Los paisajes del pasado ​​impulsaron la evolución de la rica diversidad de vida de la Tierra

delta de río
Dinámica del paisaje y diversificación fanerozoica de la biosfera.

La vida marina y los sedimentos fluviales estaban estrechamente relacionados

La superficie de la Tierra es la piel viva de nuestro planeta: conecta los sistemas físico, químico y biológico.

A lo largo del tiempo geológico, esta superficie evoluciona. Los ríos fragmentan el paisaje en una gama de hábitats ambientalmente diversos. Estos ríos también transfieren sedimentos de las montañas a las llanuras continentales y, en última instancia, a los océanos.

La idea de que los paisajes han influido en la trayectoria de la vida en nuestro planeta tiene una larga historia, que se remonta a las narrativas científicas de principios del siglo XIX del erudito alemán Alexander von Humboldt. Si bien hemos aprendido más desde entonces, siguen siendo enigmáticos muchos aspectos de la evolución de la biodiversidad. Por ejemplo, todavía no está claro por qué hay una brecha de 100 millones de años entre la explosión de la vida marina y el desarrollo de las plantas en los continentes.

En una nueva investigación científicos de la Escuela de Geociencias de la Universidad de Sydney proponen una nueva teoría que relaciona la evolución de la biodiversidad durante los últimos 540 millones de años con los "pulsos" de sedimentos controlados por pasados paisajes.

10 años de tiempo computacional

Sus simulaciones se basan en un código de fuente abierta publicado como parte de un artículo de Science publicado a principios de este año.

Para impulsar la evolución del paisaje a través del espacio y el tiempo en el modelo informático, utilizaron una serie de reconstrucciones de cómo eran en el pasado el clima y la tectónica.

paisajes de hace 200 millones de años

Imagen: Estos dos globos de la simulación muestran paisajes de hace 200 millones de años (justo antes de que el supercontinente Pangea se desintegrara, izquierda) y hace 15 millones de años (derecha), después de la formación de los Andes, los Alpes y el Himalaya.

Luego compararon los resultados de las simulaciones globales con reconstrucciones de la biodiversidad marina y continental durante los últimos 540 millones de años.

Para realizar las simulaciones por computadora, aprovecharon la infraestructura computacional nacional de Australia que se ejecuta en varios cientos de procesadores. Las simulaciones combinadas presentadas en el estudio equivalen a diez años de tiempo computacional.

La vida marina y los sedimentos fluviales estaban estrechamente relacionados

En el modelo, los científicos descubrieron que cuanto más sedimentos llevaban los ríos a los océanos, más se diversificaba la vida marina (una correlación positiva). Puede ver esto seguido por la línea roja en el cuadro a continuación.

flujos de sedimentos

Imagen: Flujos de sedimentos reconstruidos hacia los océanos (línea roja) versus diversidad de animales marinos (línea negra, adaptada de C. Bentley usando el compendio de Sepkoski) desde el Cámbrico hasta el Neógeno.

A medida que los continentes se deterioran, los ríos no sólo transportan sedimentos a los océanos, sino que también aportan una gran cantidad de nutrientes. Estos nutrientes, como el carbono, el nitrógeno y el fósforo, son esenciales para los ciclos biogeoquímicos que mueven elementos vitales a través de todos los seres vivos.

Por eso los autores del artículo creen que el hecho de que los ríos aporten más o menos nutrientes al océano (en una escala de tiempo geológica de millones de años) está relacionado con la diversificación de la vida marina.

Quizás lo más sorprendente sea que descubrieron que los episodios de extinciones masivas en los océanos ocurrieron poco después de significativas disminuciones en el flujo sedimentario. Esto sugiere que la falta o deficiencia de nutrientes puede desestabilizar la biodiversidad y hacerla vulnerable a eventos catastróficos (como impactos de asteroides o erupciones volcánicas).

Los paisajes también impulsaron la diversidad de plantas

En los continentes, los investigadores diseñaron una variable que integra la cubierta de sedimentos y la rugosidad del paisaje para describir la capacidad de los continentes para albergar diversas especies.

Aquí también encontraron una sorprendente correlación (ver más abajo) entre su variable y la diversificación de plantas durante los últimos 400 millones de años. Esto pone de relieve cómo los cambios en el paisaje también tienen una fuerte influencia en la diversificación de las especies en la tierra.

cobertura de sedimentos

Imagen: Cobertura de sedimentos en regiones continentales (línea negra) versus la tendencia a largo plazo en la diversidad de plantas terrestres. Ilustraciones de Rebecca Horwitt.

La hipótesis de los científicos es que a medida que la superficie de la Tierra se fue cubriendo gradualmente con un suelo más espeso y rico en nutrientes depositados por los ríos, las plantas pudieron desarrollarse y diversificarse con sistemas de raíces más elaborados.

A medida que las plantas se expandieron lentamente por la tierra, el planeta terminó albergando ambientes y hábitats variados con condiciones favorables para la evolución de las plantas, como la aparición de plantas con flores hace unos 100 millones de años.

Un planeta vivo

En general, estos hallazgos sugieren que la diversidad de vida en nuestro planeta está fuertemente influenciada por la dinámica del paisaje. En un momento dado, los paisajes de la Tierra determinan el número máximo de especies diferentes que pueden albergar los continentes y océanos.

Esto demuestra que no es sólo la tectónica o los climas, sino sus interacciones las que determinan la evolución a largo plazo de la biodiversidad. Lo hacen a través de flujos de sedimentos y cambios en los paisajes en general.

Los hallazgos también muestran que la biodiversidad siempre ha evolucionado al ritmo de la tectónica de placas. Se trata de un ritmo incomparablemente más lento que el actual ritmo de extinción causado por la actividad humana.

La investigación ha sido publicada en Nature: Landscape dynamics and the Phanerozoic diversification of the biosphere

Etiquetas: PaisajeEvoluciónDiversidadTierra

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