Ciertas microalgas unicelulares con un tamaño aproximado de entre 20 y 50 micrones han hecho posible que podamos transportarnos más de 500.000 años atrás en el tiempo para revelar cómo era el clima del Bosque Atlántico en el Pleistoceno Medio. Las diatomeas, organismos presentes en ambientes acuáticos, poseen una pared celular rígida de sílice (similar al vidrio) que asegura una buena conservación de su estructura en los sedimentos a lo largo de miles de años. Asimismo, las diferentes especies de diatomeas viven en condiciones ambientales muy específicas en lo que se refiere al tipo de agua, la profundidad, la acidez y la concentración de nutrientes, por ejemplo. Esto hace que su presencia funcione como un indicador preciso de las características de ese ecosistema.
Con base en estas pistas microscópicas, la bióloga Gisele Marquardt, de la Universidad Federal de Paraná (UFPR), investigó las transformaciones ambientales que se produjeron en el transcurso de centenas de miles de años en la depresión de Colônia, en la zona sur de la ciudad de São Paulo. La región, que alberga una estructura geológica circular de aproximadamente 3,6 kilómetros (km) de diámetro, más conocida como cráter Colônia, es considerada uno de los yacimientos paleoclimáticos tropicales más importantes del planeta.
El análisis de los sedimentos reveló un patrón recurrente en el decurso de los ciclos climáticos: en los períodos glaciales, asociados a temperaturas más bajas y a la expansión de los casquetes polares (que no llegaron a extenderse sobre Sudamérica), las condiciones predominantes eran de mayor humedad y expansión de las masas de agua, lo que provocaba inundaciones. Como contrapartida, en los períodos interglaciales, con temperaturas mayores, el clima era más seco y las aguas estaban más contenidas. “Hemos podido identificar cómo acaeció la transformación del lago que cubría la depresión de Colônia en una turbera y que esto habría ocurrido en dos etapas distintas, comenzando por los bordes y recién después llegando al centro”, destaca la investigadora, autora de un artículo publicado en diciembre en la revista Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.
Más allá de las oscilaciones climáticas, su transición hasta convertirse en una turbera (un ambiente inundado en el que el agua impide que la materia orgánica reciba oxígeno, haciendo más lenta su descomposición) también se vio condicionada por factores locales, tales como la geología, la composición de los sedimentos y la cobertura vegetal, lo que sugiere que los ecosistemas tropicales pueden responder de formas diversas a los cambios climáticos. “Esto indica que se trata de un proceso más antiguo de lo que se sabía ‒los datos son de hace 500.000 años‒ y más complejo que una mera respuesta a los cambios climáticos globales”, explica Marquardt, quien subraya que este hallazgo puede contribuir a la identificación de futuras transformaciones en zonas húmedas, además de reforzar la importancia de su conservación.
“La base de diatomeas fue fundamental para entender cómo se transforma un lago en el transcurso del tiempo, lo que en la actualidad reviste gran importancia: con los cambios climáticos y el uso intensivo del agua para el riego, muchos lagos se están evaporando y atravesando procesos similares”, añade la paleoecóloga francesa Marie-Pierre Ledru, investigadora del Instituto de Investigación para el Desarrollo (IRD) de Francia y una de las coautoras del artículo.
Para llevar a cabo la recolección de las diatomeas, los investigadores se valieron de un sistema de martilleo manual montado sobre un trípode que inserta un tubo a 14,7 metros (m) de profundidad. Las capas más antiguas se encuentran en el fondo del tubo y las más recientes en la parte superior. A partir de ese núcleo testigo de sedimentos, se fueron extrayendo muestras cada 3 o 4 centímetros (cm), entre las profundidades de 14,7 y 8 m. De cada segmento, se extrajeron pequeños volúmenes de suelo de tan solo 0,5 cm3, lo que sumó un total de 160 submuestras destinadas al análisis de las microalgas fosilizadas.
El material fue sometido a un proceso químico para eliminar la materia orgánica y los carbonatos, permitiendo así la observación en un microscopio de las frústulas de las diatomeas: sus caparazones de sílice, cada uno compuesto por dos valvas. En cada lámina analizada, los científicos contabilizaron al menos 400 valvas, identificando especies y clasificándolas como planctónicas (aquellas que viven en suspensión en la columna de agua) o bentónicas, fijadas al fondo del cuerpo de agua o sobre superficies sumergidas como rocas, plantas y sedimentos.
La presencia de las primeras sugiere que el ambiente era un lago activo, con agua en abundancia y en movimiento, asociado a períodos glaciales húmedos. En tanto, la presencia de las bentónicas revela un ambiente de escasa profundidad o en transición hacia una turbera, indicador de fases más secas o bien con vegetación cubriendo la superficie del agua. “Logramos identificar las especies recolectadas y descubrimos que hay muchas cosas nuevas en Colônia que nunca se habían descrito. Es un ambiente extremadamente diverso”, subraya Marquardt.
Eduardo Cesar / Revista Pesquisa FAPESPEl cráter, de unos 4 km de diámetro, está situado en el distrito paulista de Parelheiros, en la zona sur del municipioEduardo Cesar / Revista Pesquisa FAPESP
Este trabajo se llevó a cabo cuando la investigadora realizaba una pasantía posdoctoral en el que entonces era el Instituto de Botánica de São Paulo, incorporado en 2021 al Instituto de Investigaciones Ambientales (IPA). El proyecto, financiado por la FAPESP, apuntó a evaluar los cambios en las comunidades de diatomeas y utilizarlas como marcadores biológicos para la reconstrucción paleoambiental en el cráter Colônia.
Aunque la investigación se centró en el yacimiento paulista, los resultados publicados en diciembre se compararon con registros del lago Titicaca, en la región andina fronteriza de Perú y Bolivia. A pesar de las diferencias de altitud y localización, ambos ambientes presentaron respuestas climáticas convergentes ante las oscilaciones globales, con períodos más fríos coincidentes con una mayor disponibilidad hídrica y la consiguiente expansión de los cuerpos de agua, en contraposición a intervalos más cálidos que se caracterizaron por una reducción de la humedad y una disminución del nivel de las aguas.
Sin embargo, las diferencias en los tipos de diatomeas halladas revelan que no todo puede explicarse con base únicamente en el clima global. Durante el período glacial, mientras que en el lago Titicaca predominaban las especies bentónicas, un indicador de aguas poco profundas, las preponderantes en el cráter Colônia eran las planctónicas, asociadas a ambientes más profundos y turbulentos. Esto llevó a los investigadores a plantear la hipótesis de que ciertos factores locales, tales como el relieve, la vegetación y la profundidad del agua pueden haber tenido influencia sobre la dinámica ambiental tanto o más aún que las variaciones del clima mundial.
“Nuestros actuales modelos climáticos cuentan con unos 40 años de información. Cuando disponemos de un testimonio como el que se presenta en este artículo, con toda esta historia climática, que incluso revela registros dispares dentro de una misma subcuenca, estos datos se tornan sumamente valiosos”, resalta la bióloga brasileña Luciane Fontana, de la Universidad de Lanzhou, en China.
Experta en reconstrucciones paleoambientales, Fontana utiliza diatomeas y otros marcadores en sus investigaciones, aunque no participó en la publicación de Marquardt. La investigadora también destaca que “los modelos predictivos que se utilizan actualmente pueden y deben incorporar este tipo de información para ser más sólidos, ya que las diatomeas son excelentes bioindicadores, dado que presentan una rápida respuesta a los cambios ambientales”.
Otro estudio, publicado en marzo en la revista Review of Palaeobotany and Palynology, revela una diversidad considerable de pólenes y esporas fósiles preservados en los sedimentos del cráter Colônia, también datados en el Pleistoceno Medio (hace entre 530.000 y 370.000 años). El artículo, firmado por la paleoecóloga paraguaya Olga Aquino-Alfonso y por Ledru, presenta 146 tipos de palinomorfos (partículas orgánicas microscópicas) que documentan la vegetación del antiguo Bosque Atlántico antes de que se instaurara en el planeta el ciclo glacial que duró 100.000 años.
Ese estudio combina técnicas de microscopía y análisis ecológicos para revelar una selva húmeda y diversa, con la presencia de especies vegetales hoy en día raras, como araucarias y podocarpos, y la ausencia de otras como acaena y efedra, indicadores de drásticos cambios ambientales a lo largo del tiempo. “Encontramos y describimos una mezcla de especies de la sabana tropical del Cerrado y otras que actualmente se consideran propias de climas más fríos como la Pampa”, destaca Ledru.
Ella explica que, durante las eras glaciales, el nivel del mar era unos 100 m más bajo, lo que alejaba la costa y reducía la humedad necesaria para el desarrollo del Bosque Atlántico. “La costa estaba más lejos. Entonces comenzaron a desarrollarse y a proliferar las especies de climas más secos, hasta que regresó la humedad y el nivel del mar volvió a subir”, explica. Estos registros, sostiene, muestran que los biomas deben ser monitoreados atentamente ante los cambios climáticos actuales, ya que sus límites pueden modificarse más rápidamente de lo que se imagina.
Proyectos
1. Alteraciones de las asambleas de diatomáceas ante los cambios climáticos y ambientales durante ciclos glaciales e interglaciales en la zona de Bosque Atlántico situada en área urbana (nº 18/23399-0); ModalidadBeca de posdoctorado; Investigador responsable Carlos Eduardo de Mattos Bicudo (Instituto de Botánica); Becaria Gisele Carolina Marquardt; Inversión R$ 177.857,36.
2. Los desafíos para la conservación de la biodiversidad ante los cambios climáticos, la contaminación y los usos y la ocupación del suelo (PDIp) (nº 17/50341-0); ModalidadAyuda de Investigación – Programa de Modernización de Institutos Estaduales de Investigación; Investigador responsable: Luiz Mauro Barbosa (Instituto de Investigaciones Ambientales); Inversión R$ 9.612. 432,65.
3. Dimensions US-Biota São Paulo. Integración de disciplinas para la predicción de la biodiversidad del Bosque Atlántico en Brasil (nº 13/50297-0); ModalidadPrograma Biota; Convenio National Science Foundation (NSF); Investigadora responsable Cristina Yumi Miyaki (USP); Inversión R$ 4.517.876,44.
4. Reconstrucción paleolimnológica de la represa Guarapiranga y diagnóstico de la calidad actual del agua y de los sedimentos de los cursos de agua del área metropolitana de São Paulo (RMSP) para la gestión del suministro (nº 09/53898-9); ModalidadAyuda de Investigación – Proyecto Temático; Investigador responsable: Carlos Eduardo de Mattos Bicudo (Instituto de Botánica); Inversión R$ 1.725.042,01.
Artículo científico
MARQUARDT, G. C. et al. From paleolake to peatland: Paleo environmental changes over glacial and interglacial cycles (Mid-Pleistocene) in the Colônia Basin, Brazil. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. v. 655. dic. 2024.
