Cómo un cambio en la oxigenación de los océanos transformó la vida marina hace millones de años

Hace aproximadamente 390 millones de años, un cambio fundamental en la química de los océanos redefinió la vida marina. Un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) mostró que la oxigenación permanente de las aguas profundas durante el Devónico Medio permitió la colonización animal de hábitats antes inaccesibles, impulsando una diversificación sin precedentes.

El equipo internacional liderado por Michael Kipp de la Universidad de Duke y Kunmanee Bubphamanee de la Universidad de Washington determinó que este cambio en los océanos estuvo estrechamente relacionado con la expansión de las primeras plantas leñosas en la Tierra.

Según los datos recogidos por PNAS, la liberación de oxígeno por estas especies precursoras de los bosques modernos enriqueció la atmósfera y elevó los niveles de oxígeno en los océanos profundos, abriendo nuevos nichos ecológicos para la fauna marina.

El hallazgo central revela que la llegada de oxígeno a las profundidades coincidió con un aumento explosivo en la diversidad de los peces con mandíbulas, ancestros de la gran mayoría de vertebrados actuales.

“Este estudio respalda firmemente que el oxígeno dictó el momento de la evolución animal temprana, al menos para la aparición de vertebrados con mandíbulas en hábitats oceánicos profundos”, afirmó Kipp, según PNAS. Los resultados sugieren que la disponibilidad de oxígeno fue decisiva para que los animales pudieran expandirse hacia ambientes antes inhóspitos.

Avances en la reconstrucción de la historia oceánica

Para obtener estas conclusiones, los científicos analizaron 97 muestras de rocas sedimentarias de plataformas continentales exteriores en cinco continentes, depositadas entre hace 252 y 541 millones de años.

El equipo empleó la geoquímica del selenio, un elemento cuyos isótopos reflejan la presencia y variación del oxígeno en mares antiguos.

En medios con oxígeno suficiente para la vida animal, la relación entre isótopos pesados y ligeros de selenio varía significativamente, mientras que en condiciones anóxicas esta proporción es constante. El análisis de estas proporciones en los sedimentos permitió reconstruir la historia de la oxigenación oceánica con precisión inédita.

Dos grandes eventos de oxigenación y revolución en los mares

La investigación identificó dos grandes eventos de oxigenación en las aguas profundas. El primero, transitorio, ocurrió hace unos 540 millones de años, durante el Cámbrico, este pulso inicial no se sostuvo y los niveles de oxígeno descendieron, limitando la expansión animal.

El segundo, mucho más relevante, empezó entre hace 393 y 382 millones de años, en el Devónico Medio, lo que marcó el inicio de una oxigenación permanente. “Los datos de selenio nos indican que el segundo evento de oxigenación fue permanente.

Comenzó en el Devónico Medio y persistió en nuestras muestras de rocas más recientes”, explicó Bubphamanee, coautora principal.

Este episodio coincide con la denominada revolución marina del Paleozoico medio, periodo caracterizado por la rápida diversificación y aumento de tamaño de los animales marinos, en particular de los peces con mandíbulas (gnatóstomos).

El registro fósil revela que, a medida que el oxígeno se estabilizó en aguas profundas, estos animales y otros grupos invadieron y diversificaron hábitats previamente inaccesibles.

El papel de las plantas leñosas y las implicaciones actuales

La investigación demuestra la influencia directa de la expansión de plantas leñosas en los continentes sobre el aumento del oxígeno oceánico. Al proliferar y enterrar carbono orgánico en forma de madera, estas plantas contribuyeron a elevar los niveles de oxígeno en la atmósfera, favoreciendo la oxigenación de ambientes marinos profundos.

“Creemos que, a medida que estas plantas leñosas aumentaron en número, liberaron más oxígeno al aire, lo que generó más oxígeno en ambientes oceánicos más profundos”, señaló Kipp, quien inició este trabajo durante su etapa doctoral en la Universidad de Washington.

Si bien la investigación se centró en escenarios oceánicos antiguos, sus hallazgos resultan cruciales. Actualmente, el oxígeno oceánico se mantiene en equilibrio con el aire, pero en ciertas regiones puede reducirse a niveles indetectables debido a la actividad humana, como el uso masivo de fertilizantes y la contaminación industrial, lo que provoca floraciones de plancton que consumen oxígeno al descomponerse. Esta situación pone en peligro el equilibrio alcanzado hace millones de años.