Figura
1: Tundra, el bioma donde más aparece el permafrost.
Fuente:
www.nationalgeographic.com
El permafrost es el
suelo cuyos horizontes permanecen permanentemente congelados, aun con la
llegada y transcurso del verano. El nombre es una fusión de las palabras
“permanent” (permanente) y “frost” (escarcha) Solo está presente en lugares
cuyo clima es lo suficientemente frío (tundra y taiga, además de algunas zonas
de alta montaña). Debido a la distribución mundial de climas del Holoceno, la
gran mayoría está en el Hemisferio Norte. En el Hemisferio Sur solo está
presente en la Antártida, en islas subantárticas y en algunas zonas de
América del Sur (Andes, Patagonia, región magallánica). El permafrost posee
gran importancia para la ciencia, pues acumula una gran cantidad de carbono
orgánico que sería liberado a la atmósfera si el
Ártico continúa calentándose, lo que aceleraría el proceso actual de
calentamiento global siguiendo bucles de realimentación positiva.
Figura
2: Cambios en la distribución del permafrost del Hemisferio Norte en el siglo XX y parte del
XXI. Fuente: www.berkeleyearth.org
También tiene una
importancia clave para la vida cotidiana de miles de personas en países como
Rusia, Canadá o Estados Unidos (Alaska), pues muchos edificios y otras
infraestructuras (carreteras, vías férreas, etc.) tienen sus cimientos fijados
al permafrost. Si éste se funde, el suelo cederá al peso y las infraestructuras se derrumban
tras fracturarse, como si el suelo fuese de mantequilla (algo similar ocurre
con las arcillas expansivas).
Figura
3: Ferrocarril en Alaska deformado por fusión del permafrost.
De
forma homóloga, un edificio en Siberia sufre los mismos efectos.
Fuente:
www.wunderground.com
Las otras grandes
utilidades del permafrost son las paleontológicas, pues el suelo helado
conserva restos orgánicos de todos los tamaños en excelentes condiciones:
Dientes, huesos, pelo, polen, esporas, etc.
Bioapatito y colágeno en molares de bisonte
Un estudio de 2015
realizado en Alaska (A.
Cherkinsky et al., 2015) dató unos
molares de Bison sp. hallados en Alaska usando colágeno y bioapatito, un mineral
que forma el esmalte de los dientes. Las dataciones arrojaron resultados de
entre 17000 y 47000 años de antigüedad para el colágeno y de entre 16000 y
41000 años de antigüedad para el bioapatito. Esta diferencia se debe a que la
relación 13C/14C ha variado más en unas partes que en
otras de los molares, por estar el 14C más o menos expuesto al
intercambio de materia con el permafrost.
Figura
4: Lugar de hallazgo de los molares estudiados.
Figura
5: Detalle de los molares.
Genomas criogenizados
De la fauna del
Pleistoceno, los mamuts son de los animales más famosos,
simbolizando la fauna de los periodos glaciales que terminaron hace 10000 años.
Varios ejemplares de Mammuthus
primigenius han sido encontrados congelados en el permafrost boreal.
Gracias al hielo, se han podido obtener una información muy valiosa para
paleontólogos de todo el mundo, al poder estudiar in situ todo tipo de tejidos
(incluso sangre) de una especie extinta, de la que se podrá aprender mucho sobre su alimentación, reproducción, etología y extinción.
Se ha podido
secuenciar parcialmente su genoma, según un estudio publicado en la revista Nature (Miller et al., 2008), donde un
equipo de investigadores de diversas universidades de Estados Unidos y Rusia
lograron secuenciar más de 3300 millones de bases usando pelo de Mammuthus primigenius conservado en el
permafrost.
Figura
6: Clados filogenéticos comparando la antigüedad de las divergencias entre
diferentes especies de elefántidos y homínidos.
Más sobre mamuts: Primates depredadores
Hoy en Europa el
permafrost solo se puede hallar en zonas de alta montaña (Alpes, Urales, Cáucaso), Islandia y el norte
de Escandinavia; pero no siempre ha sido así. Durante el Pleistoceno, varios periodos glaciares dejaron congelada a la mayoría de Europa, ampliando la
superficie de permafrost.
Durante esta época, los
mamuts poblaban las vastas llanuras de Europa, al sur del inlandsis que cubría
todo el noroeste de Europa desde las Islas Británicas hasta los Urales pasando
por Jutlandia. Hasta su extinción en el Holoceno, Mammuthus primigenius fue cazado por Homo neanderthalensis (nuestro pariente extinto más cercano) y Homo sapiens (nuestros ancestros).
La cueva de Spy
(Bélgica), es uno de los yacimientos paleolíticos más importantes de Europa,
pues allí se descubrieron en el siglo XIX los restos óseos de Homo neanderthalensis que permitieron
identificarlo como una nueva especie de humanos, y no como personas con
deformidades. En esta cueva también se pueden hallar numerosos restos óseos que
no son humanos, entre ellos, de Mammuthus
primigenius. Según un estudio (M. Germonpré, et
al., 2014), los cazadores humanos fueron los responsables de que la mayoría de
restos óseos de mamut estuviesen allí, aunque también es posible que algunas
hienas (Crocuta crocuta) consumieran
fragmentos de carne de mamut resguardándose en la cueva, a la luz de las
dataciones (aproximadamente 43000 años de antigüedad) hechas a restos de ambos
mamíferos.
Micropaleontología de diatomeas
No solo se encuentran
restos orgánicos de tamaño mediano y grande en el permafrost. También se
encuentran restos microscópicos, como diatomeas, protistas, etc. Estos restos,
gracias a que han estado decenas de miles de años en el permafrost, están en un
excelente estado de conservación, lo que proporciona a la micropaleontología un
valioso material de estudio e investigación, para poder reconstruir los
ambientes en los que estos microscópicos seres vivieron y murieron.
Por ejemplo, las
diatomeas. Son protistas autótrofos que forman parte del fitoplancton. Poseen
una enorme diversidad de géneros y especies, además de un esqueleto silíceo con
complejos motivos simétricos. Son de gran importancia para la ciencia, pues su
enorme diversificación permite estudiar y reconstruir ambientes actuales y
pasados. Por ejemplo, en la Laguna Potrok Aike, un maar volcánico en la
Patagonia Argentina de 770000 años de antigüedad (C. Recasens, et al., 2015).
El sur de América y la
cordillera andina fueron profundamente modelados por los periodos fríos del
Pleistoceno (especialmente en la Patagonia y la región magallánica), causando
variaciones en la extensión del permafrost austral (que hoy día es muy escaso comparado con el
existente en el Hemisferio Norte). Las diatomeas son un excelente indicador de cambios
en el clima y en la hidrología de la zona.
Figura
7: Batimetría de la Laguna Potrok Aike.
Solo en los sedimentos
lacustres de este maar (cuyas dimensiones aproximadas son 3 km de diámetro y
100 m de profundidad) se han encontrado más de 200 especies de diatomeas. La
concentración de microfósiles no es uniforme a medida que se profundiza en el
sedimento, lo que implica cambios en productividad y temperatura del maar. Los
cambios en la abundancia de distintas especies de diatomeas permiten añadir una
pieza más en el complejo rompecabezas del clima de la Tierra desde hace 50000
años hasta el Holoceno, pasando por los diversos periodos glaciales e
interglaciales del Pleistoceno.
Paleoecología de turberas
Otro ejemplo muy bueno
de conservación en permafrost de restos orgánicos microscópicos son las amebas testáceas
(grupo polifilético de protistas con concha interna o testa) halladas en las
turberas del Parque Nacional Abisko, un lugar de gran belleza al norte de Suecia, relativamente lejano a la ciudad minera de Kiruna. Por su
latitud (200 km al norte del Círculo Polar Ártico) y su clima (boreal), Abisko
reúne las condiciones adecuadas para la formación de permafrost no continuo (no
está permenentemente helado, se descongela en el verano ártico).
Figura
8: Situación de Abisko en Suecia, junto con los lugares estudiados.
Un estudio realizado por
investigadores de universidades del Reino Unido, Canadá y Dinamarca (G.T.
Swindles et al., 2015), ha utilizado estas amebas para hacer reconstrucciones
paleohidrológicas en las turberas de Abisko. Su distribución está controlada
por la profundidad del nivel freático y la humedad del suelo. El estudio
también ha hecho hincapié en la importancia del permafrost como reservorio de
carbono, pues el rápido y alarmante calentamiento que el Ártico ha
experimentado en los últimos siglos pone en peligro la existencia de estos
ecosistemas, y aumenta el riesgo de que el permafrost se funda y de que los
humedales boreales se conviertan en fuentes de emisión de CH4 a la
atmósfera, un gas con un efecto invernadero muy superior al ya conocido CO2.
La temperatura media en Abisko se ha incrementado en 2.3ºC en 100 años, lo que
coincide con la tendencia de calentamiento que actualmente experimenta el
Ártico, que se calienta a una velocidad muy superior a la media del planeta.
Figura
9: Turberas en Abisko.
Breve conclusión
El frío es un gran
conservante para los restos orgánicos, tanto microscópicos como macroscópicos.
El permafrost es un enorme congelador natural que aún guarda millones de
fragmentos desconocidos de pelo, huesos, dientes, microfósiles, etc; que
servirán para desentrañar y resolver los complejos puzzles de la vida actual,
pasada y probablemente la futura; y la climatología, disciplinas que nos
afectan de forma directa, pues los Homo
sapiens solo somos una especie más de las millones que han sido descritas y
que quedan por describir, tanto vivas como extintas.
Referencias
A. Cherkinsky,
et al., Preservation of collagen and bioapatite fractions extracted from bison
teeth in permafrost conditions, Nucl.
Instr. Meth. B (2015)
Miller, W. et al., Sequencing
the nuclear genome of the extinct woolly mammoth. Nature (2008), http://www.nature.com/nature/journal/v456/n7220/full/nature07446.html
M. Germonpré, et al., Possible
evidence of mammoth hunting at the Neanderthal site of Spy (Belgium). Quaternary International (2014)
C.
Recasens, et al., Diatoms as indicators of hydrological and climatic changes in
Laguna Potrok Aike (Patagonia) since the Late Pleistocene. Palaeogeography,
Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)
G.T. Swindles et al.,
Evaluating
the use of testate amoebae for palaeohydrological reconstruction in permafrost
peatlands. Palaeogeography,
Palaeoclimatology, Palaeoecology (2015)
Véase
también
