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El latido de la biodiversidad
Alberto González Fairén
La diversidad biológica parece oscilar a lo largo del Fanerozoico, el eón geológico que se extiende hacia atrás en el tiempo desde hoy hasta hace 542 millones de años, durante el que organismos con cubiertas externas duras o con esqueleto han dejado un exhaustivo registro de su presencia sobre la Tierra. La oscilación responde a dos patrones cíclicos con una cadencia de 62 y de 140 millones de años. Los cinco episodios clásicos de extinciones masivas de seres vivos podrían ser una manifestación parcial de este ciclo global.
a diversidad biológica se define como el número de géneros de seres vivos presentes en un momento dado; esto es, aquellos cuyo primer registro fósil es anterior a ese momento, y cuyo último registro es posterior. Desde los primeros estudios de K. S. Thomson en 1976, es conocida la existencia de un patrón cíclico en la diversidad biológica sobre la Tierra durante el Fanerozoico. Un reciente estudio llevado a cabo por Robert Rhode y Richard Muller, de Berkeley, ha desvelado la naturaleza última del ciclo. El estudio señala que el número de géneros de seres vivos sobre la Tierra aumenta y disminuye siguiendo dos patrones regulares de 62 y 140 millones de años.

El trabajo de Rhode y Muller está resumido en la Figura 1. La gráfica de color verde (a) representa la diversidad biológica en función del tiempo según el compendio clásico de John Sepkoski, que recoge la historia geológica de 36.380 géneros marinos. Si se eliminan aquellos géneros con edad no firmemente establecida y aquellos otros con un único registro fósil, quedan los 17.797 géneros representados en la gráfica de color negro (b). Como se puede observar, el número de géneros se incrementa de forma notable al principio del Fanerozoico (derecha de la figura), cae cerca del límite entre el Pérmico y el Triásico, y vuelve a subir de forma constante hasta el presente. La línea azul perfila el contorno de esta tendencia general a lo largo del Fanerozoico. Las dos gráficas negras (c y d) de la parte inferior representan la variación en el número de géneros sin tener en cuenta la tendencia general de aumento o disminución del número total a lo largo del tiempo. Sobre ellas, se han superpuesto en color azul sendas funciones seno con una cadencia de 62 y de 140 millones de años, respectivamente. Por último, las líneas discontinuas verticales representan las cinco grandes extinciones globales.
Figura 1: Análisis de la diversidad de géneros durante el Fanerozoico, según Rhode y Muller (2005). (Escala de tiempo en millones de años).
Como se puede apreciar en la gráfica, la diversidad biológica está dominada por dos evidentes patrones cíclicos de 62 ±3 y de 140 ±10 millones de años. Aparte de estos ciclos dominantes, en algunos periodos (Silúrico, Carbonífero superior, Jurásico inferior y Eoceno) aparecen fluctuaciones secundarias en el registro fósil, con una cadencia de unos 30 millones de años.

Es importante señalar que las disminuciones en diversidad son fenómenos abruptos y puntuales, mientras que las recuperaciones son bastante más sostenidas y lentas. No obstante, algunos episodios de extinción parecen menos drásticos, fenómeno derivado posiblemente de la carencia de un registro fósil completo. Por esta razón, la coincidencia del registro con la función sinusoidal respectiva no es perfecta.

Otro aspecto destacable de los resultados del estudio es que los cinco episodios clásicos de extinción de seres vivos en la historia geológica de la Tierra, sucedidos al final de los periodos Ordovícico, Devónico, Pérmico, Triásico y Cretácico, coinciden con fases de diversidad decreciente según el ciclo de 62 millones de años, lo que indica una relación entre ambos fenómenos. No obstante, las grandes extinciones masivas no muestran una periodicidad del tipo de la analizada en la variación de la diversidad. El ciclo de 62 millones de años también se hace presente cuando se analizan las primeras apariciones (origen) y las últimas apariciones (extinción) de cada género.

En cualquier caso, los resultados son diferentes si se analizan los géneros que perviven durante largos periodos (45 millones de años o más) o si se analizan los de corta vida. Los géneros que perviven poco tiempo han contribuido en una media del 44% a la diversidad biológica a lo largo de la historia de la vida, pero son responsables del 86% de la variación cíclica de 62 millones de años. Por el contrario, los géneros de larga vida varían muy poco, y sólo parecen haber sido afectados de forma importante en la mayor de las extinciones masivas, la que marca la frontera entre el Pérmico y el Triásico.

Para explicar el origen de la variación cíclica de 62 millones de años en la biodiversidad se han propuesto diferentes hipótesis, aunque es posible que el ciclo sea el resultado de fenómenos que afecten al propio registro fósil y no a la diversidad, como podrían ser cambios en el proceso de sedimentación. Entre las posibilidades propuestas destacan la existencia de una estrella compañera del Sol aún no descubierta, o ciclos de actividad solar no confirmados por los modelos vigentes de evolución estelar. La hipótesis que parece más consistente es la que sostiene que las oscilaciones del Sol a través del plano galáctico (que suceden cada 52 a 74 millones de años), o el paso del Sistema Solar a través de nubes moleculares u otras estructuras de la Galaxia, podrían producir alteraciones en la Nube de Oort y en el Cinturón de Kuiper que provocarían lluvias de meteoritos sobre la Tierra.

Igualmente, el patrón de 140 millones de años puede estar provocado por ciclos de glaciación que responden a una cadencia de 135 millones de años (estadísticamente indistinguible del patrón de 140 millones de años), o por ciclos en los rayos cósmicos (estudiados a partir de los meteoritos, y que señalan un ciclo de 143 millones de años, de nuevo muy similar al patrón de 140). Otros posibles agentes causales, como los impactos meteoríticos, presentan un registro evidentemente incompleto, de donde se deriva que su análisis estadístico para verificar la existencia de un ciclo en las edades de impacto es inviable; si bien es cierto que el Sistema Solar atraviesa un brazo galáctico precisamente cada 140 millones de años. En consecuencia, que las fluctuaciones en la biodiversidad estén relacionadas con cambios profundos en el clima de la Tierra, derivados de variaciones en el flujo de rayos cósmicos en los momentos en los que el Sistema Solar atraviesa un brazo de la Vía Láctea, parece una hipótesis plausible.

Por el contrario, otros fenómenos frecuentemente invocados como agentes causales de grandes extinciones, como episodios de vulcanismo masivo o cambios bruscos en el nivel del mar, no presentan correlación cíclica alguna, lo que hace difícil sostener que tales fenómenos se encuentren en el origen de ninguno de los cambios cíclicos de la biodiversidad que han sucedido a lo largo de la historia de la vida sobre la Tierra.
 
 
Madrid, España, 23 de Agosto de 2006.
 
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