La dinámica del paisaje determina la evolución de la biodiversidad
El movimiento de los ríos, las montañas, los océanos y los nutrientes de los sedimentos a escala geológica son los principales impulsores de la biodiversidad de la Tierra.
Así lo revela una nueva investigación publicada en la revista 'Nature' que también demuestra que la biodiversidad evoluciona a un ritmo similar al de las placas tectónicas, los lentos procesos geológicos que determinan la forma de los continentes, las montañas y los océanos.
"Se trata de un ritmo incomparablemente más lento que las actuales tasas de extinción causadas por la actividad humana", afirma en un comunicado el autor principal, el doctor Tristan Salles, de la Facultad de Geociencias de la Universidad de Sidney.
La investigación se remonta 500 millones de años atrás en la historia de la Tierra, hasta el periodo inmediatamente posterior a la explosión cámbrica de la vida, que estableció los principales tipos de especies de la vida moderna.
"La superficie de la Tierra es la piel viva de nuestro planeta. A lo largo del tiempo geológico, esta superficie evoluciona con ríos que fragmentan el paisaje en una gama de hábitats ambientalmente diversos --explica Salles--. Sin embargo, estos ríos no sólo esculpen cañones y forman valles, sino que desempeñan el papel de sistema circulatorio de la Tierra al ser los principales conductos de transferencia de nutrientes y sedimentos desde las fuentes (montañas) a los sumideros (océanos)".
"Aunque la ciencia moderna tiene un conocimiento cada vez mayor de la biodiversidad mundial, tendemos a verlo a través del prisma de unos conocimientos limitados --prosigue--. Es como mirar dentro de una casa desde una sola ventana y pensar que entendemos su arquitectura. Nuestro modelo conecta sistemas físicos, químicos y biológicos a lo largo de 500 millones de años en trozos de cinco millones de años con una resolución de cinco kilómetros. Esto nos proporciona una comprensión sin precedentes de lo que ha impulsado la forma y el momento de la diversidad de especies", destaca.
El descubrimiento en 1994 de la antigua especie de pino Wollemi en un valle aislado de las Montañas Azules, al oeste de Sidney, nos permite vislumbrar el papel holístico que desempeñan el tiempo, la geología, la hidrología, el clima y la genética en la biodiversidad y la supervivencia de las especies.
La idea de que los paisajes influyen en la trayectoria de la vida en la Tierra se remonta al naturalista y polímata alemán Alexander von Humboldt. Su obra inspiró a Charles Darwin y Alfred Wallace, que fueron los primeros en observar que los límites de las especies animales se corresponden con discontinuidades y gradientes paisajísticos.
"Si avanzamos casi 200 años, aún no sabemos cómo se ha formado la diversidad de la vida marina y terrestre en los últimos 540 millones de años --explica Beatriz Hadler Boggiani, estudiante de doctorado de la Universidad de Sídney--. Los patrones de biodiversidad están bien identificados a partir del registro fósil y los estudios genéticos. Sin embargo, muchos aspectos de esta evolución siguen siendo enigmáticos, como el retraso de 100 millones de años entre la expansión de las plantas en los continentes y la rápida diversificación de la vida marina".
En una investigación pionera, un equipo de científicos -de la Universidad de Sidney, el ISTerre del CNRS francés y la Universidad de Grenoble Alpes- ha propuesto una teoría unificada que conecta la evolución de la vida en los ámbitos marino y terrestre con los pulsos sedimentarios controlados por los paisajes del pasado.
"Dado que la evolución de la superficie terrestre está determinada por la interacción entre la geosfera y la atmósfera, la Tierra registra sus interacciones acumulativas y, por tanto, debería proporcionar el contexto en el que evoluciona la biodiversidad", explica Laurent Husson, de la Universidad de Grenoble Alpes.
En lugar de considerar piezas aisladas del rompecabezas medioambiental de forma independiente, el equipo desarrolló un modelo que las combina y simula a alta resolución el efecto compuesto de estas fuerzas. "Mediante la calibración de esta memoria física grabada en la piel de la Tierra con la genética, los fósiles, el clima, la hidrología y la tectónica hemos investigado nuestra hipótesis", apunta Salles.
Utilizando un código científico de código abierto publicado por el equipo en Science en marzo, la simulación detallada se calibró utilizando información moderna sobre las elevaciones del paisaje, los índices de erosión, las principales aguas fluviales y el transporte geológico de sedimentos (conocido como flujo de sedimentos).
Esto permitió al equipo evaluar sus predicciones a lo largo de 500 millones de años utilizando una combinación de indicadores geoquímicos y probando diferentes reconstrucciones tectónicas y climáticas. A continuación, los geocientíficos compararon los pulsos de sedimentos previstos con la evolución de la vida en los ámbitos marino y terrestre obtenida a partir de una recopilación de datos paleontológicos.
"En pocas palabras, reconstruimos las formas del relieve terrestre a lo largo de la era Fanerozoica, que comenzó hace 540 millones de años, y observamos las correlaciones entre la evolución de las redes fluviales, las transferencias de sedimentos y la distribución conocida de las familias marinas y vegetales", destaca Manon Lorcery, estudiante de doctorado de la Universidad de Grenoble.
Al comparar el flujo de sedimentos previsto hacia los océanos con la biodiversidad marina, el análisis muestra una fuerte correlación positiva. En tierra, los autores diseñaron un modelo que integraba la cubierta sedimentaria y la variabilidad del paisaje para describir la capacidad de éste de albergar diversas especies. También en este caso, hallaron una sorprendente correlación entre su proxy y la diversificación de las plantas en los últimos 450 millones de años.
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