La historia del océano contada por hermosos fósiles diminutos

El cambio climático y el declive de la biodiversidad son las dos mayores crisis medioambientales a las que se enfrenta la humanidad hoy en día, pero predecir cómo se desarrollarán juntas es complicado. Lo ideal sería estudiar cómo respondió la vida en la Tierra a periodos anteriores de cambio climático drástico, pero el registro fósil de la mayoría de las especies es irregular.

Sin embargo, los fósiles de foraminíferos son una excepción: están por todas partes.

Estos organismos marinos unicelulares están encerrados en caparazones construidos a menudo con carbonato cálcico, el principal ingrediente de la tiza (que procede de caparazones de foraminíferos y otras criaturas que llueven sobre el fondo marino al morir). Su nombre, derivado del latín, hace referencia a los orificios que conectan las distintas cámaras del interior de sus conchas, a menudo de gran belleza. Una franja de prolongaciones que sobresale alrededor de la concha les permite encontrar y recolectar alimento.

“Cuando se observa un foraminífero vivo, es como un pequeño grano de arena con un gran estallido de tentáculos mocosos a su alrededor”, explica el paleoceanógrafo Chris Lowery, de la Universidad de Texas en Austin.

La mayoría de las especies de foraminíferos residen en el fondo marino, pero los paleontólogos están especialmente interesados en las especies planctónicas, que viven suspendidas en aguas abiertas. Debido a su asombroso número y a su corta vida, sus fósiles se encuentran por todo el mundo en el fondo de los océanos.

Esto ha permitido a los investigadores reconstruir con detalle qué especies florecieron y cuáles sufrieron cuando el clima cambió en el pasado, todo ello estudiando las conchas y las pistas químicas que contienen. “Si se analiza químicamente la concha de un foraminífero, se pueden reconstruir datos como la temperatura del agua en el momento de su crecimiento”, dice el micropaleontólogo Andy Fraass, de la Universidad de Victoria, Canadá. “Así que pueden decirnos mucho sobre las condiciones oceánicas”.

Los investigadores estudian los fósiles perforando el sedimento oceánico para descubrir capa tras capa de conchas calcáreas. Cuanto más profundizan, más retroceden en el tiempo. “Se puede extraer un tubo de lodo del fondo oceánico y tomar muestras a lo largo de su longitud, y cada una de ellas contendrá miles de foraminíferos: un registro detallado de su historia local”, afirma Lowery.

Extinción masiva

Este tipo de trabajo ha ayudado a revelar que los foraminíferos planctónicos aparecieron por primera vez en el Jurásico hace unos 180 millones de años y sufrieron una gran crisis cuando un asteroide impactó contra la Tierra hace unos 66 millones de años. “Todo el mundo habla de la extinción de los dinosaurios en esa época”, explica el micropaleontólogo Paul Pearson, del University College de Londres, “pero conocemos los detalles de lo que ocurrió gracias a los fósiles de foraminíferos. Primero hay muchos, luego se formó una capa distinta justo después del impacto, y [luego hay] muy pocos después”.

El impacto vaporizó rocas, liberando grandes cantidades de azufre y polvo en el aire. “Eso, y el humo de los numerosos incendios, bloquearon la luz solar durante años”, explica Lowery, que en 2016 formó parte de una expedición de perforación oceánica que investigó el cráter dejado por el asteroide. “Esto impidió que las algas de la base de la cadena alimentaria marina hicieran la fotosíntesis y provocó el colapso de muchos ecosistemas”. Los foraminíferos que habitan en el fondo marino, que estaban lejos de la superficie y pudieron seguir alimentándose de los restos de organismos muertos, se encontraban bien en su mayoría, pero nueve de cada 10 especies planctónicas se extinguieron.

Después de esta extinción masiva, la diversidad de especies de foraminíferos tardó unos 10 millones de años en recuperarse, informaron Fraass y Lowery en 2019. “Cuando las especies se extinguen, es como si una gran rama de su árbol genealógico se rompiera”, dice Fraass. “Y se necesita mucho tiempo para volver a desarrollar suficiente diversidad para volver a crecer una rama”.

Sin embargo, para los que sobrevivieron a la matanza, esto creó oportunidades. “Con la desaparición de tantas especies, hay menos competencia por los recursos que antes eran escasos, e incluso los individuos poco usuales pueden tener una oportunidad, y quizá un éxito sorprendente”, afirma la ecóloga marina Tracy Aze, de la Universidad de Plymouth, Reino Unido.

Poco después del impacto, apareció un nuevo tipo de foraminífero, dice Pearson, “cubierto de espinas que podrían haberlos ayudado a flotar, así como a capturar más alimento”.

Caliente y frío

Mientras que la precipitación del asteroide que bloqueó la luz solar provocó un periodo de enfriamiento severo, la siguiente gran crisis suena inquietantemente más familiar: hace unos 56 millones de años, la temperatura media del planeta aumentó hasta 5 grados Celsius, posiblemente debido a las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la actividad volcánica.

Los foraminíferos del fondo marino de aguas profundas se vieron muy afectados, probablemente porque los altos niveles de CO₂ que entraron en el océano provocaron una acidificación que dañó sus caparazones calcáreos —estos efectos son mayores a grandes profundidades—. Pero esta vez se extinguieron pocas especies de plancton, en parte porque los foraminíferos escaparon del calor desplazándose a zonas más frías.

“En los trópicos, puede que hiciera demasiado calor para que sobrevivieran, con temperaturas del agua de hasta 40 grados C”, afirma Aze. “Pero vemos que muchas especies tropicales aparecen en zonas más templadas, mientras que las especies templadas se desplazaron hacia los polos, como vuelven a hacer hoy”. Muchos foraminíferos encontraron refugio en el Océano Antártico o cerca de él.

Hace unos 33,9 millones de años se produjo otra extinción masiva, causada por un gran descenso de las temperaturas en un periodo denominado transición Eoceno-Oligoceno. Esto presagió un enfriamiento gradual que culminaría en la era glacial más reciente. “Bromeando, llamamos al Oligoceno el Feooceno”, dice Aze. Todos los extraños y maravillosos foraminíferos planctónicos desaparecieron, y solo quedaron algunos pequeños sin ornamentación. “No sabemos por qué”.

Como antes, esa gran crisis creó grandes oportunidades, y nuevas especies evolucionaron con nuevos hábitos y hábitats. Las corrientes originadas en los polos provocaron crecientes diferencias de temperatura entre las capas oceánicas que alcanzaron su máximo cerca del ecuador. Esto creó una gama más amplia de condiciones que sustentaron una rica variedad de especies.

En un estudio de 2023, Aze y otros demostraron que, hace unos 15 millones de años, la distribución global de la diversidad de foraminíferos era más o menos la actual —mayor cerca del ecuador y va disminuyendo gradualmente hacia los polos—.

Futuro incierto

¿Qué nos dicen estos acontecimientos pasados sobre lo que cabe esperar de la diversidad de los foraminíferos —y de otras especies— en un planeta que hoy se calienta rápidamente?

En un estudio de 2023, Pearson y sus colegas utilizaron datos fósiles de foraminíferos para predecir el destino de la zona crepuscular del océano, una región situada entre 200 y 1.000 metros por debajo de la superficie. Calcularon que el suministro de alimentos que llega al centro de esta zona disminuirá más de un 20 % en un escenario de calentamiento moderado en el que el aumento medio de la temperatura global de la superficie se mantenga por debajo de los 2 grados Celsius, y disminuirá hasta un 70 % en el improbable caso de que las temperaturas aumenten 6 grados Celsius para 2100. Esto se debe a que el calentamiento aumenta la velocidad de descomposición de los restos orgánicos que caen, de modo que una menor cantidad de ellos llega a la zona crepuscular.

Esto podría causar estragos en esta vasta pero poco estudiada parte del mundo que proporciona un hábitat crucial a muchos animales marinos que bucean en busca de presas, así como a especies únicas como el pez linterna que desciende allí durante el día.

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Según Aze, los organismos ya están desplazando sus áreas de distribución hacia los polos en respuesta al calentamiento global y, de paso, los científicos han observado una disminución de la diversidad de foraminíferos en torno al ecuador. “Es probable que esta tendencia aumente”, afirma.

Aunque algunas especies pueden encontrar refugio temporal desplazándose hacia los polos, el ritmo del cambio climático puede ser demasiado rápido para muchas. Un estudio de sobre las tendencias de los foraminíferos de 2024 reveló que su abundancia ha disminuido casi un 25 % en los últimos 80 años.

Esto podría ser una mala señal para la biodiversidad de otros grupos de criaturas, que a menudo siguen las tendencias de los foraminíferos. Dado que los foraminíferos como grupo se recuperaron de varias extinciones masivas, es muy poco probable que desaparezcan, afirma Fraass. Pero la recuperación puede llevar mucho tiempo, y la implicación de la humanidad hace especialmente difícil predecir el futuro próximo. O como dice Lowery: “Vuelve a preguntarme dentro de un par de miles de años”.

Artículo traducido por Debbie Ponchner