Biominerales como archivo histórico del cambio climático en la Patagonia Norte

En unos pocos milenios los seres humanos hemos adaptado muchos recursos del planeta para favorecer nuestra vida cotidiana y satisfacer tanto nuestras necesidades como nuestra codicia. A través de algunas de las actividades que más nos benefician, como la agricultura, la ganadería, la industria y la obtención de energía hemos modificado sustancialmente el ambiente que habitamos. Deforestación, inundaciones provocadas, desgaste de los suelos, derrames de petróleo, emisión de gases con efecto invernadero… y la lista sigue. Éstas son sólo algunas de las consecuencias de nuestra interacción con lo que nos rodea.

Sin embargo, pareciera que la cosa no queda ahí no más, y muchas veces al abrir los diarios tenemos la sensación que la naturaleza se toma revancha con algo inquietante llamado “cambio climático”. Con frecuencia pueden leerse títulos como “Las temperaturas más altas del siglo en Europa”, “El invierno más crudo de España», “Huracanes devastadores”, “Granizo del tamaño de pelotas de tenis”, “Grandes sequías en algún lugar del mundo donde siempre llovía”, “Terribles inundaciones en otro lugar donde nunca caía una gota” y por supuesto, acá también la lista sigue. Lo que no queda del todo claro es si este preocupante cambio de reglas en el sistema climático-ambiental lo estamos provocando o forzando nosotros mismos, o si es algo propio de algún ciclo natural. Por eso, el estudio detallado (ahora y antes) de las variables que afectan de una forma u otra el clima y la respuesta del ecosistema se ha vuelto importante a escala global.

Los archivos «Proxy»

Para estudiar el clima actual, y el de las últimas décadas, contamos con una innumerable cantidad de datos meteorológicos precisos, tomados casi segundo a segundo y de cualquier parte del planeta. Si queremos ir un poco más atrás en el tiempo, empiezan los problemas. Por ejemplo en la ciudad de San Carlos de Bariloche, ubicada en la Patagonia Norte Argentina, gracias a algún aplicado entusiasta de la meteorología existen algunas series de datos de precipitación y temperatura que, aunque a veces están incompletas o cortadas por algunos meses, llegan hasta alrededor de 1930. Sin embargo, para saber que pasaba con el clima y el ambiente en nuestra región más atrás de esa fecha, no existen más datos escritos y debemos recurrir a archivos alternativos o “proxy” (como se los llama en la jerga profesional). Estos archivos proxy son materiales que resisten el paso del tiempo y que tienen alguna propiedad o característica que podemos (directa o indirectamente) asociar a alguna variable climática. Además, y muy importante, estos materiales tienen que tener una escala temporal resuelta lo más precisamente posible y tienen que poder datarse, para que nos permitan ubicar en el tiempo los eventos climáticos archivados. Los anillos de los árboles, los hielos permanentes y los sedimentos laminados de los lagos son algunos de los proxies que más datos nos han brindado en esta región; los primeros, con su escala temporal definida año por año (¡e incluso a veces hasta por estaciones!) son casi un lujo dentro de la gama usual de herramientas con las que contamos para reconstruir el clima del pasado.

Aunque aún no totalmente estudiado, otro excelente candidato a proxy son las almejas de agua dulce que habitan los lagos y ríos patagónicos. Estas almejas, como todos los demás bivalvos, poseen una concha biomineral hecha de un compuesto que combina a nivel micro y nanoscópico carbonato de calcio (cristales de aragonita o calcita) y sustancias orgánicas (glicoproteínas).

Caparazón de un Diplodon chilensis patagonicus encontrado en Lago Moreno. Foto de A. Soldati.

La almeja Diplodon chilensis es un habitante originario de los cuerpos de agua dulce ubicados a ambos lados de la Cordillera de los Andes, entre los 30° y los 50° grados de Latitud Sur aproximadamente. Este molusco, que a veces alcanza edades cercanas a los cien años, posee una valva nacarada, que incluso luego de cientos de años de muerto el molusco, se conserva en un muy buen estado. En forma análoga a los árboles, el Diplodon crece ampliando su valva periódicamente, al agregar año a año un nuevo anillo biomineral en el borde ventral. Ciertos estudios isotópicos y experimentos de marcación y recaptura mostraron que estos anillos se forman una vez por año durante toda la vida del ejemplar y por lo tanto conforman una excelente escala temporal.

En especímenes muy longevos, cada anillo mide sólo unos cientos de micrómetros, dificultando mucho un adecuado recuento de los mismos a simple vista. Sin embargo, son justamente estas almejas más longevas las más interesantes, ya que pueden darnos información sobre períodos más largos de tiempo. Para poder estudiarlas nos valemos de un método alternativo: en vez de mirar los anillos desde el exterior de la valva, se observan los anillos desde el lado de adentro. Cortando y puliendo una tajada de la valva en dirección perpendicular a los anillos de crecimiento externos se revelan los anillos internos, que además traen información sobre la estación en que fue depositado el biomineral: una línea blanca corresponde a nácar depositado durante el período invernal y una línea oscura al segregado durante la época estival. Ciertas tinturas químicas ayudan a resaltar las diferencias entre una porción y la otra, y así se genera una escala temporal en la valva, que posee una resolución anual, temporal y hasta mensual, dependiendo del caso.

Valva de un Diplodon pulida y teñida, mostrando algunos de los anillos de crecimiento ya datados. El corte fue hecho en el sentido de menor crecimiento de la valva (i). La escala mayor (1-0) es un milímetro, la escala menor está en micrómetros. Foto de A. Soldati para la investigación del departamento de Biomineralización en la Universidad de Mainz.

Y hablando del crecimiento, encontramos aquí el primer proxy que brinda esta almeja; el crecimiento de las valvas del Diplodon se ve afectado por factores climáticos y ambientales: durante ciertos años, que por alguna causa le son favorables a la especie (por ejemplo por mejores temperaturas o mayor cantidad de nutrientes) el molusco crece más y los anillos son mas anchos que si se da el caso contrario. Ya entonces, la simple comparación de los anillos de una sola valva nos brinda una idea de qué ocurrió y con qué frecuencia, en una ventana temporal que quizás con algo de suerte llegue a ¡más de un siglo! Pero eso no es todo: solapando las curvas de almejas nacidas en distintas épocas, podemos estirar los datos más allá de la vida de una sola almeja, y abarcar escalas temporales muchísimo más grandes.

Para eliminar eventos extremos que atañan sólo a algún individuo en especial (por ejemplo que un año dado una almeja determinada no crezca lo que las otras, por alguna enfermedad o ataque externo) en vez de analizar un solo espécimen, analizamos el crecimiento del biomineral en un mismo año, en varios individuos a la vez (unos 5 a 10 ya son suficientes). Así logramos obtener un archivo de crecimiento para una almeja “promedio” de un lugar determinado (que llamaremos la “curva de crecimiento maestra” de ese lugar). Por supuesto, el último tramo de la curva maestra puede calibrarse con los registros meteorológicos de las últimas décadas, y luego podemos “leer” en del resto de la curva los cambios climáticos en épocas donde no existían registros ambientales.

Lo más interesante de todo es que estas almejas de agua dulce no eran desconocidas para las poblaciones nativas de la región norpatagónica, quienes hace más de 5000 años atrás utilizaban su carne como un complemento dietario y a veces manufacturaban sus valvas para crear cuentas y adornos de nácar. Gracias a que la naturaleza es una experta en ciencia de materiales, el nácar de los Diplodon es un bio-producto muy resistente al paso del tiempo. Así es que muchas de estas valvas arqueológicas se han conservado enteras y en un muy buen estado, con las líneas de crecimiento internas intactas. El estudio esclerocronológico de estos biominerales arqueológicos nos brinda, por lo tanto, una oportunidad única de estudiar las variaciones ambientales y climáticas características del medioambiente en que vivieron estas almejas patagónicas en épocas anteriores a cualquier registro instrumental.

Más información sobre estos hallazgos científicos realizados bajo la dirección de la Dra. Dorrit Jacob en el departamento de Biomineralización de la Universidad de Mainz (Alemania), pueden encontrarse en los siguientes artículos:

A.L. Soldati, D.E. Jacob, B.R. Schöne, M.M. Bianchi and A. Hajduk Seasonal periodicity of growth and composition in valves of Diplodon chilensis patagonicus (d’Orbigny 1835). Journal of Molluscan Studies, 75: 75-85. 2009.

A.L. Soldati, D.E. Jacob, M.M. Bianchi and A. Hajduk. Microestructura y polimorfismo en valvas recientes de Diplodon chilensis patagonicus (d’orbigny 1835). A.L. Soldati, Gayana, 74(1): 61-69. 2010.