News | 01 Julio 2021

¿Qué nos cuentan los sedimentos del fondo del mar sobre el clima de la Tierra?

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Los lodos que se van depositando lentamente al fondo de los mares y océanos son archivos que preservan también mucha información sobre la evolución del clima y de los océanos a lo largo del tiempo.

Los sedimentos de los fondos marinos son como una especie de libro que nos cuenta cosas sobre la evolución del clima en el pasado / ICM-CSIC
Los sedimentos de los fondos marinos son como una especie de libro que nos cuenta cosas sobre la evolución del clima en el pasado / ICM-CSIC

¿Sabías que los sedimentos de los fondos marinos son como una especie de libro que nos cuenta cosas sobre la evolución del clima en el pasado? Del mismo modo que los anillos de los árboles nos proporcionan información sobre la pluviosidad, sequía y otras condiciones ambientales del pasado, los lodos que se van depositando lentamente al fondo de los mares y océanos son archivos que preservan también mucha información sobre la evolución del clima y de los océanos a lo largo del tiempo.

Esta información registrada en los sedimentos marinos, sin embargo, no es fácil de leer; ya que está codificada de múltiples maneras, como por ejemplo en forma de relaciones de elementos químicos, de moléculas orgánicas o de relaciones isotópicas, tanto del propio sedimento marino como de determinados fósiles de organismos que encontramos a menudo en el mismo.

La codificación a través de determinadas moléculas orgánicas, los llamados biomarcadores moleculares, nos proporciona información, por ejemplo, sobre la temperatura superficial del agua del mar en el pasado. En este caso en concreto se estudian unos compuestos llamados alquenonas que son sintetizados en las capas más superficiales de la columna de agua por las haptofitas, un grupo de algas unicelulares que forman parte del fitoplancton.

En aguas más calientes, estas algas producen más alquenonas con dobles enlaces, mientras que, en aguas más frías, producen más alquenonas con tres dobles enlaces. Estos compuestos son muy resistentes a la degradación y, cuando las algas mueren, caen a través de la columna de agua y van acumulándose en los sedimentos del lecho marino.

El análisis de estos compuestos en los sedimentos marinos permite reconstruir la temperatura de las aguas superficiales en el momento en el que las haptofitas vivieron y los sintetizaron. Por ello, esta relación de compuestos es uno de los 'paleotermómetros' más ampliamente empleados en los estudios paleoceanográficos

Los fósiles marinos también hablan de los océanos del pasado

En cuanto a fósiles que a menudo encontramos en los sedimentos marinos, uno de los más interesantes para las reconstrucciones paleoceanográficas son los foraminíferos, que son organismos unicelulares que forman conchas de carbonato cálcico.

La relación entre el magnesio y el calcio de estas cáscaras también se utiliza como paleotermómetro, mientras que la relación entre los diferentes isótopos de oxígeno se utiliza normalmente para establecer el marco temporal, es decir, para tener una primera aproximación de la edad del sedimento estudiado. Para afinar más en las dataciones, estos foraminíferos también se pueden datar mediante carbono 14, un isótopo radiactivo del carbono muy empleado también en dataciones arqueológicas.

En el Institut de Ciències del Mar (ICM), en el seno del Grupo de Biogeoquímica Marina, Atmósfera y Clima, se estudian estos registros sedimentarios para la realización de paleoreconstrucciones. En cuanto a zonas de estudio, en el pasado, los investigadores y las investigadoras se han centrado principalmente en los océanos Pacífico y Austral, sobre todo por el papel que desempeñan en la regulación de las concentraciones de dióxido de carbono de la atmósfera. Sin embargo, más recientemente se están realizando reconstrucciones del Mediterráneo a diferentes escalas temporales.

En el Mediterráneo Central, en el Estrecho de Sicilia, por ejemplo, el equipo científico ha generado recientemente un registro de más de un millón de años basándose en biomarcadores moleculares donde, entre otros parámetros, se han reconstruido los cambios en la temperatura superficial marina con el paleotermómetro de las alquenonas comentado anteriormente.

Este registro es totalmente pionero, ya que los otros que se han publicado hasta ahora utilizando este mismo método para el Mediterráneo tan solo cubren los últimos 250,000 años. Concretamente, en este nuevo registro se observan claramente las oscilaciones térmicas asociadas con las alternancias características entre periodos fríos (glaciales) y calientes (interglaciales) que han dominado la Tierra durante los últimos millones de años, con periodicidades de entre 41,000 años antiguamente y de 100,000 años más recientemente.

Adicionalmente, este mismo grupo de investigación está trabajando en el desarrollo de nuevos métodos para reconstruir otros parámetros importantes como por ejemplo los niveles de acidez (pH) y de oxígeno disuelto en el agua de mar, o la concentración de nutrientes. En cuanto al pH, en colaboración con investigadores de la Facultad de Geología de la Universidad de Barcelona (UB), se está poniendo a punto el análisis preciso de la relación de isótopos de boro de las cáscaras de los foraminíferos y, en relación con los niveles de oxígeno, se está trabajando con una serie de compuestos orgánicos que se degradan de manera diferente según la cantidad de oxígeno disponible.

Finalmente, en cuanto a los nutrientes, se están estudiando otro tipo de archivos climáticos marinos muy prometedores, los corales de agua fría. Estos corales presentan un crecimiento muy lento, y en su esqueleto también se preserva un registro de cambios medioambientales. A través de experimentos en acuarios en la Zona de Acuarios y Cámaras Experimentales del ICM se está evaluando, por ejemplo, si el análisis del fósforo del esqueleto de los corales permitiría reconstruir las concentraciones de fosfato (un nutriente esencial para el fitoplancton) en el agua de mar en el pasado.