El clima del Paleozoico

Nº 13 - Septiembre del 2003
El clima del Paleozoico
Antón Uriarte
Departamento de Geografía
Universidad del País Vasco
http://homepage.mac.com/uriarte
La evolución de la vida se aceleró en los océanos hace unos 540 millones de años. Casi abruptamente se
multiplicó el número de especies. Los seres que vivían en el mar aumentaron de tamaño y se modificaron sus
formas corporales. A diferencia de los animales anteriores, pequeños y de cuerpos blandos —rápidamente
descompuestos por las bacterias marinas y desaparecidos sin dejar rastro— las nuevas especies desarrollaron
caparazones y esqueletos calcáreos, duros, que han permitido en muchas partes su conservación fosilizada,
insertos en los estratos de rocas sedimentarias.
Figura 1. Eras y periodos en que se divide el eón Fanerozoico, del griego “zoe” (vida), y “faneros” (que se hace visible). La
abundancia de fósiles permite construir una escala geológica detallada de los últimos 544 millones de años. A la derecha, evolución
estimada de la temperatura media superficial. En la zona rosa la temperatura ha sido superior a la actual (15ºC) y en la zona azul ha
sido menor. Solamente hubo glaciaciones al final del período Ordovícico, al final del Carbonífero y durante el Cuaternario.
El clima en una geografía muy diferente
Las razones del estallido de vida oceánica, la llamada “explosión cámbrica”, recogida en unos pocos
yacimientos ricos en fósiles, como el de Burgess Shale, en Canadá, permanecen aún oscuras. Algunos
paleontólogos creen que esta aceleración evolutiva de la vida terrestre fue provocada por fuertes y rápidos
cambios en la geografía de mares y continentes, lo que motivó variaciones drásticas en las corrientes
oceánicas y en la temperatura y salinidad de las aguas.
También se especula con la idea de que, debido a cambios tectónicos que afectan a los ritmos de erosión y a la
salida de aguas termales internas portadoras de elementos químicos en solución, se registrase por aquel
entonces una drástica modificación de la ratio magnesio/calcio en el agua marina. Según esta teoría, a
comienzos del Cámbrico esta ratio disminuyó y el agua marina llegó a tener una concentración de calcio
suficientemente grande para facilitar la eclosión de los animales calcáreos, con esqueletos duros.
Hace unos 500 Ma, a principios del Paleozoico, casi todos las tierras emergidas se situaban en el hemisferio
austral, mientras que el hemisferio septentrional, a diferencia de lo que ocurre hoy día, era esencialmente
oceánico. Más allá de los 30°N todo era agua.
Figura 2. La Tierra en el período Cámbrico, hace unos 500 millones de años. Aparecen en los mares los primeros animales grandes
(la "explosión cámbrica"). Las tierras emergidas se sitúan casi todas en el hemisferio sur. Un continente domina en extensión a
todos los demás: Gondwana, que reúne tierras de Sudamérica, África, Arabia, India, Antártida y Australia.
De entre los continentes emergidos el más importante era el gran supercontinente denominado Gondwana,
con una extensión mucho mayor que la de todos los demás. Gondwana se extendía desde el Ecuador hasta el
Polo Sur.
Del clima general de la primera parte del Paleozoico (el Cámbrico y casi todo el Ordovícico) poco se puede
decir. Todavía la vida vegetal y animal terrestre no había evolucionado lo suficiente para dejarnos una buena
información en el registro fósil continental. Se sabe que las tierras emergidas estaban pobladas por algunas
especies de cianobacterias y algas de agua dulce, pero todavía no por plantas. Con unos mares más extensos
que los actuales, el clima general debió ser más oceánico y templado, con menos oscilaciones estacionales.
Pero a finales del Ordovícico y principios del Silúrico, entre hace unos 450 y 430 millones de años tuvo lugar
una glaciación en las latitudes australes de Gondwana, y la diversidad animal oceánica (equinodermos,
trilobites, nautiloideos, etc.) se vio muy afectada. Se produjo entonces la primera gran extinción biológica.
Huellas de esta glaciación del Ordovícico son visibles hoy en la superficie del Sahara. El desierto estuvo
cubierto entonces por un espeso manto de hielo de más de 8 millones de km2 de superficie. En rocas
ordovícicas, desde el macizo de Hoggar hasta las costas atlánticas de Mauritania, aparecen aún hoy huellas de
largos surcos y ranuras como las que dejan los glaciares al avanzar y erosionar su lecho. También existen al
pie del macizo de Hoggar típicos valles glaciares en forma de U, rocas pulimentadas y drumlins —colinas bajas
de formas alargadas—, características de un relieve formado por una antigua erosión glacial.
Debió ocurrir que el movimiento de las placas colocó durante unos cientos de millones de años a lo que es hoy
la Amazonia y el norte de África —que formaban parte de Gondwana y eran entonces tierras adyacentes— en
las cercanías del Polo Sur geográfico, en condiciones climáticas favorables para la acumulación de hielo. Aparte
de la baja insolación, el mar no quedaba lejos, por lo que no faltaba el suministro suficiente de humedad para
que las precipitaciones invernales de nieve fuesen intensas.
La mayor paradoja de esta glaciación del Ordovícico es que la concentración de CO2 durante aquel período era
muy superior a la actual. Por eso parece que fueron los factores geográficos, y no la composición química del
aire, los que debieron tener más importancia en su desencadenamiento.
Las plantas colonizan los continentes y afectan al clima
Después del episodio glacial del Ordovícico, las temperaturas se elevaron de nuevo y se mantuvieron cálidas
durante el Silúrico, el Devónico y casi todo el Carbonífero, hasta hace unos 300 Ma. El calor, la humedad y una
atmósfera rica en CO2 facilitaron el desarrollo evolutivo y la colonización de los continentes por parte de la
vegetación.
Al principio de este largo período cálido, a mediados del Silúrico, hace unos 420 millones de años, ocurrió un
fenómeno biológico fundamental: aparecieron las plantas vasculares.
Las plantas vasculares son las plantas que hoy conocemos, con tallos rígidos y tejidos conductores hechos con
una sustancia orgánica, la lignina, que les da el soporte estructural necesario para poder crecer en vertical. La
lignina, parte esencial de la fibra vegetal, es bastante resistente a la degradación y a la oxidación, y el largo
lapso que transcurrió entre su aparición y la evolución de los hongos capaces de descomponerla, permitió que
grandes cantidades de esta materia orgánica quedasen enterradas y preservadas bajo otros sedimentos.
Durante todo el Devónico y el Carbonífero inferior, desde hace unos 400 Ma hasta hace unos 300 Ma, las
plantas vasculares siguieron colonizando todos los continentes y surgieron nuevas y abundantes especies
vegetales.
El clima cálido y húmedo facilitó la aparición de bosques de árboles grandes y de ciclo rápido, que al caer y ser
arrastrados por el agua aportaban a los suelos marismáticos y a los fondos pantanosos grandes cantidades del
carbono orgánico contenido en la lignina. No había suficiente oxígeno disuelto en el agua para oxidarlo todo, ni
bacterias aeróbicas suficientes para llevar a cabo esa labor de descomposición. En marjales y marismas
costeras, y en extensos humedales del interior, el enterramiento de materia orgánica fue un proceso continuo
y con el paso del tiempo, acababa convertida en la roca más característica del Carbonífero: el carbón.
Figura 3. La Tierra en el Devónico, hace 400 millones de años. Gondwana seguía siendo el continente mayor. Euramérica era el
resultado de la fusión de Laurentia (Norteamérica) y Báltica (Escandinavia). Las plantas vasculares colonizaban ya todos los
continentes.
Hace unos 300 millones de años, al haber sido ya secuestrado en los sedimentos enterrados una enorme
cantidad de carbono orgánico procedente del CO2 atmosférico, los niveles de este gas invernadero
disminuyeron hasta un nivel semejante al actual. El clima se enfrió, y hacia finales del Carbonífero y principios
del Pérmico se entró en un nuevo período glacial, en las que un manto de hielo en las latitudes australes de
Gondwana, esta vez centrado en lo que es hoy Sudáfrica, crecía y se encogía en fases sucesivas.
La catástrofe final del Permo-Trías
Pero lo peor ocurrió hace unos 245 millones de años, en la transición del Paleozoico al Mesozoico, la catástrofe
P/T, así llamada por haber tenido lugar entre el Pérmico, último período del Paleozoico, y el Triásico, primer
período del Mesozoico. Entonces tuvo lugar uno de los desastres ecológicos más duros que ha sufrido el
planeta (The Great Dying). Desaparecieron en unos pocos miles de años el 85 % de las especies marinas,
entre ellas los trilobites, y el 70 % de los vertebrados terrestres. Hasta los insectos se extinguieron casi por
completo. En el reino vegetal, el colapso de la productividad biológica en los mares ocurrió en paralelo con el
desastre ecológico en los continentes. Las teorías sobre las causas de la catástrofe son variadas, pero las más
tenidas en cuenta son dos: el choque de un asteroide y las erupciones volcánicas masivas (la misma
controversia existe para la catástrofe posterior K/T, en la transición del Mesozoico al Cenozoico, hace 65
millones de años).
La hipótesis de la caída de un bólido extraterrestre es avalada por la rapidez con la que al parecer se produjo
el desastre, que algunos especialistas del período, tras un estudio detallado del límite estratigráfico al que
llegan cientos de especies marinas que comprenden peces y foraminíferos, reducen incluso a un único y fatal
día. También trazas de helio, neón y argón, encontradas dentro de moléculas de fulerenos (moléculas esféricas
de origen extraterrestre compuestas por decenas o centenas de átomos de carbono), tienen una composición
isotópica semejante a la encontrada en muestras de esos gases contenidos en meteoritos.
La otra teoría es que la extinción biológica la produjese un brusco cambio climático motivado por las masivas
erupciones volcánicas que acontecieron en Siberia. Enormes extensiones de plataformas basálticas (Siberian
Traps) datan de esta época. Por las grietas de la corteza terrestre, junto a las gigantescas coladas de lava, se
habrían escapado gases magmáticos que habrían afectado a la composición química de la atmósfera. Los
efectos desastrosos pudieron ser de diferentes tipos. Los compuestos de azufre y de carbono, combinados con
el vapor de agua atmosférico, pudieron provocar lluvias de ácido sulfúrico y carbónico que envenenasen la
vegetación marina y continental.
Además, las erupciones volcánicas pudieron provocar cambios térmicos violentos difíciles de soportar. Una
secuencia posible, sería la siguiente. Al principio el clima se enfriaría bruscamente debido a la oscuridad
provocada por el polvo y por las nubes sulfatadas, producto del SO2 volcánico. Seguidamente, tras la
sedimentación de estas partículas de polvo, de sulfatos y demás aerosoles, la atmósfera se aclararía y se
registraría un calentamiento brusco, debido al efecto invernadero causado por la alta cantidad de CO2,
también arrojado por los volcanes, el cual permanecía en el aire durante mucho más tiempo todavía. La
descongelación de vastas extensiones de permafrost en Siberia pudo además añadir metano a la atmósfera,
reforzando el efecto invernadero. Sea como fuere, la Era Primaria acabó de forma catastrófica y dio paso a la
Era Secundaria y, con ella, al tiempo de los dinosaurios, que durante millones de años gozaron de un clima
menos sobresaltado.
Referencias:
Becker L. et al., 2001, Impact event at the Permian-Triassic boundary: evidence from extraterrestrial noble
gases in fullerenes, Science, 291, 1530-1534
Dickson J. 2002, Fossil echinoderms as monitor of the Mg/Ca ratio of Phanerozoic oceans, Science, 298,
1222-1224
Dorritie D. 2002, Consequences of Siberian traps volcanism, Science, 297, 1808-1809
Kirschvink J. et al. 1977, Evidence for a Large-Scale Reorganization of Early Cambrian Continental Masses by
Inertial Interchange True Polar Wander, Science, 277, 541
Reichow M. et al., 2002, 40Ar/39Ar dates from the West Siberian Basin: Siberian Flood Basalt Province
doubled, Science, 296, 1846-1850
Ward P.D. et al., 2000, Altered river morphology in South Africa related to the Permian-Triassic, Science,
289, 1740-1743
[email protected]
© Meteored.com