Grandes extinciones y cambios climáticos causados por volcanes

Nuestra especie estuvo a punto de desaparecer del planeta hace 74 000 años por culpa de un volcán. La “madre” Tierra mantiene un pulso constante con la vida.

Volcán en erupción
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En 1982, los vulcanólogos Christopher G. Newhall y Stephen Self idearon una escala logarítmica con la que querían indicar la violencia de una erupción, similar a la escala de Ritcher para los terremotos. Así nació el Índice de Explosividad Volcánica (IEV), que tiene valores del 0 al 8. Violentísimas erupciones, como la del Krakatoa o la de Tambora, solo han llegado a un valor de 7. Un documental de la BBC británica indicó que un IEV de valor 8 ocurriría solo en caso de que la erupción la generara un supervolcán. La palabra gustó tanto a los geólogos que la han incorporado a su terminología. Una supererupción es el peligro geológico definitivo, y sabemos que las hubo en el pasado. Hagamos un breve esbozo de algunas.

Para ello, vamos a ir un poco atrás en el tiempo, una verdadera minucia en términos geológicos, y un gran cataclismo en todos los demás. El volcán se llama Taupo y está en Nueva Zelanda. Es el año 180 de nuestra era. Allí, y entonces, se produjo la más violenta erupción conocida.

La más violenta de todas desde los parámetros geológicos. No es la mayor en términos de magnitud, pero sí de intensidad. Las coladas piroclásticas –esas nubes ardientes que lo arrasan todo a su paso– que explotaron en el año 180 llevaban la inconcebible velocidad de 800 kilómetros por hora. Emitió un volumen de materiales de 15 kilómetros cúbicos en 15 minutos. Es decir, 20 millones de metros cúbicos por segundo. Es difícil imaginar algo así.

En total, la erupción expulsó entre 120 y 150 kilómetros cúbicos de material y supone uno de los mayores episodios volcánicos en los últimos 5000 años. Por supuesto, el Taupo es un supervolcán, y el IEV de aquella explosión está en un valor de 8, o ligeramente por encima. El volcán está debajo de un lago –también llamado Taupo– porque sus erupciones fueron tan violentas que no se ha podido formar un estratovolcán.

Un supervolcán es la forma que tiene la Tierra de cometer asesinatos en masa. La mayor crisis que han padecido los animales no es ni mucho menos el actual cambio climático. Tampoco lo fue cuando el famoso meteorito acabó con casi todos los dinosaurios, del que todo el mundo habla en redes sociales de manera demasiado jocosa y diletante –cuando fue una catástrofe absolutamente espantosa–. Y es que hay que recordar que las aves se salvaron, y son dinosaurios, como sabe cualquier aficionado a la paleontología.

En realidad, la mayor crisis para los seres vivos que denominamos genéricamente animales se produjo a finales del lejano Pérmico.

Vayamos hacia atrás, hasta ese misterioso periodo, hace entre 298,9 millones de años y 251,9 millones de años. Por entonces, las tierras emergidas se unieron en un único supercontinente denominado Pangea. Este presentaba un entrante que se abría hacia el este y estaba rodeado por el gran océano Pantalasa, en el que se diferenciaba un mar más pequeño, el Paleo-Tetis, que cubrió parte de lo que en la actualidad es Europa meridional y central.

Semejante extensión generó un clima cálido y seco, típicamente continental. En el interior de las regiones tropicales y subtropicales de Pangea se desarrollaron extensísimos desiertos. Asimismo, su génesis redujo áreas costeras productivas y ecológicamente diversas. Desaparecieron los ambientes acuáticos poco profundos y muchos organismos, anteriormente protegidos en las plataformas continentales, se vieron expuestos a una mayor volatilidad ambiental y a los monzones estacionales.

Todo este proceso implicó, obviamente, la desaparición de muy diversos seres vivos. Pero, en líneas generales, las cosas iban muy bien para la vida. Por ejemplo, los arrecifes habían formado extensos sistemas subacuáticos que albergaban una rica biodiversidad, tal como ocurre hoy en día. Los principales constructores de entonces eran los corales rugosos y tabulados. Asimismo, en los mares de Pantalasa nadaban extraños peces, como el Helicoprion, con dientes en espiral alojados en la mandíbula inferior. También había petalodontiformes –unos peces cartilaginosos de cuerpo bulboso y dientes aplanados– y peces de esqueleto óseo de aletas radiadas, como los platisómidos.

En la superficie de Pangea, la vida bullía igualmente. Las marismas y ambientes pantanosos estaban pobladas por helechos, pteridospermas y licófitas, un tipo de plantas vasculares. En las áreas más secas del interior, abundaban cícadas, ginkos, gnetofitas y protoangiospermas –las precursoras de las plantas con flores–. En cuanto a los vertebrados terrestres, el Pérmico está aderezado por una rica amalgama de reptiles muy llamativos, como si procedieran de un mundo alienígena.

Viajemos ahora a las últimas etapas de ese periodo, para ver qué sucedió. Al final de la época Guadalupiense –hace entre 272,3 millones de años y 259,8 millones de años– tiene lugar una crisis: la extinción de finales del Capitaniense.

Se cree que fue provocada por una o más erupciones de los traps de Emeishan –enormes apilamientos de coladas volcánicas de roca basáltica, cuyos bordes tienen un perfil escalonado–, que libe raron una gran cantidad de dióxido de carbono y dióxido de azufre en la estratosfera, a consecuencia de una intensa actividad volcánica y los cambios climáticos asociados. Este es un primer indicio de que el manto terrestre estaba en una fase que terminaría por liberar enormes cantidades de magma.

Tras el Guadalupiense vino el Lopingiense, la última época geológica del Pérmico. Se inició hace 259,1 millones de años y tuvo una duración de unos 7 millones de años. El último piso geológico del Lopingiense se denomina Changhsingiense –hace entre 254,14 millones de años y 251,9 millones de años–. El Changiense alberga los 2 últimos años del Pérmico. Es en este intervalo cuando tiene lugar la peor extinción de la vida animal.

Sorprendentemente, los vertebrados de Pangea tenían la misma diversidad a principios del Changhsingiense que a comienzos del Pérmico, con 39 familias encontradas en todo el mundo. Lejos quedaban ya los malos tiempos del Capitaniense. En los mares había peces paleonisciformes, anfibios y croniosúquidos –con aspecto parecido a los cocodrilos–.

Entre los vertebrados terrestres abundaban los herbívoros, como el Scutosaurus, los pequeños lagartos, como los Paliguana, los dicinodontes –robustos reptiles protegidos con distintos tipos de osteodermos–, como el Dicynodon, y los reptiles carnívoros gorgonópsidos, como el Inostrancevia, que eran los principales depredadores de entonces. Todo indica que los tetrápodos habían alcanzado altos niveles de complejidad, posiblemente tanto como las modernas comunidades de mamíferos.

Justo al final del Changhsingiense es cuando se produce un auténtico apocalipsis volcánico, en lo que hoy es Siberia. Ningún fenómeno geológico actual se parece remotamente a lo que ocurrió. Y fue consecuencia de la llegada de una pluma del manto, la mayor de las envolturas que constituyen el planeta.

El manto se encuentra entre la corteza rica en sílice en la que vivimos y el núcleo, denso y rico en hierro. Una combinación de calor y gravedad hace que fluya y experimente movimientos de convección de gran extensión. El flujo produce regiones del manto que están a temperaturas más altas que su entorno y de la que ascienden rocas muy calientes, pero aún sólidas, formando lo que se denomina una pluma.

Se cree que las plumas ascendentes se originan en la parte más baja del manto –un nivel que los geofísicos denominan D’’, a partir del calor emitido por el núcleo terrestre–. Tienen cabezas grandes y colas delgada, un poco como las setas. La cabeza, por su parte, sigue creciendo a medida que la pluma asciende hacia la corteza terrestre.

Cuando ha llegado a la parte superior del manto, en un viaje que le ha llevado unos 20 millones de años, la cabeza de la pluma se aplana –como una seta abierta–, alcanzando un diámetro de hasta 2500 kilómetros, con un tallo –la cola– de entre 100 y 200 kilómetros de ancho.

Hace 252 millones de años, el grueso de la pluma llegó a la parte más superior del manto para desencadenar erupciones masivas, arrojando ingentes cantidades de lavas y formidables nubes de cenizas y gases durante 500 000 años. En la Siberia actual, se formó una gigantesca extensión de terreno fisurado de la que emanaba por infinidad de sitios fuentes de lava de kilómetros de altura que formaron mares ardientes. Hoy solo quedan grandes mesetas de basalto llamadas traps, testigos de aquella pluma térmica. La región está cubierta por millones de kilómetros cuadrados de roca basáltica, con un volumen de unos 4 millones de kilómetros cúbicos de materiales emitidos.

Se calcula que los traps siberianos pueden haber bombeado hasta 40 000 gigatoneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, hasta 1000 veces la cantidad que ya existía. Gran parte del dióxido de carbono procedía directamente del magma en ebullición, pero se cree que hubo emisiones de carbono adicionales procedentes de la combustión del carbón depositado en la corteza terrestre.

Esta cantidad de dióxido de carbono liberada provocaría un fuerte efecto invernadero y el consiguiente calentamiento, con muchos efectos secundarios. Una consecuencia de importancia biológica es que, a medida que los océanos se calientan, disminuye su capacidad de retención de oxígeno. Esto, por sí solo, podría asfixiar a muchos organismos que viven en zonas del mar ya poco oxigenadas. Pero es que, además, sufrieron envenenamiento por dióxido de carbono y estrés térmico.

Las bacterias capaces de metabolizar los sulfatos del agua de mar –las bacterias púrpuras– prosperaron en las condiciones de bajo oxígeno y generaron más dióxido de carbono, así como sulfuro de hidrógeno, que se desprendió de las aguas superficiales y llegó a la atmósfera. La presencia de grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno es una mala noticia para casi todos los animales, plantas y hongos porque inhibe el funcionamiento de las mitocondrias, que son vitales para los procesos metabólicos.

El mar acabó siendo una fiesta de bacterias púrpuras que tiñeron el agua de color rosa y la impregnaron de olor a huevos podridos. Una gran liberación de sulfuro de hidrógeno también tendría un profundo impacto en el estado de oxidación de la atmósfera que, a través de diversas reacciones químicas, acabaría aumentando la abundancia en el aire de metano –un gas de efecto invernadero– al tiempo que agotaría la estratosfera de su ozono, que filtra la radiación ultravioleta biológicamente dañina.

La vida animal estuvo cerca de la completa aniquilación. Sin embargo, un afortunado 5 por ciento de las especies sobrevivió y logró diversificarse tras el episodio. Fue un acontecimiento muy afortunado para los mamíferos que, a comienzos del Triásico, comenzaron a florecer, al quedar tantos nichos ecológicos disponibles. De aquellos primitivos mamíferos descendemos todos los actuales.

Se puede afirmar que si no es por el suceso de Siberia no estaríamos aquí, pero los sustos no acabaron. Más tarde se produjo el impacto de un bólido extraterrestre a finales del Cretácico –hace 66 millones de años–, que provocó otra extinción en masa. Los mamíferos aguantaron el envite y los primates comenzaron a diversificarse durante el Terciario. Quedaba menos para la entrada en escena de la humanidad. No obstante, otro acontecimiento volcánico afectó directamente a nuestra especie.

Toba es una caldera situada en el extremo norte de la isla de Sumatra (Indonesia). Cuando entró en erupción, hace unos 74 000 años, expulsó más de 3200 kilómetros cúbicos de materiales.

Las cenizas de la explosión llegaron hasta el lago Malawi, en el este de África, y al yacimiento arqueológico de Pinnacle Point (Sudáfrica), alcanzando una extensión superior a los 21 millones de kilómetros cuadrados. En medio del océano Índico, la capa de ceniza tiene un espesor de 34 centímetros. El volcán Toba ha tenido otras erupciones, pero la de hace 74 000 años es un evento geológico tan importante que se conoce como Youngest Toba Tuff–la ceniza volcánica más joven de Toba–. Todos los geólogos la abrevian como YTT.

La erupción supervolcánica tuvo dramáticas consecuencias en lugares tan alejados como el interior de la India. Los vulcanólogos han estudiado los eventos que tuvieron lugar en el valle del río Jurreru. Lo que antes había sido un hábitat frondoso se convirtió, prácticamente de repente, en una tierra arrasada sin vegetación, debido a las gigantescas nubes eruptivas que llegaron a la región.

La nube paraguas que se formó tenía una alta concentración en aerosoles de azufre, que le confirieron un color blanco. El blanco refleja muy bien la luz. Las cenizas dispersadas por la superficie terrestre, también de color blancuzco, hicieron el mismo efecto, parecido al de la nieve. El resultado fue una bajada de la temperatura global de entre 3 y 5 grados centígrados.

El clima de la Tierra todavía se volvió mucho más seco y frío. Y hay que tener en cuenta que por entonces ya se estaba sucediendo una glaciación. El episodio del Toba heló un poco más un planeta ya cubierto de nieve en muchas zonas. La catástrofe tuvo testigos humanos.

Un equipo de arqueólogos liderados por Michael Petraglia, de la Universidad de Oxford, encontró útiles líticos en un yacimiento del valle Jurreru denominado Jwalapuram, en Andhra Pradesh, en el sur de la India. Las herramientas aparecen debajo de la YTT y, en opinión de Petraglia, fueron fabricadas por los Homo sapiens. Según parece, había humanos modernos viviendo en la zona antes de la erupción. Pero, tras el cataclismo, ¿qué pasó? Los biólogos moleculares han descubierto que todos los humanos actuales son más parecidos genéticamente entre sí que las poblaciones de chimpancés de África occidental.

Estudios de laboratorio sobre toda la diversidad del ‘Homo sapiens’ muestran que nuestra especie pasó por un cuello de botella genético, muy estrecho, no hace mucho tiempo. Las pruebas más recientes sitúan la población total del cuello de botella en 30 000 personas, aunque la mayoría de las hipótesis se sitúan entre los 4500 y los 5000 individuos.

Algunos ensayos sugieren que la drástica reducción tuvo lugar hace unos 70 000 años. Por supuesto, la YTT se ha relacionado con ese cuello de botella genético en la evolución humana.

Los efectos del clima global pudieron diezmar el tamaño de las poblaciones de muchos animales, incluidos los humanos. La hipótesis ha recibido el apoyo de reputados geólogos, como Michael R. Rampino, de la Universidad de Nueva York, y el vulcanólogo Stephen Self, así como del arqueólogo y paleoantropólogo Stanley H. Ambrose, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que ha trabajado en diversos yacimientos del valle Jurreru.

Así pues, parece que nuestra especie estuvo a punto de desaparecer de la faz del planeta hace 74 000 años por culpa de un volcán. La “madre” Tierra mantiene un pulso constante con la vida. Los organismos han pasado repetidas veces por esos cuellos de botella debido a grandes catástrofes climáticas, pero hasta la fecha han salido victoriosos. La vida es tenaz, y esa cualidad es una moraleja cargada de significado positivo.

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