Casi medio millón de fósiles han permitido resolver un misterio científico de 200 años sobre por qué el número de especies es mayor cerca del ecuador y disminuye progresivamente hacia las polos.

Los resultados, publicados en la revista Nature ofrecen una valiosa visión de cómo se genera la biodiversidad a largo plazo y de cómo el cambio climático puede afectar a la riqueza global de especies.

Se sabe desde hace tiempo que, tanto en los sistemas marinos como en los terrestres, las especies (animales, vegetales y unicelulares) muestran un “gradiente latitudinal de diversidad”, con un máximo en el ecuador. Pero hasta ahora, la escasez de datos fósiles ha impedido a los científicos investigar a fondo cómo surgió este gradiente de diversidad.

En este nuevo estudio, investigadores de las universidades de Oxford, Leeds y Bristol, en Reino Unido, utilizaron un grupo de plancton marino unicelular denominado foraminíferos planctónicos. El equipo analizó 434 mil 113 entradas de una base de datos mundial de fósiles que abarcaba los pasados 40 millones de años.

Factores del gradiente

A continuación, investigaron la relación entre el número de especies a lo largo del tiempo y el espacio, y los posibles factores del gradiente de diversidad latitudinal, como las temperaturas de la superficie del mar y los niveles de salinidad del océano.

Según ha develado el estudio, el gradiente de diversidad latitudinal actual empezó a aparecer hace unos 34 millones de años, cuando la Tierra inició la transición de un clima más cálido a otro más frío.

Este gradiente permaneció poco profundo hasta hace entre 15 y 10 millones de años, cuando se acentuó considerablemente. Esto coincide con un aumento significativo del enfriamiento global.

La máxima riqueza de foraminíferos planctónicos se alcanzó en latitudes más altas hace entre 40 y 20 millones de años. Sin embargo, hace unos 18 millones, el pico de riqueza se desplazó a latitudes comprendidas entre 10 y 20 grados, lo que coincide con la pauta de diversidad observada en la actualidad.

Además, se observó una fuerte relación positiva entre la riqueza de especies y las temperaturas de la superficie del mar, tanto cuando se hicieron los modelos a lo largo del tiempo en lugares concretos como en distintos lugares en un momento determinado.

También hallaron una relación positiva entre la riqueza de especies y la fuerza de la termoclina: el gradiente de temperatura que existe entre el agua mezclada más cálida de la superficie del océano y el agua más fría de las profundidades.

Según los investigadores, estos resultados indican que la distribución actual de la riqueza de especies de foraminíferos planctónicos podría explicarse por la acentuación del gradiente latitudinal de temperatura desde el ecuador hasta los polos en los pasados 15 millones de años. Esto puede haber abierto más nichos ecológicos en las regiones tropicales dentro de la columna de agua, en comparación con latitudes más altas, promoviendo mayores tasas de especiación.

Para probar esta hipótesis, los investigadores examinaron en qué medida las especies modernas de foraminíferos planctónicos viven a distintas profundidades dentro de la columna de agua vertical.

Comprobaron que en las latitudes bajas cercanas al ecuador, las especies actuales están distribuidas verticalmente de forma más uniforme dentro de la columna de agua, en comparación con las latitudes altas.

Hace 15 millones de años

Esto sugiere que un factor clave del gradiente de diversidad actual fue un aumento significativo de la diferencia de las temperaturas de la superficie del mar entre las regiones de baja y alta latitud, y dentro de la columna de agua, a partir de hace 15 millones de años.

Las aguas más cálidas de los trópicos pudieron albergar una gama más amplia de hábitats de temperaturas diferentes y nichos ecológicos dentro de la columna de agua vertical, lo que favoreció la evolución de un mayor número de especies.

Esto se ve corroborado por el hecho de que los trópicos actuales son más ricos que los de épocas más cálidas del pasado (como el Eoceno y el Mioceno), cuando apenas existía gradiente vertical de temperatura en los océanos.

Además, el enfriamiento de las temperaturas marinas en latitudes altas probablemente provocó la extinción de muchas poblaciones regionales de especies, contribuyendo al gradiente de diversidad moderno.

Los foraminíferos planctónicos son originarios del Jurásico Temprano y Medio (hace unos 170 millones de años). Se encuentran en los océanos de todo el mundo –desde las regiones polares hasta el ecuador– y ocupan nichos ecológicos en los dos kilómetros superiores de los océanos.

Como producen caparazones duros, pueden conservarse en grandes cantidades. La abundancia mundial de foraminíferos planctónicos y su excepcional registro fósil de los pasados 66 millones de años los convierten en un grupo ideal para este estudio.

Erin Saupe, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oxford y autora principal del estudio, explicó que, “al resolver cómo han variado las pautas espaciales de la biodiversidad a través del tiempo profundo, proporcionamos una valiosa información crucial para comprender cómo se genera y mantiene la biodiversidad a lo largo de escalas de tiempo geológicas, más allá del alcance de los estudios ecológicos actuales”.

Uno de los registros más completos

Por su parte, Tracy Aze, de la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de la Universidad de Leeds y coautora del estudio, añadió que, “aunque son tan pequeños que caben en la cabeza de un alfiler, los foraminíferos planctónicos poseen uno de los registros fósiles a nivel de especie más completos que conoce la ciencia.

“Nuestra investigación se basa en 60 años de recoger muestras en aguas profundas y en el diligente recuento y registro de cientos de miles de especímenes por parte de científicos investigadores. Es fantástico obtener resultados tan importantes sobre los factores que determinan la distribución de las especies a lo largo del tiempo y hacer justicia a este maravilloso archivo fósil”, agregó.

Alex Farnsworth, coautor del estudio e investigador del Departamento de Ciencias Geográficas de la Universidad de Bristol, subrayó que “entender por qué en la historia antigua las especies eran más diversas y abundantes cerca del ecuador y menos próximo a los polos puede dar una idea importante de cómo las especies marinas, como el plancton, podrían responder en el futuro”.

Según explicó, “estos diminutos organismos unicelulares son un eslabón vital de la cadena alimentaria marina, por lo que estudiar sus reacciones a los cambios climáticos puede ayudarnos a predecir mejor cómo se verán afectados a medida que las temperaturas sigan subiendo con la creciente aparición del cambio climático”.

En su opinión, “esto puede tener grandes implicaciones para las redes tróficas marinas, como las de peces y mamíferos acuáticos como focas y ballenas, y podría servir para fundamentar futuras medidas de protección de la vida marina y preservación de la biodiversidad”.

Fuente: EP