Abriendo conchas marinas para revelar los secretos del clima Understand article

Por Anne Korn. Las conchas marinas son mucho más que tan solo objetos bonitos: también ayudan a los científicos a reconstruir el pasado del clima.

Las conchas – el armazón protector de los moluscos marinos –tienen mucho en común con los árboles. Cuando los moluscos crecen, sus conchas también lo hacen con ellos, desarrollando en ellas un patrón similar al de los anillos de los árboles. En las conchas, estos anillos de llaman incrementos o estrías de crecimiento y almacenan información sobre el ambiente en el cuál creció el organismo. Además, como los árboles, los moluscos pueden vivir durante mucho tiempo, de manera que la información climática contenida en sus conchas abarca muchos años.

La almeja de aguas oceánicas (Arctica islandica), por ejemplo, puede vivir hasta 500 años. En general, los bivalvos han habitado los océanos durante más de 500 millones de años y se han fosilizado formando rocas sedimentarias.

Bernd Schöne analizando una
concha con una lupa

Imagen cortesía de Bernd
Schöne

Bernd Schöne, un paleontólogo de la Universidad de Maguncia, Alemania, está especializado en la esclerocronología de moluscos (es decir, la investigación de los anillos de crecimiento de las conchas), una disciplina científica relativamente joven que utiliza métodos similares a los empleados en el estudio de los anillos de los árboles. Bernd, que lleva 15 años estudiando conchas, se refiere a ellas como un “exclusivo archivo climático”. “La manera en que las conchas crecen varía dependiendo de condiciones ambientales como la temperatura, la disponibilidad de alimento y las condiciones del agua,” explica el científico. “De manera que el estudio de las conchas nos da indicios sobre las condiciones climáticas que se dieron en el pasado.”

Reconstruyendo cambios ambientales

Como los dientes o los huesos, las conchas son materiales compuestos formados por carbonato de calcio (CaCO3) y grandes moléculas orgánicas (polímeros) como proteínas. El carbonato de calcio es esa sustancia inorgánica que se acumula en forma de cal en nuestras lavadoras y hervidores de agua. En las conchas, está presente en forma de cristales de calcita o aragonito que los moluscos moldean y unen utilizando los polímeros orgánicos. A medida que van creciendo, los moluscos bivalvos añaden a sus conchas nuevas capas de esta mezcla de carbonato de calcio y polímeros.

Sin embargo, este crecimiento de las conchas no es continuo. “Cuando los moluscos se enfrentan a un suministro limitado de alimentos o a cambios en la calidad o temperatura del agua, el crecimiento de la concha se ralentiza formando una línea,” explica Bernd. “Cuando las condiciones mejoran, la concha vuelve a crecer.” El resultado es un patrón regular que combina líneas de crecimiento (debidas al crecimiento lento) e incrementos o estrías  (debidas al crecimiento rápido), que puede ser usado a modo de calendario para reconstruir y datar los cambios ambientales. Por ejemplo, cuando la fecha exacta de la muerte de un molusco es conocida, los científicos pueden contar hacia atrás en el tiempo para calcular la fecha de formación de las demás líneas.

Estructura del carbonato de
calcio

Imagen cortesía de Nicola Graf

Otro modo de deducir los cambios climáticos a partir del estudio de conchas, es analizar su composición química. El oxígeno se compone de tres formas o isótopos estables: oxígeno-16, oxígeno-17 y oxígeno-18, en función del número de neutrones presentes en el núcleo. En agua fría, la proporción de oxígeno-18 en relación al oxígeno-16 es mayor que en agua caliente. Además, el oxígeno-18 es más fácilmente incorporable a las conchas que el oxígeno-16. Analizando la abundancia o el cociente de los diferentes isótopos de oxígeno en una concha, los científicos pueden determinar cuáles fueron las temperaturas del agua en el momento en que éstas crecieron.

¿Pero cómo pueden los científicos saber cuándo sucedió esto? Lo hacen contando el número de estrías y líneas, del mismo modo que la edad de los árboles puede ser determinada contando sus anillos. Sin embargo, las conchas presentan una ventaja con respecto a los árboles: las conchas forman anillos diarios en lugar de anillos anuales como los árboles. Esto puede dar una visión mucho más detallada sobre las condiciones que influenciaron su crecimiento. Debido a que los distintos ejemplares de una misma especie almacenan información sobre las condiciones ambientales del mismo modo, sus archivos individuales se pueden combinar para establecer una cronología general y unificadora de eventos climáticos. Este calendario no solo puede ayudar a hacer otros estudios ambientales más precisos, si no que además, se puede extender su aplicabilidad hacia atrás en el tiempo, hasta mucho antes de que el hombre comenzara a recopilar información climática.

Usando conchas como registros, Bernd y su equipo han sido capaces de reconstruir la historia climática de la región del Atlántico Norte de los últimos 500 años. Más concretamente, constataron que la temperatura de Mar del Norte se ha incrementado en un grado centígrado en los últimos 150 años. Más ampliamente, Bernd utilizó especímenes de Arctica islandica para medir cómo los niveles de dióxido de carbono y las temperaturas del agua cambiaron en los océanos del mundo hace miles de años, encontrando claras evidencias de eventos meteorológicos extremos como la Pequeña Edad de Hielo (1300- 1850), y de fenómenos meteorológicos recurrentes como El Niño.  

¿Qué depara el futuro para los moluscos?

Un espécimen de berberecho
Clinocardium nuttallii, con
sus líneas de crecimiento
más obvias indicadas,
sugiriendo una edad de tres
años

Imagen cortesía de
www.asnailsodyssey.com

Los moluscos nos pueden ayudar a reconstruir la historia climática, pero ¿pueden también hacer predicciones sobre los futuros cambios del clima? Bernd señala que las predicciones climáticas son del dominio de los climatólogos, pero que el estudio del crecimiento pasado de las conchas puede ayudar a predecir cómo los cambios climáticos del presente y el futuro afectarían a los moluscos. Debido a que el crecimiento de las conchas depende de condiciones ambientales específicas, Bernd alerta sobre cómo el cambio climático “podría tener efectos negativos en la habilidad de los animales para construir sus conchas”.

Por ejemplo, Bernd y sus colegas han encontrado una correlación entre el crecimiento de las conchas y la temperatura del agua. “Cada especie está adaptada a su propio rango de temperatura: el metabolismo de los animales es más eficaz dentro de dicho rango”.

La acidificación del océano – la reducción del pH oceánico causada por la disolución de dióxido de carbono atmosférico en el agua, es otra variable que podría afectar a los moluscos. “Actualmente el valor del pH oscila entre 7.9 y 8.0”, explica Bernd. “Durante el próximo siglo, podría reducirse de 0.1 a 0.3 unidades.” Si esta tendencia continuara durante varios siglos, el agua podría volverse más y más ácida, y algunas especies tendrían dificultades para poder formar sus conchas. “Esto no significa necesariamente que estos animales se vayan a extinguir,” dice Bernd. “Es demasiado pronto para saberlo, ya que los estudios sobre el efecto del pH sobre los moluscos son todavía escasos y parcialmente contradictorios.” No obstante el cambio climático podría favorecer a unas especies más que a otras.

A pesar de que los moluscos son muy sensibles a los cambios ambientales, se han aptado a todos los diferentes ambientes de la tierra (marinos, de agua dulce, terrestres) y son actualmente el segundo grupo más grande de invertebrados que existe. Algunos incluso viven en ambientes inusualmente ácidos, como áreas oceánicas volcánicas, y puede que alberguen información sobre cómo mitigar el efecto de la acidificación oceánica en el futuro.

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Resources

  • Visita la web de Tara Expeditions para acceder a actividades que hacer en clase para explicar las propiedades físico-químicas del océano.
  • El acuerdo internacional sobre el cambio climático alcanzado durante la COP21 (Diciembre de 2015) podría tener un impacto en la acidificación actual del océano.

Author(s)

Anne Korn es una comunicadora científica, una periodista y bloguera independiente. Escribe sobre ciencia, política, derechos civiles y cultura. Puedes encontrarla en Twitter: @morethanannie.


Review

Este artículo ayuda a los estudiantes a entender que los moluscos, como todo ser vivo, son organismos que interactúan constantemente con su entorno. Explica cómo se forman las conchas de los moluscos y cómo ésta información puede ser utilizada en la investigación climática (para entender sus causas y consecuencias). Los profesores de Educación Secundaria también pueden utilizar este artículo para iniciar el debate sobre la interacción entre los subsistemas de la tierra (biosfera, geosfera, hidrosfera y atmósfera). Otros posibles temas de discusión:

  • ¿Cómo ejemplifica esta área de investigación la interacción entre la biosfera, geosfera, hidrosfera y atmósfera?
  • Considerando el cambio climático actual: predice el cociente de oxígeno 16/18 en el agua oceánica. Explica tu razonamiento.
  • “Parece que los moluscos están aquí para quedarse, a pesar del cambio climático”. Discute esta frase de acuerdo con la perspectiva evolutiva de Charles Darwin.

Betina Lopes, Portugal




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