alta magnitud al principio», dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Erik Sperling, profesor asistente de ciencias geológicas en la Escuela de Ciencias de la Tierra, Energía y Medio Ambiente de Stanford (Stanford Earth).
El nuevo estudio revela que incluso cinco grados de calentamiento, extremo para nuestro clima actual pero común en el pasado profundo de la Tierra, serían más que suficientes para desencadenar muertes masivas al principio del Fanerozoico. La investigación muestra que esto se debe a que, en un mundo con poco oxígeno, los animales marinos ya estaban al filo de la navaja de su capacidad para respirar y mantener la temperatura corporal. El hallazgo tiene implicaciones para comprender el destino de las criaturas oceánicas en el calentamiento del mundo actual.
Los autores utilizaron modelos informáticos del clima de la Tierra para simular las temperaturas del agua de mar y la cantidad de oxígeno que se disolvería en el océano a medida que el dióxido de carbono atmosférico y el oxígeno fluctuaran a lo largo del Fanerozoico.
Emparejaron estas simulaciones con modelos matemáticos de interacciones entre la fisiología animal y los entornos locales, luego estimaron la proporción de tipos de animales marinos que se perderían con cada 5 grados Celsius de calentamiento del océano, como se esperaría de aproximadamente cada cuatro veces el aumento del dióxido de carbono atmosférico. Tales eventos de calentamiento son extremos pero no infrecuentes a lo largo de la historia de la Tierra.
El enfoque permitió a los autores poblar de manera efectiva océanos virtuales con organismos realistas y luego aumentar la temperatura para ver quién sobreviviría. «Estos son modelos completamente tridimensionales con la física del agua que circula por los continentes en diferentes configuraciones y toda la biogeoquímica», dijo Sperling. «Eso es un gran avance computacional».
Los resultados son consistentes con una serie de grandes eventos de extinción durante los primeros 50 a 100 millones de años del Fanerozoico que son una consecuencia directa de los bajos niveles de oxígeno y las respuestas fisiológicas al calor. «No necesitamos invocar algo fuera del cambio climático para explicar estas tasas de extinción anormalmente severas y extinciones masivas anormalmente comunes en las primeras etapas del registro fósil de animales», dijo el autor principal del estudio, Richard Stockey, estudiante de doctorado en ciencias geológicas.
La necesidad, más bien, es considerar cómo la escasez de oxígeno obstaculizó la capacidad de los animales para hacer frente al calor. Esto se debe a que a medida que los océanos se calientan, su contenido de oxígeno disminuye mientras aumenta la necesidad de oxígeno de los animales. Esto es particularmente cierto para las especies de sangre fría que dependen del entorno externo para regular la temperatura corporal y el metabolismo. «La forma en que miramos las cosas pone el cambio de oxígeno y el cambio de temperatura en una moneda común y los evalúa de inmediato», dijo Sperling. «Estamos tratando a los fósiles como organismos vivos ancestrales y pensando en cómo se alimentan, viven y respiran, cómo pasan el día».
Los investigadores encontraron varios factores adicionales que influyeron en la proporción de especies que se extinguieron durante los períodos más cálidos durante los últimos 541 millones de años, incluida la configuración de los continentes de la Tierra, la eficiencia del ciclo del carbono entre el océano y la atmósfera y el estado del clima al principio, de un evento de calentamiento dado. Sin embargo, «el oxígeno atmosférico es el predictor dominante de la vulnerabilidad a la extinción», escriben los autores. «Los cambios en el oxígeno atmosférico probablemente fueron mucho más importantes que esos otros factores», dijo Stockey.
En las áreas de los océanos actuales que tienen bajos niveles de oxígeno, incluidas las aguas más profundas del margen continental frente a la costa de California, cualquier caída adicional de oxígeno o cambio de temperatura puede ser catastrófico para los organismos que ya están superando los límites de su capacidad aeróbica. «Esos son algunos de los lugares que están potencialmente en mayor peligro a medida que el cambio climático impulsa un mayor calentamiento y desoxigenación de los océanos», dijo Sperling. «Durante los primeros cien millones de años de evolución animal, casi todo el océano fue así».
