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La influencia de las mareas en la biosfera
Alberto González Fairén

Las mareas han condicionado la evolución de la vida sobre la Tierra en numerosas ocasiones, desde permitiendo episodios de glaciación global hasta promoviendo la dispersión de los animales sobre los continentes.
l equipo de Mattias Green, de la Universidad Bangor (Gales), ha realizado varios modelos sobre la dinámica de las mareas en diversos lugares del mundo, teniendo en cuenta la posición de los continentes, la profundidad de los océanos y el volumen total de hielo sobre la Tierra. Originalmente, el grupo de Green estaba intentando aplicar su conocimiento sobre las mareas para probar que nuestro planeta nunca ha atravesado periodos de congelación global, los eventos conocidos como “Snowball Earth”. Según esta hipótesis, la Tierra estuvo completamente cubierta por hielo durante el periodo Criogénico, hace entre 720 y 635 millones de años (Figura 1), excepto tal vez una franja ecuatorial. La expansión del hielo pudo haber sido recurrente en diferentes momentos de la historia geológica de nuestro planeta.
Tiempos geológicos durante el Proterozoico...
Figura 1: Tiempos geológicos durante el Proterozoico,
incluyendo el Criogénico y el Ediacárico al final.
No existe consenso, en todo caso, sobre la extensión total y la duración de estos periodos glaciares extremos. Green y sus colaboradores partían de la hipótesis de que, si las mareas habían sido fuertes durante el Criogénico, habrían impedido la formación de tanto hielo. Es lo que sucede por ejemplo en la Antártida y en Groenlandia. Las mareas son capaces de levantar las masas de hielo, provocando en él fracturas por estrés. Además, las mareas aportan aguas más cálidas, capaces de derretir el hielo en la parte inferior de las capas heladas. Este hielo derretido queda como agua muy fría debajo de las masas de hielo y las aísla de las aguas cálidas, hasta que precisamente las propias corrientes arrastran el agua fría y el proceso recomienza. Este fenómeno es tan efectivo que algunos modelos previos han sugerido que, en ausencia de mareas en la Antártida, la velocidad a la que se derriten los hielos allí sería no más de un cuarto de la que es hoy.

Cuando completaron sus cálculos, los modelos del grupo de Green probaron justo lo contrario de su hipótesis de partida: durante el Criogénico, las mareas fueron excepcionalmente débiles, tal vez de tan solo el 10% de su amplitud actual. Las mareas habrían sido así incapaces de provocar transporte vertical o circulación oceánica en aquel tiempo. Los resultados confirmaron que estas mareas tan débiles en realidad estabilizaron el clima frío de la época, al no aportar el agua cálida que hubiera sido necesaria para mantener controlado el crecimiento del hielo. El equipo de Green reconoció que su hipótesis inicial era incorrecta y que su trabajo en realidad corroboraba la existencia de “Snowball Earth”.

¿Y cual es la razón para que las mareas fueran tan débiles durante el Criogénico? El modelo de Green ofrece una respuesta clara: la disposición de los continentes. El Criogénico se inicia en el momento en que todas las tierras emergidas del planeta se encuentran agregadas en un único supercontinente. Esta configuración de las tierras emergidas y los mares en dos bloques separados ha sucedido repetidamente a lo largo de la historia geológica de la Tierra. Cuando esto sucede, la resonancia de las mareas disminuye notablemente, y sus efectos están mucho más atenuados. Además, se inicia un ciclo retroalimentado: las mareas débiles permiten el crecimiento del hielo, que retira agua líquida de los océanos haciéndolos menos profundos, lo que debilita aún más las mareas ya que hay menos volumen de agua susceptible a las atracciones gravitatorias del Sol y la Luna. El resultado final es la congelación del planeta.

Una vez que el supercontinente empezó a romperse, las mareas se intensificaron y el Criogénico acabó. En ese momento de descongelación del planeta y normalización de temperaturas más cálidas, comienza el periodo Ediacárico (hace entre 635 y 541 millones de años, Figura 1), famoso por ser testigo de la aparición de los primeros organismos multicelulares complejos, cuyos restos fósiles se han encontrado por todo el mundo. En definitiva, las mareas pudieron jugar un papel fundamental en el incremento de la complejidad de la vida sobre la Tierra hace 630 millones de años.

Mucho tiempo después, durante el periodo Devónico (hace entre 420 y 359 millones de años), las mareas volverían a jugar un papel determinante en la evolución de la vida sobre nuestro planeta. En un mundo con mares ya florecientes de vida animal, y con los continentes ya cubiertos de vegetación, algunos peces primitivos comenzaron su conquista de la tierra firme. Sin embargo, este es un proceso único en la evolución. Normalmente sucede al revés: muchas especies han retornado desde la tierra al mar, evolucionando para ser morfológicamente similares a los peces, como las ballenas, las tortugas o los ictiosaurios. Pueden nadar y bucear, y si necesitan aire, sólo tienen que subir a la superficie y respirar. Pero los peces lo tienen más complicado para aventurarse sobre la tierra, porque necesitan tener sus branquias bajo el agua. Por lo tanto, este salto evolutivo debió de precisar de algún tipo de aliciente externo poderoso.

En otro estudio de Mattias Green, presentado en 2014, los investigadores analizaron las pozas de marea, esas pequeñas piscinas que se forman entre las rocas y los sedimentos cercanos a la orilla del mar al quedar el agua atrapada cuando baja la marea. Si una poza de marea se forma durante una marea viva (las mareas que se producen cuando el Sol, la Luna y la Tierra se encuentran alineados, y por tanto agua alcanza su nivel más alto, Figura 2), los peces que quedan atrapados en las pozas de marea están condenados a morir, ya que hasta dos semanas más tarde no se producirá la siguiente marea viva capaz de volver a llevar al agua tan lejos tierra adentro como la anterior. Pero si algunos de esos peces tuvieran la capacidad de arrastrarse, siquiera torpemente, hasta una poza más cercana al mar, y luego a la siguiente, tendrían más probabilidades de sobrevivir. Esta situación era incluso más favorable durante el Devónico que ahora, porque entonces no existían predadores en tierra firme.

En definitiva, Green y sus colaboradores propusieron que, en una costa con mareas significativas, cualquier tipo de capacidad de locomoción sobre tierra firme, por muy rudimentaria que fuera, supondría una ventaja adaptativa para los peces. El desarrollo de extremidades capaces de mover el peso del propio cuerpo sería una adaptación evolutiva tremendamente ventajosa en un mundo con mareas muy pronunciadas como era la Tierra durante el Devónico. Y de aquellos peces surgirían los primeros tetrápodos, ancestros directos de los vertebrados de cuatro extremidades, como nosotros.
Mareas vivas y mareas muertas...
Figura 2: Mareas vivas y mareas muertas. Las mareas vivas,
en las que el agua alcanza su máxima altitud, se producen cada
dos semanas. (meteorologiaenred.com) Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 07 de Abril de 2020.
 
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