En la actualidad la bioturbación es una de las formas más importantes de ingeniería de ecosistemas
El turbio mundo en el fondo de los océanos ahora es un poco más claro, gracias a un nuevo estudio que rastrea la evolución de las capas de sedimentos marinos a lo largo de cientos de millones de años.
Es una historia de construcción de un mundo a gran escala, pero granular, lograda por una sucesión de animales marinos que removieron y excavaron túneles a través del calor y el frío, las expansiones de especies y las muertes masivas.
Los científicos llaman a este proceso bioturbación: la excavación y mezcla de sedimentos y suelos por parte de animales que excavan madrigueras, especialmente para buscar refugio y sustento.
"En la actualidad la bioturbación es una de las formas más importantes de ingeniería de ecosistemas, tanto en los océanos como en la tierra", afirmó Lidya Tarhan, profesora adjunta de ciencias de la Tierra y planetarias en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Yale y autora principal del estudio.
"En los océanos, la bioturbación desempeña un papel fundamental en la configuración de la habitabilidad y la ecología del fondo marino, así como en la regulación del ciclo de nutrientes en las aguas oceánicas suprayacentes", afirmó Tarhan. "Sin embargo, desde hace tiempo se desconoce cómo ha variado la bioturbación a lo largo del pasado de la Tierra y cuándo los bioturbadores se convirtieron en los 'ingenieros' de enorme impacto que son hoy".
Además de sus propios datos, que incluyen observaciones de trabajos de campo geológicos en Estados Unidos, Canadá, España y Australia y núcleos de perforaciones de sedimentos recolectados de los océanos modernos, Tarhan y sus colaboradores examinaron más de 1.000 estudios científicos anteriores.
Imagen: Un estudio detallado de unidades sedimentarias como el Grupo Petit Jardin, expuesto en los acantilados marinos de la península de Port-au-Port, en el suroeste de Terranova, indica que incluso 35 millones de años después de que los animales comenzaran a excavar el fondo marino, la agitación de sedimentos seguía siendo limitada. (Foto de S. Westacott)
Buscaron específicamente información sobre la intensidad de la agitación de los sedimentos del fondo marino, así como seis tipos de madrigueras fosilizadas que suelen estar entre las más profundas del fondo marino. Finalmente, recopilaron una base de datos que abarca 540 millones de años de historia de la Tierra, casi la totalidad de la historia evolutiva de la vida animal.
El equipo obtuvo varios nuevos conocimientos de su investigación.
En primer lugar, descubrieron que los dos tipos principales de bioturbación —la excavación y la mezcla de sedimentos por parte de los animales— se desarrollaron por separado. La excavación profunda comenzó en las primeras etapas de la evolución animal; la mezcla de sedimentos tardó cientos de millones de años en desarrollarse.
"Los animales excavadores, como los gusanos y, más tarde, las almejas y los crustáceos, eran abundantes y estaban muy extendidos, al menos en los océanos poco profundos", dijo Tarhan, quien también es curador asistente en el Museo Peabody de Yale. "Les tomó más tiempo aventurarse a las profundidades oceánicas. Pero la mezcla de sedimentos se retrasó. Nuestra hipótesis es que el estrés por oxígeno en los océanos, especialmente en intervalos de climas cálidos de "invernadero", pudo haber sido un factor determinante".
Los niveles de oxígeno oceánico probablemente eran muy bajos cuando se estaban estableciendo las comunidades animales del fondo marino, afirmó. Con temperaturas del agua más cálidas, aumentan las tasas metabólicas de los animales, al igual que su necesidad de oxígeno. Esto probablemente significó que la mezcla de sedimentos, que requiere un gran gasto de energía, quedó relegada a un segundo plano frente a una excavación menos intensiva.
Imagen: La cuarcita Zabriskie, de 515 millones de años de antigüedad, en el Valle de la Muerte, California, registra algunos de los primeros ejemplos de excavaciones profundas en océanos poco profundos. (Foto de S. Westacott)
Los investigadores también pudieron comenzar a documentar cómo se ha visto afectada la bioturbación por grandes cambios ambientales y eventos de extinción masiva a lo largo de la historia. Por ejemplo, durante la extinción masiva del Pérmico Final, hace 252 millones de años, cuando fueron exterminadas más del 90 % de las especies animales, la bioturbación cesó temporalmente. Posteriormente, comenzaron a reaparecer lentamente pequeñas madrigueras horizontales.
Se investigará más a fondo qué papel tuvo esta bioturbación enormemente reducida en el restablecimiento de nutrientes en el océano y la posterior regeneración de los ecosistemas.
"Sin una imagen clara de cómo respondieron los bioturbadores a los factores ambientales estresantes y con qué rapidez pudieron recuperarse tras las extinciones, nuestra comprensión de la mecánica de las cascadas ecológicas que impulsan la extinción y dictan la recuperación es decididamente turbia", afirmó Tarhan. "Esto sin duda agrava los desafíos que enfrentamos al intentar predecir los impactos ecológicos de nuestra actual crisis de extinción".
El estudio se ha publicado en la revista Science Advances: Tracking bioturbation through time: The evolution of the marine sedimentary mixed and transition layers
