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Efectos de la vida sobre la topografía
Alberto González Fairén
Imaginemos un mapa topográfico de la Tierra del que se hayan eliminado todas las pruebas de actividad humana y toda la vegetación. ¿Encontraríamos alguna huella evidente de vida en ese mapa?
ace poco más de un año, dos investigadores de la Universidad de California en Berkeley, William Dietrich y Taylor Perron, publicaron un estudio sobre la alteración de los mecanismos de erosión del paisaje por parte de los seres vivos. Intentaban averiguar si existen en la Tierra formas topográficas, mecanismos de erosión, actividades tectónicas o procesos climáticos que sean debidos exclusivamente a la presencia de vida en nuestro planeta. La investigación planteaba importantes cuestiones acerca de los mecanismos de evolución de la Tierra y sobre nuestra capacidad para detectar vida en otros planetas.

A lo largo de las eras geológicas, el paisaje evoluciona, incluyendo la formación y desaparición de cadenas de montañas. ¿Son importantes los procesos biológicos sobre tal evolución? ¿Serían los Pirineos, los Alpes o el Himalaya diferentes si no existiera vida sobre la Tierra? ¿Se habrían formado los terrenos profundamente alterados de Australia o África en ausencia de vida? ¿Son las redes fluviales un ejemplo de autoorganización influenciada por procesos biológicos? Aunque la topografía actual de la Tierra se ha formado en un mundo lleno de vida, no existen modelos de evolución del paisaje que incluyan explícitamente los efectos de la vida.

El trabajo de Dietrich y Perron se estructuraba en tres fases: en una primera etapa, consideraban la influencia de los procesos biológicos sobre la erosión y los mecanismos de transporte de sedimentos, y cómo tales influencias se podrían poner de manifiesto en morfologías a escala de paisaje. Para comprender el papel de las leyes del movimiento de masas en la formación del paisaje, basta con mirar por la ventana de un avión: el escenario más común sobre los continentes es una sucesión de crestas y valles (Figura 1), que forman una estructura jerárquica en la que valles pequeños van drenando sucesivamente en otros mayores. ¿Por qué hay valles y crestas? ¿Qué controla su tamaño? Dietrich y Perron aseguran que, aunque es cierto que muchos procesos físicos (como la erosión y la disolución química o cambios de temperatura y presión) pueden fragmentar la roca madre para que pueda ser transportada, los procesos biológicos (fundamentalmente el crecimiento de raíces y la construcción de madrigueras) son los principales actores en la formación de suelos. Asimismo, el ritmo de formación de suelos también estaría determinado por la presencia de seres vivos, fundamentalmente comunidades microbianas. Finalmente, el movimiento de los suelos hacia las zonas bajas de las laderas también estaría controlado básicamente por la acción de los seres vivos, tanto por la movilización directa del suelo como por la resistencia a la erosión física derivada de lluvias torrenciales que proporciona una densa red de raíces. Por lo tanto, sería la presencia de formas vivas lo que determinaría la formación del paisaje que podemos reconocer desde el aire.
Orland (California)
Figura 1: Paisaje compuesto por crestas y valles y cubierto de vegetación herbácea, en Orland, California. (J. Kirchner)
En segundo lugar, la investigación consideraba el efecto de la vida sobre el clima y la tectónica, que determinan la evolución del paisaje. La vida ejerce una influencia determinante sobre la química de la atmósfera y de los océanos. En particular, la vegetación controla la transferencia de calor y el transporte de agua, e influye sobre las características de la superficie de los continentes que afectan las turbulencias atmosféricas. ¿Cómo afecta la vida a los patrones de precipitación, que es el actor fundamental en la formación de paisajes? Para analizarlo, el modelo de Dietrich y Perron elimina toda la vegetación de un área determinada y estudia su evolución (Figura 2). El resultado es que, al desaparecer la vegetación, se producen cambios drásticos en la tasa de precipitación media anual sobre enormes extensiones de terreno. Por otro lado, las laderas más húmedas de las cadenas montañosas experimentan procesos de erosión acelerados con respecto a las laderas del lado más seco, lo que promueve una más rápida erosión de la cara húmeda, que a su vez permite un más rápido levantamiento tectónico en ese lado para mantener el equilibrio isostático de la corteza. En resumen, los seres vivos, al influir sobre los patrones de precipitación, determinan la altura, la forma y la simetría de las cadenas de montañas.
Río Eel
Río Eel
Figura 2: Vista aérea del río Eel, en California. La imagen inferior (b) ha sido tratada para eliminar la vegetación visible en la imagen (a). (Dietrich y Perron, 2006)
Y en tercer lugar, el estudio analizaba los paisajes de zonas de la Tierra donde la presencia de vida es escasa, y los comparaban con las topografías de Venus y Marte. Desde la perspectiva de la evolución del paisaje, la cuestión se reduce a determinar cómo habría evolucionado el sistema integrado clima-litosfera sin presencia de vida en la Tierra. En la Tierra, la tectónica de placas depende de la baja viscosidad del manto superior, sobre el cual las placas litosféricas pueden deslizarse; y la viscosidad del manto superior deriva de la incorporación de agua a través de las zonas de subducción. Por lo tanto, la escasez de agua en la superficie y el interior de Venus pueden ser la causa de la ausencia de tectónica de placas. Sin embargo, Venus y la Tierra se formaron en zonas muy próximas, por lo que debieron recibir una cantidad similar de agua y de radiación solar. Es posible que la aparición de la vida sobre la Tierra impidiera la pérdida masiva de agua, manteniendo la tectónica de placas en actividad. Después, el secuestro de carbonatos en el fondo de los océanos mediado por los seres vivos, habría impedido la acumulación de CO2 en la atmósfera, evitando el desarrollo de un efecto invernadero descontrolado como el que caracteriza la atmósfera de Venus (Figura 3). Curiosamente, el modelo de Dietrich y Perron es incapaz de determinar característica alguna de la topografía de Marte que sea incompatible con la presencia de vida (Figura 4).
Venus
Figura 3: Imagen de la atmósfera de Venus tomada por la sonda Mariner 10. (NASA)
Tierra - Marte
Tierra - Marte
Tierra - Marte
Figura 4: (a) y (b) son dos imágenes del desierto de Atacama, en Chile; (c) es una imagen tomada por el rover Spirit en el cráter Gusev, en Marte, con el color del cielo alterado. Las colinas suaves y redondeadas de (c) son imposibles de distinguir
de (a) o (b).
 
 
San Francisco (California), EEUU, 07 de Abril de 2007.
 
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