La mayor crisis de la historia de la vida

Hace unos 252 millones de años, la Tierra atravesó una transformación que casi desmanteló los ecosistemas que habían dominado el planeta durante el Pérmico.

No fue simplemente una extinción más grande que las anteriores. Fue una crisis planetaria.

La extinción Pérmico-Triásico eliminó aproximadamente entre el 81 y el 94 % de las especies marinas y alrededor del 70 % de los linajes de vertebrados terrestres, aunque las cifras exactas dependen de cómo se definan y reconstruyan las pérdidas. El registro geológico muestra además que la desaparición de la vida no fue perfectamente simultánea en todos los ambientes: los ecosistemas marinos y terrestres respondieron con ritmos diferentes.

Durante décadas, los geólogos se preguntaron qué podía haber provocado una catástrofe de semejante magnitud.

La respuesta terminó apareciendo en Siberia.

No en forma de un único volcán, sino como una de las mayores provincias volcánicas conocidas de la historia de la Tierra.

Y entre sus víctimas indirectas se encontraba algo que normalmente asociamos con nuestra propia civilización: el carbono orgánico acumulado durante millones de años en forma de carbón y materia vegetal.

Siberia se convirtió en una gigantesca provincia volcánica

Los Traps Siberianos no fueron una cadena convencional de volcanes.

Formaron una gran provincia ígnea, una región donde cantidades extraordinarias de magma ascendieron desde el interior de la Tierra y se extendieron por una enorme superficie mediante sucesivos episodios de intrusión y erupción.

El episodio comenzó aproximadamente hace 252 millones de años y pudo producir entre 7 y 15 millones de kilómetros cúbicos de rocas ígneas, contando materiales intrusivos y extrusivos. Su actividad se desarrolló durante un período del orden de un millón de años, aunque diferentes pulsos tuvieron duraciones y efectos distintos.

La diferencia es importante.

Cuando pensamos en una erupción volcánica imaginamos lava saliendo de un edificio volcánico.

Pero una gran provincia ígnea funciona también desde abajo.

El magma puede abrirse paso por la corteza y quedar atrapado entre capas de sedimentos, formando enormes cuerpos llamados sills. Allí permanece en contacto con las rocas durante largos períodos, calentándolas y alterándolas químicamente.

Y Siberia tenía algo especialmente peligroso enterrado bajo su superficie:

enormes cantidades de sedimentos ricos en carbono.

El magma encontró un enorme depósito de carbono

Los sedimentos atravesados por los magmas de los Traps Siberianos contenían materia orgánica, carbón y otros compuestos ricos en carbono.

Cuando una masa de magma extremadamente caliente penetra esos depósitos, no es necesario que todo el material simplemente “se queme” como un bosque moderno.

El calor puede transformar químicamente los sedimentos.

Parte de la materia orgánica puede descomponerse y producir gases como dióxido de carbono y metano. El propio carbón puede sufrir combustión y transformación térmica. Y el magma también puede incorporar materiales de las rocas que atraviesa.

Por eso, el papel del carbono durante la Gran Mortandad fue probablemente mucho más complejo que una simple imagen de “volcanes quemando carbón”.

La cuestión fundamental era otra:

¿cuánto carbono consiguió introducir este gigantesco episodio magmático en el sistema atmósfera-océano?

La pista escondida en las rocas volcánicas

Aquí entra la investigación de Linda Elkins-Tanton y sus colaboradores.

Durante seis campañas de trabajo de campo, el equipo estudió depósitos volcánicos de los Traps Siberianos y reunió más de 500 kilogramos de muestras. En las rocas encontraron fragmentos de material orgánico, restos semejantes a madera carbonizada, carbón y otros materiales ricos en carbono atrapados dentro de los depósitos volcánicos.

Aquello era importante porque proporcionaba algo que durante mucho tiempo había faltado:

evidencia física de que el magma había interactuado directamente con grandes cantidades de materia orgánica.

El estudio publicado en Geology en 2020 propuso que las primeras erupciones de la parte meridional de la provincia habían quemado grandes cantidades de una mezcla de vegetación y carbón, y que la interacción entre los magmas y esa materia orgánica podía explicar una parte importante de la perturbación global del ciclo del carbono.

Pero el descubrimiento no significa que “el carbón causó por sí solo la extinción”.

Significa algo más interesante.

El propio subsuelo de Siberia pudo convertirse en combustible adicional para una crisis climática que ya estaba siendo impulsada por el volcanismo.

Una erupción puede cambiar la química del planeta

Para comprender la Gran Mortandad hay que abandonar la imagen de una única causa.

Los Traps Siberianos liberaron o movilizaron diferentes sustancias capaces de alterar el sistema terrestre.

Entre ellas estaban:

CO₂, que intensifica el efecto invernadero.

SO₂, que puede formar aerosoles de sulfato y provocar enfriamientos temporales, además de contribuir a la lluvia ácida.

Halógenos, capaces de participar en procesos que afectan la química atmosférica y el ozono.

Y gases derivados de la transformación térmica de sedimentos ricos en materia orgánica.

El resultado no fue un simple planeta que pasó de frío a caliente.

Fue un sistema climático sometido a oscilaciones y perturbaciones simultáneas.

Los modelos climáticos indican que el carbono y el azufre procedentes del volcanismo podían producir efectos parcialmente opuestos: el azufre favorecía episodios de enfriamiento, mientras que el carbono impulsaba un calentamiento más persistente. La interacción entre ambos produjo cambios en temperatura, circulación oceánica y ciclo hidrológico.

La atmósfera y los océanos no recibieron simplemente un golpe.

Entraron en una cadena de retroalimentaciones.

El planeta comenzó a calentarse

El calentamiento fue uno de los grandes protagonistas de la crisis.

Las reconstrucciones paleoclimáticas indican un aumento extraordinario de las temperaturas, con condiciones capaces de llevar las aguas superficiales tropicales a valores extremos. Algunos modelos y proxies sitúan temperaturas de alrededor de 35–40 °C en determinados intervalos del episodio, aunque las estimaciones dependen del lugar, del momento y del método utilizado.

Para un organismo moderno, 40 °C de agua marina ya constituye un ambiente extremo.

Pero existe un problema adicional.

El agua caliente contiene menos oxígeno.

Y eso conduce directamente al siguiente eslabón de la catástrofe.

Los océanos comenzaron a quedarse sin oxígeno

El calentamiento modificó la circulación oceánica.

Los océanos más cálidos pueden retener menos oxígeno, mientras que el aumento de la estratificación dificulta la mezcla entre aguas superficiales y profundas.

Al mismo tiempo, los cambios en el ciclo hidrológico pudieron incrementar el aporte de nutrientes desde los continentes.

El resultado fue un océano cada vez más propenso a desarrollar grandes regiones anóxicas, es decir, pobres en oxígeno.

En algunos ambientes aparecieron además condiciones euxínicas, donde el agua carecía de oxígeno y contenía sulfuro de hidrógeno.

El registro geológico muestra precisamente una transición generalizada desde condiciones oxigenadas hacia ambientes anóxicos y euxínicos durante la crisis, aunque la intensidad y el momento exacto variaron entre regiones.

Para muchos organismos marinos, el problema ya no era solamente el calor.

Era que el océano habitable se estaba haciendo más pequeño.

Y el océano también se volvió más ácido

El dióxido de carbono atmosférico no permanece únicamente en la atmósfera.

Una parte importante entra en el océano.

Allí participa en reacciones químicas que modifican el equilibrio del sistema carbonato y reducen el pH.

Esto afecta especialmente a organismos que construyen estructuras de carbonato de calcio.

Cuando la química oceánica cambia rápidamente, fabricar una concha, un esqueleto o un arrecife puede convertirse en una tarea mucho más difícil.

Por eso, calentamiento, desoxigenación y acidificación no deben imaginarse como tres problemas independientes.

Formaban parte de la misma cadena.

El volcanismo alteraba la atmósfera; la atmósfera alteraba el clima; el clima transformaba el océano; y el océano cambiaba las condiciones en las que podía vivir la biosfera.

La lluvia ácida alcanzó los continentes

La crisis tampoco se quedó en el mar.

Los gases volcánicos ricos en azufre reaccionaron con el agua atmosférica y contribuyeron a generar precipitaciones químicamente agresivas.

La lluvia ácida podía alterar suelos, dañar vegetación y modificar la química de los sistemas fluviales.

Las reconstrucciones actuales relacionan además el volcanismo con cambios en la estacionalidad, alteraciones hidrológicas y reducción del ozono. Algunos de estos efectos pudieron persistir durante más de un millón de años, mucho después de que comenzaran las primeras perturbaciones.

La superficie continental se estaba convirtiendo en un ambiente cada vez más difícil.

Y las plantas estaban en el centro de esa crisis.

Cuando desaparecieron los bosques, cambió el paisaje

Los ecosistemas terrestres no responden únicamente a la temperatura.

Dependen de suelos, agua, vegetación y ciclos estacionales.

Un clima más cálido y seco, combinado con lluvia ácida y alteraciones del ciclo hidrológico, podía destruir grandes extensiones de vegetación.

La pérdida de plantas tenía entonces consecuencias que iban mucho más allá de la alimentación de los herbívoros.

Menos vegetación significaba:

menos estabilidad del suelo;

más erosión;

cambios en los ríos;

alteración del ciclo de nutrientes;

menos hábitat;

y una transformación completa de las redes alimentarias.

La extinción terrestre, además, no parece haber ocurrido exactamente al mismo tiempo que la marina. Los registros sugieren una crisis terrestre que comenzó cientos de miles de años antes de la fase final de la extinción marina, especialmente en regiones septentrionales.

La Gran Mortandad fue, por tanto, una secuencia de crisis ecológicas conectadas.

El carbón fue parte de una reacción en cadena

Aquí podemos regresar finalmente al descubrimiento que dio origen a este artículo.

El carbón no fue necesariamente la causa de la Gran Mortandad.

Fue uno de los componentes de una maquinaria geológica mucho mayor.

El magma penetró sedimentos ricos en materia orgánica.

El calor transformó y movilizó carbono.

Parte del carbón y de la vegetación fue quemada.

Los procesos magmáticos y metamórficos liberaron grandes cantidades de gases.

La atmósfera cambió.

El planeta se calentó.

Los océanos perdieron oxígeno y se acidificaron.

Los ecosistemas terrestres sufrieron sequía, lluvia ácida y alteraciones atmosféricas.

Y finalmente, una biosfera que había tardado cientos de millones de años en diversificarse perdió una proporción extraordinaria de sus especies.

La investigación de Elkins-Tanton añadió una pieza particularmente tangible a esta historia: demostró que el carbono orgánico enterrado podía entrar físicamente en la maquinaria volcánica y contribuir a la perturbación global del ciclo del carbono.

La parte más peligrosa ocurrió bajo tierra

Una de las grandes lecciones de los Traps Siberianos es que no debemos mirar solamente las erupciones que alcanzan la superficie.

El verdadero peligro de una gran provincia ígnea puede estar también dentro de la corteza.

Los sills introdujeron enormes cantidades de calor en las cuencas sedimentarias.

Ese calor pudo transformar rocas que llevaban millones de años almacenando carbono.

Esta es una de las razones por las que estudios posteriores han prestado tanta atención al momento y distribución de las intrusiones magmáticas. Una investigación geocronológica encontró que el pulso inicial de grandes intrusiones coincidió mucho mejor con el comienzo de la extinción que las primeras grandes coladas superficiales, sugiriendo que el subsuelo desempeñó un papel fundamental.

La imagen cambia entonces radicalmente.

Los Traps Siberianos no fueron simplemente una superficie cubierta de lava.

Fueron una gigantesca máquina térmica instalada dentro de la corteza terrestre.

¿Por qué fue tan devastadora esta extinción?

Aquí aparece una de las preguntas más interesantes.

La Tierra ha sufrido enormes erupciones volcánicas muchas veces.

¿Por qué esta fue tan destructiva?

La respuesta probablemente se encuentra en la combinación de factores.

Los Traps Siberianos liberaron gases en un momento extremadamente sensible del sistema climático. El carbono disponible en los sedimentos proporcionó combustible adicional. El azufre produjo perturbaciones atmosféricas rápidas. El calentamiento alteró la circulación oceánica. La pérdida de oxígeno redujo el espacio habitable. La acidificación afectó a organismos calcificadores. Los cambios hidrológicos transformaron los continentes.

No hubo un único mecanismo de muerte.

Hubo una sucesión de mecanismos que se reforzaron entre sí.

Las revisiones más recientes siguen considerando al volcanismo siberiano como el candidato principal para explicar el desencadenamiento de la crisis, pero también subrayan que todavía no conocemos con precisión cómo se ensamblaron todos los mecanismos ni por qué esta provincia ígnea fue excepcionalmente letal.

La vida no desapareció: el planeta cambió de dueño

La Gran Mortandad no fue el final de la vida.

Fue el final de una configuración de la vida.

Después de la extinción comenzó el Triásico, un mundo profundamente transformado.

Muchos grupos desaparecieron. Otros sobrevivieron en pequeñas poblaciones y comenzaron a expandirse nuevamente cuando las condiciones ambientales se recuperaron.

La crisis abrió espacios ecológicos que serían ocupados por nuevas comunidades.

Con el tiempo, los ecosistemas cambiaron y surgieron nuevas combinaciones de organismos que terminarían conduciendo hacia la biosfera mesozoica.

En ese sentido, la extinción Pérmico-Triásico no fue simplemente un capítulo sobre muerte.

Fue también uno de los grandes puntos de inflexión de la evolución.

La Tierra perdió una parte enorme de su pasado y creó las condiciones para un futuro biológico diferente.

Una advertencia escrita en las rocas

Existe una razón por la que la Gran Mortandad continúa siendo estudiada con tanta intensidad.

No porque la Tierra del Pérmico sea una copia del mundo moderno.

No lo es.

Las condiciones geográficas, biológicas y climáticas eran radicalmente diferentes.

Pero el episodio demuestra algo fundamental sobre el sistema terrestre:

la atmósfera, los océanos, la geología y la vida no funcionan como sistemas independientes.

Una perturbación profunda del ciclo del carbono puede propagarse por todo el planeta.

El volcanismo puede alterar la atmósfera.

La atmósfera puede transformar el océano.

El océano puede transformar los ecosistemas.

Y la pérdida de ecosistemas puede modificar nuevamente los ciclos químicos del planeta.

Eso es precisamente lo que convierte al Pérmico-Triásico en algo más que una historia sobre volcanes antiguos.

Es la historia de un planeta entero respondiendo a una perturbación.

Y dentro de esa historia, el carbón quemado por los volcanes representa una de las piezas más sorprendentes: carbono que había permanecido almacenado en la corteza durante millones de años terminó incorporándose, de manera directa e indirecta, a una crisis que transformó la biosfera completa.