updated 3:47 PM CET, Dec 7, 2016

La tectónica de placas pudo haber impulsado la evolución de la vida en la Tierra

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explosión de vida en el Cámbrico

Los nutrientes en los océanos provienen en última instancia de la erosión de rocas

Cuando Charles Darwin publicó en 1859 su teoría de la evolución por selección natural el mundo ni siquiera había oído hablar de la tectónica de placas. La idea de que los continentes flotaban sobre profundas corrientes de roca fundida en el manto de la Tierra era inimaginable.

Por lo tanto habría llegado como una sorpresa para Darwin pensar que el movimiento de las placas continentales de la Tierra podría haber sido un importante motor de cambio evolutivo en toda la vida. En una investigación, publicada este mes en Gondwana Research, se sugiere que la colisión regular de placas tectónicas durante los últimos 700 millones años ha sido un principal impulsor del cambio evolutivo en la Tierra.

Los elementos esenciales para la vida

Los científicos utilizaron tecnología láser ubicada en los laboratorios de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Tasmania para analizar más de 4.000 granos de pirita de muestras del fondo marino lutolita recogidas de todo el mundo. Esto less permitió determinar como ha variado la concentración de elementos traza en los océanos a lo largo de 700 millones de años.

Los oligoelementos incluyen cobre, zinc, fósforo, cobalto y selenio, que son necesarios para que funcione casi toda la vida - desde el fitoplancton marino hasra los seres humanos.

El hallazgo más sorprendente fue que hubo ciertos períodos en la historia de la Tierra que los oligoelementos nutrientes fueron altamente enriquecido en los océanos, y otros períodos en los que los niveles traza de estos elementos críticos eran muy bajos. Los períodos ricos en nutrientes promueven el rápido crecimiento del plancton en el corto plazo, y esto parece que se correlaciona con períodos de mayor cambio evolutivo. Un ejemplo de ello es el rápido aumento de los oligoelementos que precedieron a los períodos Ediacaran (hace 635 hasta 542 millones años) y al Cámbrico (541-485 millones de años), una época en que la vida animal multicelular despegó en gran manera.

La explosión cámbrica, hace alrededor de 540 millones de años, fue cuando aparecieron los más grandes grupos de animales vivos. Esto corresponde a un momento en que los oligoelementos esenciales tuvieron un pico en los océanos, por lo tanto los niveles de nutrientes eran muy altos.

Los períodos pobres en nutrientes causan agotamiento de plancton y promovieron una desaceleración en las tasas de diversificación y, en última instancia, podrían haber jugado un papel en tres de los principales eventos de extinción masiva. Estos ocurrieron en el extremo de los períodos Ordovícico, Devónico y Triásico. Aunque se dan varias explicaciones posibles para estos eventos de extinción, el agotamiento de los oligoelementos oceánicos podría ser otro factor plausible. Se está trabajando actualmente para demostrar que estos hechos están vinculados a la rápida disminución de ciertos elementos traza esenciales, especialmente selenio.

formación de montañas por tectónica de placas

La tectónica de placas y los ciclos de nutrientes

Los nutrientes en los océanos provienen en última instancia de la erosión de rocas en los continentes. El desgaste rompe los minerales en las rocas y comunica los nutrientes a los oligoelementos, nutriendo la vida. Así, cuando las tasas de erosión aumentan por períodos prolongados, se suministran más nutrientes a los océanos.

En el largo plazo de la historia geológica, las tasas de erosión se elevan dramáticamente durante la formación de montañas, eventos causados por la colisión gradual de las placas tectónicas. Los geólogos han conocido desde la década de 1960 que la colisión de las placas tectónicas conducen a la formación de grandes cadenas montañosas.

El Himalaya se formó cuando la India, a la deriva hacia el norte después de partir fuera del supercontinente de Gondwana, se estrelló contra Asia y empujó hasta la meseta tibetana. Estas colisiones se llaman eventos orogénicos y su calendario a través de la historia de la Tierra está ahora bien establecido.

La erosión continuada agota finalmente la superficie de nutrientes, causando una baja en nutrientes del océano. Esto podría haber dado lugar a eventos de extinción en los mares.

Se trata de las primeras curvas de elementos traza de nutrientes de tiempo que se han desarrollado que demuestran la relación entre colisiones tectónicas y la generación de ciclos de nutrientes. Si bien el vínculo entre estos ciclos de nutrientes como motores de la evolución y factores en eventos de extinción masiva queda por demostrarse, lo que realmente nos hace pensar es acerca de la evolución en un sentido amplio.

La tectónica de placas y la evolución operan ambos en la misma escala de tiempo de millones de años, y parece lógico que podrían estar relacionados causalmente. La relación entre el aumento de nutrientes en los océanos con ráfagas de cambio evolutivo está claramente correlacionada para la primera parte del ciclo, pero es menos clara la correlación con la evolución de los animales terrestres avanzados.

La vida de los océanos

El origen de los primeros animales terrestres, los tetrápodos hace unos 370 millones de años, se corresponde con una disminución de los nutrientes oceánicos y una serie de eventos de extinción masiva en los océanos. Esto podría explicar por qué ciertos peces sarcopterigios con robustas extremidades dejaron los mares cuando lo hicieron con el fin de dejar el océano pobre en nutrientes y crecer en tierra.

Pero la primera aparición de los dinosaurios y los mamíferos a principios del Triásico, hace unos 225 millones de años, no tiene correlación con la abundancia de elementos traza. Tal vez los ciclos se refieren principalmente a la biodiversidad en los océanos. Sin duda hay una estrecha correlación con la caída de los nutrientes y algunas extinciones globales masivas oceánicas. Estos eventos se están probando y se explorarán aún más en una investigación sobre el selenio, que se publicará en breve.

Artículo científico: Cycles of nutrient trace elements in the Phanerozoic ocean