En un estudio pionero en su tipo, investigadores de Stanford han medido cómo ha cambiado la abundancia de vida oceánica a lo largo de los últimos 500 millones de años de historia de la Tierra.
por la Universidad de Stanford
En general, la masa total de organismos marinos ha aumentado en general durante los últimos 500 millones de años, mostró el estudio, aunque con retrocesos después de grandes eventos de extinción.
Los hallazgos coinciden con la evidencia de un aumento similar de la biodiversidad marina (la variedad total de organismos) durante el último medio siglo, según estudios que se remontan al siglo XIX, lo que sugiere una conexión evolutiva entre la biomasa y la biodiversidad. La investigación se publica en Current Biology .
«Comprender la cantidad de biomasa es importante porque representa características clave de un ecosistema que no se reflejan en la cantidad de especies ni en la cantidad de nichos que ocupan», afirmó el autor principal del estudio, Pulkit Singh, investigador postdoctoral en Ciencias de la Tierra y Planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford.
«Pero a medida que nos adentramos en el pasado, nuestras mediciones de biomasa son muy limitadas, por lo que ese era el gran vacío en la historia biológica que queríamos llenar con nuestro estudio».
Los resultados provienen de una recopilación y revisión exhaustiva de datos de miles de muestras de rocas que contienen restos esqueléticos, que en el entorno oceánico comprenden principalmente conchas de animales, ciertos tipos de algas y organismos unicelulares llamados protistas.
Los fósiles con restos esqueléticos registraron la cantidad de biomasa (el material que compone y produce los seres vivos) que se conservó a lo largo de diferentes intervalos geológicos.
La biomasa revela la productividad de un ecosistema, indicando la cantidad de energía (alimentos) presente y la cantidad de organismos que un sistema puede sustentar. La productividad, a su vez, refleja la salud del ecosistema y, en general, la salud del planeta.
Los investigadores han evitado durante mucho tiempo intentar medir la biomasa, dado el inmenso esfuerzo que requiere recopilar datos relevantes y la posibilidad de que estos no sean suficientes para revelar patrones significativos. Singh aceptó el reto, dedicando varios años a recopilar datos publicados durante décadas, además de añadir nuevos datos de sus propias muestras.
«El primer esfuerzo cuantitativo para documentar y graficar la biodiversidad a lo largo del tiempo geológico se realizó en 1860, pero hasta el artículo de Pulkit, nunca había existido un artículo correspondiente sobre la biomasa a lo largo del tiempo», dijo el autor principal del estudio, Jonathan Payne, profesor Dorrell William Kirby de Ciencias de la Tierra y Planetarias en Stanford.
«Me impresiona su valentía intelectual al arriesgarse en un proyecto como este».
Revisando el pasado
Para el estudio, Singh y sus colegas consideraron más de 7700 muestras de caliza marina de todo el mundo, que abarcan los últimos 540 millones de años y que han sido documentadas en más de 100 estudios científicos. El equipo de investigación se basó en datos recopilados mediante un método estándar conocido como recuento de puntos petrográficos para evaluar el porcentaje de cada muestra que contenía restos óseos .
Esta técnica, que requiere mucho tiempo, implica cortar y pulir las rocas en capas muy finas para que la luz pueda atravesarlas y luego examinar las secciones delgadas de las muestras de roca bajo un microscopio para cuantificar su composición.
Durante el Cámbrico, el período más antiguo del que se han obtenido muestras, que comenzó hace unos 540 millones de años, los investigadores descubrieron que, en promedio, menos del 10 % de las rocas estaban compuestas de material de conchas. A medida que el Cámbrico dio paso al Ordovícico, hace unos 485 millones de años, ese porcentaje aumentó, lo que refleja en parte la «Explosión Cámbrica», cuando la vida en la Tierra se expandió drásticamente en diversidad y complejidad.
Las esponjas calcificantes inicialmente contribuyeron notablemente a la biomasa, pero luego fueron superadas por equinodermos recientemente evolucionados (incluidos los ancestros de las estrellas de mar actuales) y artrópodos marinos, incluidos los trilobites extintos y los ancestros de los cangrejos.
Durante gran parte de los siguientes 230 millones de años, el contenido de conchas se disparó muy por encima del 20%, con una disminución significativa durante una de las «Cinco Grandes» extinciones masivas del Devónico Tardío, hace entre 375 y 360 millones de años. La mayor caída en la historia de la vida se produjo hace unos 250 millones de años durante la «Gran Mortandad», la extinción del Pérmico-Triásico, cuando el porcentaje de conchas se desplomó a aproximadamente el 3%.
La vida se recuperó y, a excepción de importantes extinciones masivas posteriores (la extinción del final del Triásico hace unos 200 millones de años y la del Cretácico-Paleógeno hace unos 66 millones de años, que mató infamemente a los dinosaurios no aviares), la biomasa ha experimentado un auge en nuestra era geológica actual, el Cenozoico, con conchas que superan el 40% del volumen de la roca, gracias en parte a las sustanciales contribuciones de los moluscos y los corales.
«El patrón general que pudimos captar es que se trata de un aumento gradual», dijo Singh.
Uno de los mayores desafíos al realizar el estudio fue determinar si el creciente contenido de conchas en las rocas realmente indicaba un aumento en la bioabundancia con el tiempo o si otros factores ecológicos, como una disminución en los depredadores que perforan y destruyen conchas, o sesgos metodológicos de la muestra estaban detrás del patrón.
Para contrastar sus resultados, los investigadores realizaron una serie de pruebas rigurosas. Clasificaron las muestras según el entorno depositacional de aguas profundas o someras , teniendo en cuenta que los restos de conchas se acumulan con mayor frecuencia en aguas someras con mayor densidad de población.
Los investigadores también clasificaron las muestras según las diferentes latitudes, ubicaciones y formas de los predecesores de los continentes actuales. A pesar de todo, la señal se mantuvo muy consistente en todas las profundidades del agua, latitudes y entornos geológicos.
«Cuanto más pruebas hicimos y más dividimos nuestro conjunto de datos, nos dimos cuenta de que estos grandes patrones biológicos que estábamos observando permanecieron a lo largo del tiempo», dijo Singh.
Eventos que cambian la vida
En cuanto al aumento general de la vida marina, la evidencia apunta a tendencias paralelas hacia una mayor diversidad. A medida que los organismos marinos se vuelven más especializados y más variables en sus especializaciones, se puede extraer más energía de los nutrientes y recursos alimenticios disponibles.
Este reciclaje mejorado de nutrientes comienza con los autótrofos, como el fitoplancton, que se «alimentan» fotosintéticamente de la luz solar y termina con los descomponedores que devuelven al medio ambiente los nutrientes que los autótrofos absorben.
«La idea general es que hay más alimentos disponibles en los ecosistemas y, debido a eso, los ecosistemas pueden sustentar más vida, hay más energía disponible y eso conduce a una mayor abundancia expresada en biomasa», dijo Singh.
La persistencia de la plenitud observada durante los últimos cientos de millones de años podría ser cuestionable, considerando el impacto de las actividades humanas. Si bien la actividad humana ha causado la escorrentía de fertilizantes, la sobrepesca, la acidificación de los océanos y otros fenómenos en un breve lapso geológico , los científicos han documentado ampliamente una sexta extinción masiva, aún en curso, impulsada por el ser humano.
La acumulación de pérdidas de biodiversidad podría potencialmente reducir la biomasa, y viceversa, una señal que tal vez podría captarse en el registro fósil que se está formando actualmente.
«Desde la perspectiva de nuestro estudio, los tiempos modernos son bastante complicados dada la magnitud de la actividad humana, que está alterando rápidamente las condiciones en todo el planeta, incluso en los océanos», dijo Payne, quien también es investigador principal del Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente.
«Pero nuestros hallazgos muestran que la biomasa total está vinculada a la biodiversidad y que las pérdidas de biodiversidad pueden reducir la productividad durante intervalos geológicamente significativos, lo que añade un argumento más a favor de la importancia de conservar la biodiversidad para la salud humana y del planeta».
Más información: Acoplamiento macroevolutivo de la biomasa marina y la biodiversidad a lo largo del Fanerozoico, Current Biology (2025). DOI: 10.1016/j.cub.2025.06.006 . www.cell.com/current-biology/f … 0960-9822(25)00735-3
