Un estudio revela cómo arrecifes antiguos ayudaron a regular el clima en la Tierra

Durante millones de años, los arrecifes de aguas poco profundas y otras plataformas marinas desempeñaron un papel clave en la regulación del clima terrestre. Un equipo internacional de científicos llevó a cabo una investigación en la que analizaron cómo estos entornos oceánicos contribuyeron a que el planeta pudiera recuperarse después de aumentos abruptos de dióxido de carbono en la atmósfera.

El trabajo, liderado por expertos de la Universidad de Sídney y la Université Grenoble Alpes, muestra que la cantidad y la ubicación de estas estructuras, y la acumulación de minerales específicos, influyen en la capacidad natural de la Tierra para mitigar los cambios que afectan el sistema climático. Lejos de ser solo escenarios pasivos, estos ambientes marinos intervinieron de forma activa en los mecanismos que regulan el ciclo del carbono.

La investigación utilizó herramientas digitales y modelos para rastrear cómo las variaciones en las condiciones ambientales y en la química de los océanos impactaron la biodiversidad marina y los procesos que permiten que el clima global se estabilice tras grandes alteraciones.

Cómo los cambios ambientales y químicos alteraron el ciclo del carbono

El trabajo identifica que la acumulación y depósito de carbonatos, que son compuestos químicos que contienen carbono y oxígeno, en aguas poco profundas osciló repetidamente entre dos etapas a lo largo de la historia geológica: períodos limitados por la habitabilidad (cuando las condiciones medioambientales frenaron el desarrollo de plataformas de carbonato, incluidos los arrecifes) y períodos limitados por la alcalinidad (cuando la química oceánica restringió la precipitación de carbonato de calcio).

Esta alternancia modificó cómo se reparten componentes esenciales, como el calcio y el carbonato, entre las aguas poco profundas y las regiones más profundas del océano. Esto tiene un efecto directo en la facilidad con la que los océanos ayudan a la Tierra a recuperarse y volver a la normalidad después de grandes cambios ambientales.

En el estudio se afirma que, en fases donde existieron extensas plataformas y arrecifes de carbonato, disminuyó el intercambio de compuestos químicos con el océano profundo. Esto debilitó la llamada “bomba biológica” oceánica, que es el proceso por el que organismos marinos retiran carbono de la atmósfera, y ralentizó la recuperación de la Tierra ante picos de dióxido de carbono.

Por el contrario, durante episodios en los que el espacio para el desarrollo de arrecifes colapsó debido a cambios tectónicos o al nivel del mar, los valores de calcio y alcalinidad aumentaron en el mar abierto. En esas etapas, el enterramiento de carbonato se trasladó a zonas profundas y creció la productividad de nannoplancton, pequeños organismos marinos que fabrican caparazones de carbonato de calcio.

Al depositarse en el fondo oceánico, estos restos no solo almacenaron carbono, sino que activaron un mecanismo de regulación mucho más eficiente. A diferencia de las plataformas superficiales, que son irregulares y dependen de los cambios en el nivel del mar, el océano profundo actúa como un amortiguador global integrado y flexible. Esto permitió neutralizar los excesos de dióxido de carbono con mayor rapidez, lo que acortó los tiempos de recuperación climática de cientos de miles a solo decenas de miles de años.

“Estos cambios alteran profundamente el equilibrio biogeoquímico”, sostuvo Laurent Husson (CNRS - UGA), coautor del estudio. Según los autores, la gran expansión de la vida planctónica coincidió precisamente con momentos en los que los arrecifes someros estuvieron “regulados hacia abajo” por el sistema. Tales variaciones modificaron la dinámica de la bomba biológica oceánica y la regulación del clima.

Cómo se estimó la evolución de los arrecifes y plataformas marinas

El equipo científico utilizó reconstrucciones detalladas de cómo cambiaron los continentes y el clima a lo largo del tiempo, junto con modelos matemáticos y físicos para calcular factores como la temperatura del mar, la salinidad, la profundidad y la extensión de las plataformas marinas. Mediante un modelo llamado BIOMOD2, los expertos simularon, a escala global y durante millones de años, qué regiones del planeta ofrecieron condiciones óptimas para la formación de depósitos de carbonato en aguas cálidas.

Los investigadores compararon estos mapas simulados de hábitats con registros fósiles de arrecifes antiguos y con datos de otras investigaciones sobre la cantidad de material acumulado en distintos períodos. Así pudieron estimar cuánta cantidad de carbonato generaron estos ambientes bajo las mejores condiciones ambientales, tomando en cuenta también los límites impuestos por la química del océano, según la disponibilidad de calcio y bicarbonato en diferentes épocas, con datos obtenidos de fuentes como ríos o zonas hidrotermales.

La investigación calculó que el potencial de productividad de estos depósitos tuvo sus mayores picos en el Triásico, el Jurásico tardío y el Cretácico, con una capacidad teórica de hasta 8 gigatoneladas anuales, aunque la acumulación real estuvo a menudo limitada por la disponibilidad de nutrientes químicos en el océano. Estos valores varían según el espacio marino disponible y la presencia de los iones necesarios en el agua. Según el estudio, estos resultados coinciden con la tendencia observada en otros análisis independientes sobre la cantidad de rocas carbonatadas formadas y fósiles hallados.

“Los arrecifes no solo respondieron al cambio climático, ayudaron a marcar el ritmo de la recuperación”, afirmó Tristan Salles, autor principal del estudio, en un comunicado oficial.

Consecuencias para la vida marina y los ciclos de carbono

Una de las conclusiones de los autores señala que los ciclos alternantes de dominancia de plataformas someras (arrecífales) y de entornos profundos para el depósito de carbonatos modificaron la eficiencia con la que el océano logra amortiguar cambios en la concentración de dióxido de carbono atmosférico. Durante los intervalos en los que la acumulación de carbonatos ocurrió preferentemente en mares profundos, la capacidad de recuperación ante perturbaciones se aceleró y los periodos de impacto climático se acortaron.

“La alternancia no es meramente un mecanismo para cambiar el lugar de deposición de carbonato entre las plataformas y el mar profundo. En cambio, representa un proceso regulador fundamental que modula el clima de la Tierra”, describieron los autores del estudio, quienes además destacaron que estos cambios definieron las vías evolutivas del nannoplancton y de otros organismos calcificadores.

El análisis propone que, ante la actual disminución rápida de los arrecifes modernos por calentamiento y acidificación del océano, podría producirse una transición hacia un régimen donde predomine el entierro de carbonato en el océano profundo, lo que alternaría el balance natural. No obstante, advierte el trabajo, las especies que permiten estos procesos, incluidos muchos organismos planctónicos, enfrentan amenazas críticas por la acidificación y el incremento de dióxido de carbono atmosférico, lo que podría impedir que el sistema natural amortigüe esas alteraciones en escalas temporales humanas.

Sobre la eventual recuperación climática, Salles advirtió: “Desde nuestra perspectiva de los últimos 250 millones de años, sabemos que el sistema terrestre acabará recuperándose de la enorme perturbación del carbono en la que nos encontramos. Sin embargo, esta recuperación no ocurrirá en escalas de tiempo humanas. Nuestro estudio demuestra que la recuperación geológica requiere de miles a cientos de miles de años”.