Cómo obtienen los atolones de coral su hermosa forma de anillo

atolón en forma de anillo

Los niveles del mar subiendo y bajando durante cientos de miles de años ayudaron a construir estas islas especiales

Durante el famoso viaje del HMS Beagle, que dio la vuelta al mundo entre 1831 y 1836, el naturalista Charles Darwin no solo pensaba en la evolución. También estuvo trabajando con los navegantes para cartografiar los arrecifes de coral que encontró el Beagle en los océanos Pacífico Sur e Índico. En el camino, Darwin manejó nuevas ideas sobre la formación de arrecifes, incluidos los relucientes anillos de coral de las islas conocidas como atolones.

Alguna vez, propuso Darwin, debió haber habido un volcán que se elevaba desde el lecho marino. El coral crecía formando un anillo a su alrededor, mientras pequeños organismos marinos se consolidaban en un arrecife que rodeaba los flancos del volcán. Y luego, en algún momento, el volcán se erosionó, hundiéndose bajo las olas y dejando atrás el anillo del atolón.

 

atolón formado por un volcán

Imagen: En una teoría anterior de la formación de atolones, desarrollada por Charles Darwin, el coral se forma en un anillo alrededor de una isla volcánica. Cuando el volcán se hunde debajo de la superficie, deja un atolón circular. Crédito: Bryan Satalino

Ahora, dos geólogos marinos dicen que esto no es correcto. Y tienen la misión de sacar el modelo de Darwin de los libros de texto. "Es un modelo fabuloso cuando piensas en la poca información que tenía", dice André Droxler, un geólogo recientemente retirado de la Universidad Rice en Houston, Texas. "Pero no es realmente el caso".

En cambio, dice, los atolones se forman gracias a los niveles del mar que fluctúan cíclicamente durante cientos de miles de años. Cuando bajan los mares, exponiendo una pila preexistente de rocas carbonatadas, el agua de lluvia disuelve el centro de esas rocas y deja una depresión. Cuando los mares suben, los corales se forman en un anillo alrededor de esa depresión, formando un atolón. No se necesita ningún volcán.

atolón formado por la fluctuación del nivel del mar

Imagen: En una teoría más reciente de la formación de atolones, la bajada del nivel del mar expone la parte superior de un banco de rocas carbonatadas de cima plana. El agua de lluvia se acumula y disuelve parte de ese carbonato, formando una depresión sobre la orilla expuesta. Cuando el nivel del mar vuelve a subir, el coral fresco se acumula sobre el borde circular elevado de la depresión, formando un atolón. Crédito: Bryan Satalino

Su trabajo se basa en décadas de estudios sobre cómo se construyen los arrecifes de coral. Es importante no solo para revelar la geología básica de cómo se forman los atolones, sino también para iluminar el futuro de los residentes de los cientos de islas de atolones de la Tierra a medida que sube el nivel del mar y amenaza con inundar sus bajos hogares.

Perforando en las Maldivas

Uno de los lugares favoritos de Droxler y Jorry para estudiar los arrecifes de coral son las Maldivas, una larga cadena doble de atolones que salpican el Océano Índico como un collar de perlas. "Es una especie de Meca de los atolones", dice Droxler.

Es por eso que los científicos utilizaron las Maldivas para desarrollar su teoría de la formación de atolones. A lo largo de los años, empresas como Royal Dutch Shell han perforado algunas de las islas y el fondo marino circundante en busca de petróleo y gas. También ha habido una serie de viajes de investigación, incluidas dos expediciones de perforación oceánica y un mapeo con haz de sonar que reveló la topografía del lecho marino alrededor de la isla capital de Malé, incluidas antiguas terrazas de arrecifes que alguna vez estuvieron expuestas pero que se sumergieron progresivamente a medida que llegaba a su fin la última edad de hielo.

Todos estos datos ayudaron a Droxler y Jorry a armar una imagen detallada de cómo surgieron las Maldivas. Todo comienza con un banco de rocas de cima plana hechas de minerales de carbonato como la piedra caliza. Muchos de esos bancos se formaron en muchas partes del océano tropical entre hace unos 5 millones y 2,5 millones de años, cuando el clima de la Tierra era relativamente cálido y los niveles del mar no cambiaban mucho. En este entorno estable, los esqueletos de criaturas marinas muertas se desplazaron hacia el fondo marino y se acumularon lenta y constantemente en grandes formaciones de roca carbonatada.

Estos bancos submarinos sirvieron como base sobre la que crecieron los atolones a partir de hace aproximadamente medio millón de años. Todo es gracias a los cambios cíclicos en el nivel del mar, dicen Droxler y Jorry.

En el tiempo geológico reciente, aproximadamente cada 100.000 años el planeta se sumerge en el profundo frío de una edad de hielo (debido a la forma de la órbita de la Tierra alrededor del sol). Se forman enormes capas de hielo que se extienden por los continentes, bloqueando gran parte del agua de la Tierra y provocando que el nivel del mar global caiga en picado. Luego, cuando la órbita de la Tierra hace que vuelva a recibir más radiación del sol, el planeta se calienta, las capas de hielo se derriten y sube el nivel del mar. "Obtienes este yo-yo de cambios en el nivel del mar", dice Droxler.

Durante los últimos 500.000 años más o menos, esos dramáticos cambios en el nivel del mar, hasta 135 metros (440 pies), crearon muchos atolones, argumentan Droxler y Jorry. Como primer paso, imagínese si el nivel del mar baja y deja al descubierto la parte superior de un banco de rocas carbonatadas de cima plana. La lluvia cae del cielo y se acumula sobre los carbonatos. Debido a que el agua de lluvia suele ser ligeramente ácida, comienza a disolver las rocas. Este proceso se conoce como karstificación, y es lo mismo que sucede en lugares como Kentucky cuando se filtra el agua de lluvia a través de la piedra caliza subterránea y la disuelve, formando dramáticas cavernas como Mammoth Cave.

niveles del mar históricos

Imagen: Los niveles globales del mar han subido y bajado a lo largo de la historia geológica, impulsados por cambios en el clima global. Durante el último medio millón de años, los niveles del mar fluctuaron aún más dramáticamente.

Encima de las rocas marinas expuestas, el agua de lluvia generalmente se acumula en el centro. Ahí es donde se disuelven la mayoría de las rocas carbonatadas, dejando una pequeña depresión. Cuando el nivel del mar vuelve a subir, los corales comienzan a crecer principalmente a lo largo del borde elevado en forma de anillo que rodea la depresión, donde están más cerca de la superficie del mar y tienen mucha luz y nutrientes para crecer.

Durante miles o cientos de miles de años, a medida que el nivel del mar baja y sube y baja de nuevo, se forma gradualmente un atolón circular alrededor de la depresión central o laguna. Darwin no reconoció que este proceso formaba atolones porque los geólogos de su época aún no habían entendido las edades de hielo y las fluctuaciones regulares del nivel del mar, dice Droxler.

El amanecer de la era nuclear también proporcionó algunos indicios de la necesidad de revertir la idea del atolón de Darwin, agrega Droxler. A partir de la década de 1940, los equipos de investigación perforaron atolones del Pacífico como Bikini y Eniwetok, en las Islas Marshall, para comprender mejor su estructura antes de detonarles bombas atómicas.

Esas expediciones descubrieron rocas volcánicas debajo de los atolones carbonatados, pero demasiado profundas para apoyar la idea de Darwin de que un volcán se hunde y deja un atolón. (Hoy en día, los residentes de Bikini y Eniwetok todavía viven con la radiactividad que dejaron las pruebas nucleares estadounidenses y la estructura en deterioro de los arrecifes destruidos por las bombas).

modelo kárstico de la formación de un atolón

Imagen: Modelo kárstico antecedente mejorado para explicar el origen de los atolones modernos, basado en nuestro conocimiento actual de las fluctuaciones bien establecidas del nivel del mar Plio-Cuaternario sin participación directa de su sustrato volcánico, como una alternativa más realista al modelo de subsidencia de edificios volcánicos de Darwin.

Es posible que los atolones no "sigan el ritmo" del cambio climático

Las ideas de Darwin sobre los atolones pueden no estar del todo equivocadas. Al menos algunos arrecifes en Tahití podrían haberse formado de la manera que él lo imaginó, argumentó un equipo de investigadores en un artículo de 2014. "Pero también sabemos desde hace mucho tiempo que existen otras formas de desarrollo de los atolones", dice Anna Weiss, paleontóloga de la Midwestern State University en Wichita Falls, Texas, que estudia los arrecifes antiguos. "En geociencia es un error generalizar demasiado las cosas".

Varios arrecifes en Belice, por ejemplo, se elevan desde lo alto de un trozo de corteza continental que las fuerzas tectónicas empujan cerca de la superficie del océano. Y un estudio de un atolón en particular en las Maldivas sostiene que fue moldeado más por las olas que chocaban contra él que por la karstificación.

Es importante comprender cómo se forman los atolones para ayudar a los residentes de islas bajas a adaptarse a la subida del nivel del mar provocada por el cambio climático, dice Weiss. "Si operamos bajo el supuesto de que todos los atolones son iguales, perdemos un matiz importante sobre por qué un arrecife puede o no ser capaz de 'mantenerse al día' con el cambio climático", dice.

Maldivas, el país más plano del mundo, se enfrenta a una amenaza existencial a medida que e la subida del nivel del mar azota sus islas. Aproximadamente medio millón de personas viven en este extenso archipiélago, donde ningún punto está a más de tres metros (unos 10 pies) sobre el nivel del mar.

En ausencia de humanos, los atolones pueden crecer a un ritmo mucho más rápido que el de la subida del nivel del mar. Pero la gente ha degradado los atolones naturales al introducir contaminación y desechos, alterar el nivel freático y agregar hormigón y asfalto que sofoca el coral subyacente. Maldivas se enfrenta a un futuro de inundaciones, contaminación del agua y erosión que amenazan sus industrias turísticas y pesqueras.

Durante cientos de miles de años, la fortuna de estas islas estuvo gobernada por los ciclos del planeta. Pero ahora ha crecido la influencia humana y pone en peligro su propia existencia. Esa es una evolución que el propio Darwin no podría haber previsto.

Droxler y Stéphan Jorry, geólogo del laboratorio marino IFREMER en Plouzané, Francia, describen su teoría en el Annual Review of Marine Science de 2021: The Origin of Modern Atolls: Challenging Darwin's Deeply Ingrained Theory

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