(L123) Las edades de Gaia (1988) - 3

5.- Las edades medias.

También llamado período Proterozoico que va desde hace 2,5 a 0,57 eones. La transición de un ambiente dominado por moléculas dadoras de electrones, como el metano, a uno dominado por aceptoras de electrones como el oxígeno. El cambio de anóxico a oxidante fue un paso crucial en la historia de la Tierra. Si el oxígeno era crucial en la evolución geofisiológica de la atmósfera, el calcio debió ser el elemento determinante en la geofisiología de los océanos y la corteza. Es esencial para la vida pero, paradójicamente, muy tóxico en su estado iónico. El dióxido de carbono y el calcio son agregados por las comunidades bacterianas para formar rocas planas, como consecuencia de estos procesos, la concentración de iones de calcio en los océanos se habría reducido y la vida habría florecido. (p. 111-117) Estos mismo procesos evolucionaron de manera que nuestras células disponen de mecanismos por los que el calcio se deposita en los huesos y dientes.

La salinidad de los océanos siempre se ha mantenido por debajo del 6 por ciento que es la capacidad máxima que puede tolerar un organismo. La salinidad de la sangre de las ballenas, personas, ratones y la mayoría de peces, tanto si viven en el océano como en agua dulce, es la misma. La mayor parte de la vida se encuentra limitada a una concentración  máxima de sal de alrededor de 0,8 molar. Por encima de 2,0 molar la membrana de las células se destruye en pocos segundos. (p. 119-123)

Se formaron lagunas sin ninguna planificación ni previsión donde al evaporarse el agua de mar se fue depositando progresivamente la sal. Esto favoreció mantener los océanos con un bajo contenido de sal y aptos para la vida. (p. 124-125). Durante el proterozoico evolucionó un nuevo tipo de células que tienen núcleo denominadas eucariotas. Con la aparición del oxígeno, estas células injerían a los fotosintetizadores en un proceso llamado fagocitosis. Las primeras bacterias (los procariotas) no tenían problemas para reproducirse conservando la información genética codificada en unas pocas hebras de ADN, sin embargo las células eucariotas de organización interna compleja necesitaron inventar un mecanismo para la transferencia de información entre ellas. Fue esta necesidad la que llevó a la invención del sexo. (p. 128)

Una cuestión no resuelta acerca del Proterozoico es cuál es la concentración de oxígeno. ¿Permaneció alrededor del 0,1 al 1 por ciento o aumentó hasta los niveles actuales? El oxígeno libre tiene dos fuentes: la fuga de hidrógeno al espacio y la deposición de carbono y azufre. Una vez que aparece oxígeno libre en el aire, la fuga de hidrogeno se reduce progresivamente. La única manera de introducir más oxígeno es separando carbono y azufre elemental del dióxido de carbono (CO₂) y los sulfatos. Este proceso empieza con la fotosíntesis que divide el dióxido de carbono en carbono y oxígeno. La tasa de deposición de carbono ha sido constante a lo largo de la historia de la vida en la Tierra. (p. 129-131)

En el mundo real, el ciclo del oxígeno no puede desconectarse del ciclo del dióxido de carbono; el ciclo del dióxido de carbono está acoplado con el clima estabilizando el sistema. Una vez superada la crisis del oxígeno el Proterozoico pudo ser un tiempo confortable para Gaia a excepción hecha de la molestia persistente de los asteroides, hubo por lo menos diez que causaron daños a Gaia cuya severidad es comparable a la de una quemadura que afecta al 60 % del área de la piel en un ser humano. La capacidad de recuperación tras perturbaciones grandes es una prueba de la salud de los sistemas geofisiológicos. El hecho de que la vida haya persistido y se haya recuperado de tantas de estas catástrofes proporciona todavía más evidencia de la existencia de un sistema homeostático poderoso en la Tierra. (p. 138)

6.- Tiempos modernos.

La llegada de grandes comunidades de células de cuerpo blando alteró la superficie de la Tierra y el ritmo de la vida en ella: plantas, consumidores que podían trasladarse por el suelo y también por el aire o el mar. Todos estos seres dejaron restos fósiles. Su presencia marca el período denominado Fanerozoico, que abarca desde el Cámbrico hace unos 600 millones de años, hasta la época actual. (p. 141) Los geólogos indican que la transición del Proterozoico al Fanerozoico ocurrió hace unos 570 millones de años. Los primeros organismos que reconoceríamos como animales con esqueletos aparecieron un poco antes. Como geofisiólogo J.Lovelock prefiere contemplar esta transición como marcada también por un cambio en la abundancia de oxígeno.

Desde sus orígenes como productores, los fotosintetizadores han tenido una relación de amor y odio con los consumidores. A los productores no les gusta ser comidos, pero la presencia de los consumidores es esencial para su salud y la de los organismos mayores de los que forman parte. En la atmósfera sólo hay reserva de dióxido de carbono para unos pocos años[1] . La desaparición de los consumidores de la escena sería desastrosa para las plantas, y en un intervalo de tiempo muy pequeño. Habría cambios climáticos muy importantes a medida que los gases de la atmósfera y el albedo respondiesen a la muerte de las plantas. (p. 142-143)

Los organismos más grandes que aparecieron en el Fanerozoico, tales como los dinosaurios, sólo podrían haber existido en un ambiente más rico en oxígeno. Todavía hoy, con un 21 por ciento de oxígeno en la atmósfera, nuestros músculos no pueden ser alimentados con suficiente oxígeno en condiciones de máximo esfuerzo. El oxígeno tiene también efectos tóxicos. El metabolismo oxidativo, la extracción de energía del alimento mediante su reacción con el oxígeno, se encuentra acompañado de la fuga de intermediarios altamente venenosos dentro de la célula. Debemos nuestra supervivencia a un sistema de protección química desarrollado por nuestros antecesores bacterianos. La lignina representa un material tan importante para las plantas como lo son los fosfatos y carbonatos para los huesos y conchas de los animales. La producción de calcita y lignina en las células puede haber consistido en un método de eliminar la toxicidad del oxígeno. (p. 144-146)

El dióxido de carbono es un simple gas traza en la atmósfera en contraste con su abundancia en los demás planetas, o con los gases abundante en la Tierra, oxígeno y nitrógeno. El dióxido de carbono se encuentra ahora a sólo 340 partes por millón en volumen. En el suelo se encuentra en una proporción de 10 a 40 veces superior al que se encuentra en la atmósfera. Lo que ocurre es que los organismos vivientes actúan como una bomba gigante. Continuamente apartan el dióxido de carbono del aire y lo conducen a las partes profundas del suelo donde puede reaccionar con las partículas de las rocas y ser eliminado. Este gran mecanismo geofisiológico ha funcionado desde que empezó la vida como una parte de la regulación climática. Sin embargo, a medida que el Sol se torna más caliente, este mecanismo tiene pocas posibilidades de mantener el planeta frío. Si asumimos que la salud de Gaia se mide por la abundancia de vida, los periodos de salud serán los de bajo nivel de dióxido de carbono. (p. 148-150)

La geofisiología sugiere que, para regular el clima frente a un incremento creciente en el calor del Sol, los glaciares son el estado normal y los interglaciares, como el presente los patológicos. ¿Cómo es posible que la cantidad de dióxido de carbono haya sido tan baja? Si había más organismos bombeando ¿dónde están? En un organismo vivo se utiliza ampliamente el azufre tanto de forma estructural como funcional. JL pensó en ir en barco desde el hemisferio norte al hemisferio sur midiendo los gases sulfurosos en el aire y en el mar con la intención de descubrir si el sulfuro de dimetilo era realmente el compuesto responsable del transporte de azufre en el mundo real. También quería aprovechar la oportunidad para medir los gases halocarbonados, como los que se utilizan en los aerosoles, con la esperanza de que éstos “marcasen” de forma efectiva el aire y nos permitieran observar su movimiento sobre los océanos. Cómo no me concedieron fondos fabriqué un cromatógrafo de gases simple. Las medidas realizadas en este viaje fueron dadas a conocer en la revista Nature mostrando que las medidas de halohidrocarburos eran compuestos persistentes y de larga vida en la atmósfera terrestre y se encontraban en todas partes. Estos descubrimientos dieron lugar, entre otras cosas, a la “guerra del ozono”. Los trabajos segundo y tercero mostraron la presencia ubicua de sulfuro de dimetilo y de sulfuro de carbono en los océanos. (p. 151-159)

Como vimos en el capítulo anterior, la vida marina vive cerca del límite tolerable de concentración salina. Las concentraciones de cloruro de sódico por encima de 0,8 molar son tóxicas, pero ello no es aplicable a las betaínas que son sales inocuas. Las células que son capaces de sustituir una gran proporción de sal por betaína se encuentran en una posición ventajosa. El azufre es muy abundante en el mar mientras que el nitrógeno a menudo es escaso. En tierra se encuentra la situación inversa. Las algas que tendieran a quedarse en las zonas superiores y secas de la playa darían lugar a gas sulfuroso y las brisas provenientes del mar lo transportarían tierra adentro donde reacciones atmosféricas lo descompondrían y depositarían el azufre como sulfato y metanosulfato en el suelo. El azufre es escaso en tierra y esta fuente nueva podría haber propiciado el crecimiento de las plantas terrestres. Este crecimiento incrementado aumentaría la erosión de las rocas y así aumentaría el flujo de nutrientes hacia el océano. De este modo, o mediante una serie similar de pasos pequeños, evolucionan los intrincados sistemas de regulación geofisiológica. Esto ocurre sin ninguna planificación o previsión, y sin romper las reglas de la selección natural darwiniana. (p. 159-160)

M.O. Andreae mostró que los organismos marinos emiten vastas cantidades de sulfuro de dimetilo. La oxidación rápida del sulfuro de dimetilo en el aire sobre el océano podría dar lugar a núcleos necesarios para la condensación de vapor de agua y la formación de nubes. Hemos mostrado la posibilidad de una relación estrecha entre el crecimiento de algas en la superficie del océano y el clima. (p. 162) ¿De qué manera este sistema se ha convertido en factor de la regulación climática de la Tierra? Los océanos se vuelven más salados cuando el agua se congela en los casquetes polares, lo que puede dar lugar a un incremento en la emisión de sulfuro de dimetilo, y de nubosidad, y así a una retroalimentación positiva hacia más enfriamiento. (p. 165) Cuando la vida comenzó, el Sol era menos luminoso y la amenaza era el superenfriamiento. En las edades medias del Proterozoico, el Sol brillaba justo lo necesario y fue necesaria poca regulación, pero ahora que aumenta de tamaño y se hace más caliente, su emisión de calor aumenta y se convierte en una amenaza cada vez mayor para la biosfera de la que formamos parte. (p. 166)


7.- Gaia y el medio ambiente contemporáneo.

Desde el punto de vista del tiempo gaiano, la evolución del medio ambiente se caracteriza por períodos de estabilidad interrumpidos por inesperados cambios abruptos. Nosotros mismo somos un producto de esta catástrofe. ¿Es posible que inadvertidamente estemos precipitando otra interrupción que altere el medio ambiente que van a heredar nuestros sucesores? (p. 168)

El dióxido de carbono es un gas incoloro con un olor débilmente acre y gusto ácido. Se encuentra de forma natural en la atmósfera de la Tierra, sirve como un elemento esencial en la nutrición de las plantas y es un elemento que determina de forma importante el balance térmico del planeta. Las actividades humanas liberan dióxido de carbono a la atmósfera a través de la combustión de madera, carbón, petróleo, gas natural y otros materiales orgánicos. Debido en parte a estas actividades, la concentración de dióxido de carbono ha crecido alrededor de un 7 por ciento en las últimas dos décadas. Ha habido un gran debate acerca de cómo y cuándo la tierra reaccionará y qué impacto va a tener esto en la humanidad. El dióxido de carbono es para Gaia como la sal para nosotros. No podemos vivir sin ella pero un exceso es un veneno. (p. 170-171)

Los sistemas en homeostasis compensan las perturbaciones y trabajan para mantenerse en un estado adecuado. Quizá si la dejásemos a su aire Gaia podría absorber el exceso de calor y dióxido de carbono que llega. Sin embargo, no se deja a Gaia actuar por sí sola; además estamos ocupados eliminando una parte de la vida vegetal, las selvas y los bosques, que mediante una respuesta de crecimiento extra podrían contrarrestar el cambio. (p. 173)

El efecto invernadero del dióxido de carbono no es el único problema que resulta de la combustión de productos fósiles. En las regiones templadas del hemisferio norte existe un incremento de la mortalidad y morbilidad de los ecosistemas relacionados con el incremento de la precipitación de sustancias ácidas. La causa no solamente es la combustión sino también es culpa del oxígeno, el acidificador, la droga gaseosa que tanto nos da vida como nos acaba matando. (p. 175) De nuevo, la contaminación por lluvia ácida es un problema de dosis. La contribución geofisiológica a este debate consiste en ver la fuente menospreciada de ácido, el sulfuro de dimetilo, producido en grandes cantidades por parte de floraciones fitoplanctónicas en la superficie de los océanos. (p. 177)

A finales de los años sesenta JL desarrolló un aparato sencillo capaz de detectar los clorofluorohidrocarburos (CFC) en la atmosfera hasta niveles de partes por trillón en volumen. Las medidas que JL hizo mostraron que los CFC se encontraban unas 40 partes por trillón en el hemisferio sur y entre 50 y 70 en el norte. En la concentración actual estos compuestos no constituyen ningún peligro concebible. La preocupación venía del hecho de que las emisiones crecían exponencialmente y si la velocidad de crecimiento de los años sesenta continuaba hasta el final de la centuria habría una disminución de ozono entre un 20 y un 30 por ciento. Lo cual sería desastroso. (p. 179-180)

Otra vez se olvidó el criterio de Paracelso de que el veneno es la dosis y se colocó en su lugar el santo y seña de “cero”. El grito fue: “No hay nivel seguro de radiación ultravioleta, como los otros cancerígenos debería ser reducida a cero. El ozono impide la penetración de radiación ultravioleta dura, que en caso contrario mantendría la tierra estéril e inhabitable para la vida. Lynn Margulis fue quien lo refutó mostrando que las algas fotosintéticas pueden sobrevivir cuando se exponen a radiación ultravioleta. Sin embargo esto no impidió que la hipótesis se convirtiera en uno de los grandes mitos científicos del siglo, sobrevive debido a la división que separa las ciencias. (p. 182-183)

(…) la mayoría de físicos no son conscientes de que la radiación ultravioleta también puede reportar beneficios. (…) La variación del color de piel con la latitud sugiere que nos hemos adaptado, en ausencia de migración, a los niveles de radiación ultravioleta de nuestros hábitats. (p. 184) La presencia en la atmosfera de CFC es un factor adicional al del efecto invernadero del dióxido de carbono. Ello representa un peligro potencialmente mucho más serio que el de la disminución de ozono. (p. 185)

Aunque Gaia puede ser inmune a las excentricidades de alguna especie díscola como nosotros o los productores de oxígeno, ello no implica que nosotros como especie estemos protegidos contra nuestra locura colectiva. (…) Si el mundo se hace poco habitable por nuestra causa, existe la posibilidad de un cambio a otro régimen que será mejor para la vida, pero no necesariamente mejor para nosotros. En el pasado, los cambios de este tipo, tales como el salto de una glaciación a un período interglaciar, han tendido a ser interrupciones revolucionarias en lugar de evoluciones graduales. (p. 193)

Desde un punto de vista geofisiológico ello nos recuerda que los efectos de la eliminación de bosques probablemente se suman a los del dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Los modelos actuales no pueden predecir las consecuencias de estos cambios. (p. 194) Debemos identificar cuáles son las necesidades de la Tierra, incluso si nuestro tiempo de respuesta es lento. Podemos ser altruistas y egoístas a la vez en una especie de interés propio inconscientemente inteligente. (p. 196)

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 [1] Esta idea choca de frente con el incremento constante causado por el hombre.