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evento azolla

El helecho moderno Azolla filiculoides . Las floraciones de una especie relacionada pueden haber arrastrado a la Tierra al actual mundo de hielo.

El evento Azolla es un escenario paleoclimatológico que se supone que ocurrió en la época del Eoceno medio , [1] hace alrededor de 49 millones de años , cuando se cree que las floraciones del helecho de agua dulce Azolla, fijador de carbono, ocurrieron en el Océano Ártico . A medida que los helechos murieron y se hundieron en el fondo marino estancado, se incorporaron al sedimento durante un período de aproximadamente 800.000 años; Se ha especulado que la reducción resultante de dióxido de carbono ayudó a revertir al planeta desde el estado de " Tierra invernadero " del Máximo Térmico del Paleoceno-Eoceno , cuando el planeta estaba lo suficientemente caliente como para que las tortugas y las palmeras prosperaran en los polos, al la actual casa de hielo de la Tierra conocida como Edad de Hielo del Cenozoico Tardío .

Evidencia geológica del evento

δ 18 O –un indicador de la temperatura– durante los últimos 65 millones de años. El evento Azolla marca el final del óptimo del Eoceno y el comienzo de una disminución a largo plazo de las temperaturas globales [ cita requerida ] .

En las capas sedimentarias de toda la cuenca ártica, se puede discernir una unidad que alcanza al menos 8 m de espesor (el fondo del núcleo más largo no se recuperó, pero puede haber alcanzado más de 20 m [ cita necesaria ] ). Esta unidad consta de capas alternas; Las capas clásticas silíceas que representan la sedimentación de fondo de organismos planctónicos , habituales en los sedimentos marinos, se alternan con laminaciones de un milímetro de espesor que contienen materia fosilizada de Azolla . [2] Esta materia orgánica también se puede detectar en forma de un pico de radiación gamma , que se ha observado en toda la cuenca ártica, lo que hace que el evento sea una ayuda útil para alinear núcleos perforados en diferentes lugares. Los controles palinológicos y la calibración con el registro de reversión geomagnética de alta resolución permiten estimar la duración del evento en 800.000 años. [1] El evento coincide precisamente con una disminución catastrófica de los niveles de dióxido de carbono , que cayeron de 3500  ppm a principios del Eoceno a 650 ppm durante este evento. [3]

Azolla

Azolla ha sido considerada una "súper planta", ya que puede absorber hasta una tonelada de nitrógeno por acre por año [4] (0,25 kg/m 2 /año); esto se corresponde con una reducción de carbono de 6 toneladas por acre (1,5 kg/m 2 /año). Su capacidad para utilizar el nitrógeno atmosférico para el crecimiento significa que el principal límite para su crecimiento suele ser la disponibilidad de fósforo: el carbono, el nitrógeno y el azufre son tres de los elementos clave de las proteínas, y el fósforo es necesario para el ADN, el ARN y el metabolismo energético. La planta puede crecer a gran velocidad en condiciones favorables (calor modesto y 20 horas de luz solar, ambas cosas evidentes en los polos durante el Eoceno temprano) y puede duplicar su biomasa en dos o tres días en ese clima. [1] Esta tasa de crecimiento empuja a las plantas a gran profundidad, lejos de la luz solar, donde se produce la muerte y el secuestro de carbono.

Condiciones que alientan el evento.

La configuración continental durante el Eoceno temprano resultó en una cuenca ártica aislada.

Durante el Eoceno temprano, la configuración continental era tal que el mar Ártico estaba casi completamente aislado de los océanos más amplios. Esto significó que la mezcla, proporcionada hoy por corrientes de aguas profundas como la Corriente del Golfo , no se produjo, lo que dio lugar a una columna de agua estratificada que se asemeja al Mar Negro actual . [5] Las altas temperaturas y los vientos provocaron una alta evaporación, lo que aumentó la densidad del océano y, a través de un aumento de las precipitaciones [6] , un alto caudal de los ríos que alimentaban la cuenca. Esta agua dulce de baja densidad formó una capa nefeloide , flotando en la superficie del denso mar. [7] Incluso unos pocos centímetros de agua dulce serían suficientes para permitir la colonización por Azolla ; Además, el agua de este río sería rica en minerales como el fósforo, que se acumularía a partir del barro y las rocas con las que interactuaba a medida que atravesaba los continentes. Para ayudar aún más al crecimiento de la planta, se sabe que las concentraciones de carbono (en forma de dióxido de carbono) en la atmósfera eran altas en ese momento. [3]

Las floraciones por sí solas no son suficientes para tener ningún impacto geológico; Para reducir permanentemente el CO 2 y provocar el cambio climático , el carbono debe ser secuestrado por las plantas que se entierran y los restos deben volverse inaccesibles a los organismos en descomposición. El fondo anóxico de la cuenca ártica, resultado de la columna de agua estratificada, permitió precisamente esto; el ambiente anóxico inhibe la actividad de los organismos en descomposición y permite que las plantas permanezcan sin pudrirse hasta que sean enterradas por el sedimento.

Efectos globales

Con 800.000 años de episodios de floración de Azolla y una cuenca de 4.000.000 km2 ( 1.500.000 millas cuadradas) que cubrir, incluso según estimaciones muy conservadoras se podría secuestrar carbono más que suficiente mediante el entierro de plantas para dar cuenta de la caída del 80% de CO2 observada en ésta . fenómeno por sí solo. [ cita necesaria ] Es casi seguro que otros factores influyeron. Esta caída inició el cambio de un invernadero a la actual casa de hielo de la Tierra; el Ártico se enfrió desde una temperatura promedio de la superficie del mar de 13 °C a los -9 °C actuales, [1] y el resto del mundo experimentó un cambio similar. Quizás por primera vez en su historia, [8] el planeta tenía capas de hielo en ambos polos. Es evidente un descenso geológicamente rápido de la temperatura entre hace 49 y 47 millones de años , en torno al evento Azolla ; Las piedras caídas (que se toman como evidencia de la presencia de glaciares) son comunes en los sedimentos árticos posteriores. Esto se produce en un contexto de enfriamiento gradual y de largo plazo; No es hasta hace 15 millones de años que la evidencia de una congelación generalizada del polo norte es común. [9]

Explicaciones alternativas

Si bien un Océano Ártico verde es un modelo de trabajo viable, los científicos escépticos señalan que sería posible que las colonias de Azolla en deltas de ríos o lagunas de agua dulce fueran arrastradas hacia el Océano Ártico por fuertes corrientes, eliminando la necesidad de una capa de agua dulce. [9] [10]

Consideraciones económicas

Gran parte del interés actual en la exploración petrolera en las regiones árticas se dirige hacia los depósitos de Azolla [ cita requerida ] . El entierro de grandes cantidades de material orgánico proporciona la roca madre para el petróleo, por lo que, dada la historia térmica adecuada, las floraciones de Azolla conservadas podrían haberse convertido en petróleo o gas. [11] En 2008 se creó en los Países Bajos un equipo de investigación dedicado a Azolla . [12]

Evento de Azolla
Neoproterozoico
Paleozoico
mesozoico
Cenozoico
−600
−480
−360
−240
−120
0
Hace millones de años
Edad de la Tierra = 4.540 millones de años (hacia la izquierda). La vida compleja comenzó en el Paleozoico .
La "Era de los Dinosaurios" fue el Mesozoico . Los humanos que utilizan herramientas sólo han existido durante los últimos millones de años en la extrema derecha.

Ver también

Referencias

  1. ^ abcd Brinkhuis H, Schouten S, Collinson ME, Sluijs A, Sinninghe Damsté JS, Dickens GR, Huber M, Cronin TM, Onodera J, Takahashi K, Bujak JP, Stein R, van der Burgh J, Eldrett JS, Harding IC, Lotter AF, Sangiorgi F, van Konijnenburg-van Cittert H, de Leeuw JW, Matthiessen J, Backman J, Moran K (2006). "Aguas superficiales dulces episódicas en el Océano Ártico del Eoceno". Naturaleza . 441 (7093): 606–609. Código Bib :2006Natur.441..606B. doi : 10.1038/naturaleza04692. hdl : 11250/174278 . PMID  16752440. S2CID  4412107.
  2. ^ Waddell, LM; Moore, TC (2008). "Salinidad del océano Ártico del Eoceno a partir del análisis de isótopos de oxígeno del carbonato de espinas de pescado" (PDF) . Paleoceanografía . 23 (1): n/d. Código Bib : 2008PalOc..23.1S12W. doi : 10.1029/2007PA001451 . hdl :2027.42/95320.
  3. ^ ab Pearson, PN; Palmer, señor (2000). "Concentraciones de dióxido de carbono atmosférico durante los últimos 60 millones de años". Naturaleza . 406 (6797): 695–699. Código Bib :2000Natur.406..695P. doi :10.1038/35021000. PMID  10963587. S2CID  205008176.
  4. ^ Belnap, J. (2002). "Fijación de nitrógeno en costras biológicas del suelo del sureste de Utah, EE. UU.". Biología y Fertilidad de los Suelos . 35 (2): 128-135. Código Bib : 2002BioFS..35..128B. doi :10.1007/s00374-002-0452-x. S2CID  41924008.
  5. ^ Stein, R. (2006). "El paleoambiente del Océano Ártico Paleoceno-Eoceno ("Invernadero"): Implicaciones de los registros de biomarcadores y carbono orgánico (Expedición IODP-ACEX 302)" (resumen) . Resúmenes de investigaciones geofísicas . 8 : 06718 . Consultado el 16 de octubre de 2007 .
  6. ^ Greenwood, DR, Basinger, JF y Smith, RY 2010. ¿Qué tan húmeda estaba la selva tropical del Eoceno Ártico? Estimaciones de precipitación de macrofloras árticas paleógenas. Geología, 38(1): 15 - 18. doi :10.1130/G30218.1
  7. ^ Gleason, JD; Tomás, DT; Moore, TC; Blum, JD; Owen, RM (2007). "Estructura de la columna de agua del Océano Ártico del Eoceno a partir de representantes de isótopos Nd-Sr en restos de peces fósiles" (PDF) . Consultado el 3 de noviembre de 2007 . El registro isotópico Sr - Nd es [...] indicativo de un océano pobremente mezclado y una columna de agua altamente estratificada con aguas de fondo anóxicas. Una capa superior de agua estable y "fresca" era probablemente una característica omnipresente del Océano Ártico del Eoceno.[ enlace muerto permanente ] (texto completo de un artículo similar en doi:10.1029/2008PA001685)
  8. ^ Es casi seguro que es la primera vez que el planeta tuvo una glaciación bipolar durante el Fanerozoico ; si estuvo presente o no durante la " tierra de bola de nieve " neoproterozoica es un tema de debate.
  9. ^ ab Tim Appenzeller (mayo de 2005). "Gran norte verde". National Geographic . Archivado desde el original el 26 de marzo de 2008.
  10. ^ Neville, LA, Grasby, SE, McNeil, DH, 2019, Capa limitada de agua dulce en el Océano Ártico del Eoceno. Informes científicos (2019) 9:4226. doi :10.1038/s41598-019-40591-w
  11. ^ ANDREW C. REVKIN (20 de noviembre de 2004). "Debajo de todo ese hielo, tal vez petróleo". New York Times . Consultado el 17 de octubre de 2007 .
  12. ^ El equipo de investigación de Azolla