¿Por qué los dinosaurios eran tan grandes? Explorando el metabolismo de Gaia. (Parte III de III)

Si eres un amante de los dinosaurios (o tal vez un dinosaurio), esta escena de la primera película de «Jurassic Park» debe haber sido un momento especial en tu vida. A todos nos fascinan los dinosaurios: basta con mirar las caras de los protagonistas de la película cuando ven al braquiosaurio comiendo las hojas de los árboles. Debe ser porque mantenemos un recuerdo de nuestros ancestros cazadores y entendemos que un cazador que pudiera matar a una bestia así se volvería muy popular entre las jóvenes de la tribu. Pero ¿por qué exactamente estas bestias eran tan grandes? Aquí esbozo una posible interpretación que llega a la esencia misma de cómo funciona el holobionte de la gran Tierra.

 (La Parte II de III de este artículo se publicó en la edición del 26.11.2023)

¿Por qué las cosas son como son?

Tenemos un último punto que examinar en este juego que comenzó con la película “Jurassic Park” y nos llevó a la historia de la composición química de la atmósfera de la Tierra. ¿Por qué el oxígeno aumenta y luego disminuye? ¿Y por qué sigue aumentando la relación O2/CO2?

El meollo de la historia es que las concentraciones de CO2 y O2 no son independientes entre sí. La fuente de oxígeno libre en la atmósfera es el agua, descompuesta en hidrógeno y oxígeno mediante la reacción de fotosíntesis en las plantas. Pero esta reacción no se produce sin la participación del CO2, que se consume en el proceso, creando moléculas orgánicas. El resultado global es que el CO2 se transforma en carbono orgánico y se libera oxígeno a la atmósfera. Entonces, podemos decir que el CO2 es la fuente fundamental de oxígeno.

El carbono orgánico resultante de la reacción fotosintética se entierra gradualmente bajo tierra como «carbono fósil». Es este mecanismo el que permite que la concentración de oxígeno en la atmósfera aumente con el tiempo geológico mientras la masa del ecosistema permanece aproximadamente constante. El efecto inverso, la eliminación de oxígeno de la atmósfera, se produce como resultado de esas enormes erupciones volcánicas llamadas “LIP” (grandes provincias ígneas). Estas erupciones queman grandes cantidades de carbono fósil, devolviendo una fracción significativa de oxígeno a CO2.

Fue uno de estos LIP, hace 66 millones de años, el que mató a los dinosaurios no aviares al crear un nivel de hipoxia en el que no podían sobrevivir. Anteriormente, hace 250 millones de años, otro gran LIP acabó con la mayoría de los terápsidos antes de que pudieran evolucionar hasta convertirse en criaturas más grandes. Lo mismo, la quema de grandes cantidades de carbono fósil con la hipoxia asociada, puede estar sucediendo ahora mismo, excepto que el carbono fósil está siendo quemado por esos molestos simios desnudos. Desde el punto de vista de la química de la atmósfera, no importa mucho. De todos modos, el resultado es la extinción masiva en curso.

¿Qué tal las temperaturas?

La interacción del crecimiento de los ecosistemas que bombea O2 a la atmósfera y de los LIP que lo eliminan impulsó las oscilaciones en la concentración de CO2 y O2 durante los últimos 500 millones de años aproximadamente. Pero hay una complicación extra que tiene que ver con el hecho de que el CO2 es un gas de efecto invernadero, por lo que afecta a la temperatura de la Tierra. Crear una alta concentración de oxígeno a expensas de la concentración de CO2 puede llevar a que la Tierra se congele y se convierta en una edad de hielo, o incluso convertirla en una bola de nieve. Ocurrió.

Luego hay un factor adicional: la luminosidad del sol ha ido aumentando gradualmente a un ritmo de aproximadamente el 1% cada 110 millones de años. Para mantener la temperatura de la superficie de la Tierra dentro de los límites necesarios para la supervivencia del ecosistema, la concentración de CO2 debe disminuir. Ocurre principalmente debido a un mecanismo químico llamado “meteorización de silicatos” que elimina el CO2 de la atmósfera más rápidamente a temperaturas más altas. Es otra historia complicada; digamos simplemente que, durante el Fanerozoico, la luminosidad del sol aumentó aproximadamente un 6% y la concentración de CO2 ha ido disminuyendo desde varios miles de ppm (partes por millón) a principios del eón al valor actual de alrededor de 400 ppm. El resultado global ha sido un aumento medio de la relación O2/CO2. Sin embargo, dado que el CO2 es la fuente de O2, una concentración muy baja de CO2 puede provocar concentraciones más bajas de O2. Y esto es lo que estamos viendo, con el oxígeno bajando a alrededor del 21% desde el pico del 35% de hace 300 millones de años. Todavía tenemos suficiente oxígeno en la atmósfera para mantener vivos a esos extraños simios desnudos y sus enormes cerebros funcionando (más o menos). Pero ¿qué pasa con el futuro?

Todo en el universo va en ciclos. Esto también es válido para el ecosistema. Estamos viendo el conflicto de diferentes factores que se esfuerzan por mantener la homeostasis ecosistémica: el ecosistema sigue produciendo O2, pero la necesidad de mantener temperaturas constantes frente a la irradiación solar naciente está bajando la concentración de CO2 a niveles tan bajos que la fotosíntesis puede empezar a verse afectada negativamente. El resultado puede ser una inversión de las tendencias en juego durante el Fanerozoico temprano (ver este artículo de Ozaki et al.) (see this paper by Ozaki et al.).  Es decir, la Tierra verá una concentración de oxígeno en la atmósfera gradualmente menor durante las próximas decenas de millones de años, o quizás incluso mucho más rápido, ya que los monos desnudos están ocupados acelerando el proceso quemando carbono fósil. La siguiente figura es de un artículo de Franck, Bounama, and Von Bloh.

Dentro de unos cientos de millones de años, las concentraciones de CO₂ y O₂ serán tan bajas que las criaturas multicelulares no podrán sobrevivir. Será lo contrario de la antigua explosión del Cámbrico que irradió criaturas multicelulares por toda la Tierra. Entonces, el planeta volverá silenciosamente a su condición original de sopa de criaturas unicelulares en los océanos. Durante períodos mucho más largos, los océanos hervirán y la vida desaparecerá. Dentro de unos miles de millones de años, la Tierra será engullida por el sol en expansión y no quedará nada de él.

Conclusión: ¿La muerte de Gaia?

Una de esas características típicas de los sistemas complejos es que sólo se pueden observar, no experimentar con ellos. Entonces, esta gran imagen del pasado y el futuro de la Tierra es solo un vistazo de lo que podemos ver de nuestro pasado e imaginar de nuestro futuro. Muchas cosas pueden cambiar en nuestra visión a medida que aprendemos más, pero algunas cosas en el universo parecen seguir patrones que podemos entender. No es sorprendente que la gran explosión de vida que llamamos “Fanerozoico” (la era de la vida visible) eventualmente se desvanezca y desaparezca. Esa será la muerte de Gaia, el gran holobionte al que llamamos “ecosistema”.

¿Pero quién sabe? Tal vez, esos extraños simios encefalizados podrían inventar algún truco para proteger a la Tierra del ardiente aliento del sol y mantenerla a temperaturas lo suficientemente bajas como para que tanto el oxígeno como el dióxido de carbono puedan continuar existiendo en concentraciones lo suficientemente grandes como para mantener vivo el ecosistema (también conocido como Gaia) durante unos cuantos miles de millones de años más. En realidad, esa podría ser exactamente su función. En cualquier caso, lo único de lo que podemos estar seguros es de que Gaia sabe más.

Fuente: 06.11.2023, desde el blog de Ugo Bardi “The Proud Holobionts” (“Los Orgullosos Holobiontes”), autorizado por el autor.