Seguramente habrás observado cómo los ríos, lagos, estuarios y costas se tiñen de verde en primavera y verano. Las corrientes de los ríos y el oleaje de las costas dibujan espirales y bucles perezosos de algas que, tras una riada o una tormenta, suelen acumularse en los meandros y playas arenosas. Lo que era un regalo visual de la naturaleza se transforma entonces en un olor insoportable, fruto de la descomposición de acumulaciones de materia orgánica y la exhalación de dióxido de carbono (CO2) y el insufrible metano (CH4), dos gases de invernadero.
Los pasos de la eutrofización
Los satélites meteorológicos nos envían imágenes de las mismas espirales verdes que cubren los océanos, pero a escalas de centenares de kilómetros, como los diseños geométricos que tapices gigantescos de cianobacterias dibujan sobre el mar Báltico cada primavera (Fotografía de portada). Se trata de un tipo de crisis ambiental que, de forma estacional, azota la casi totalidad de cuencas fluviales, lacustres y oceánicas del planeta Tierra: la eutrofización. En la actualidad, este proceso se genera cíclicamente cuando los ecosistemas acuáticos reciben desechos agrícolas, forestales o urbanos, ricos en nutrientes, como el fósforo y nitrógeno.
El efecto dominó es inmediato:
- Paso 1. Se genera un crecimiento exponencial de cianobacterias, algas y plantas acuáticas que cubren la superficie del agua, evitando que la luz solar alcance el fondo de estas cuencas
- Paso 2. La vegetación de fondo acuático (bentónica) perece al no poder realizar una función esencial (la fotosíntesis)
- Paso 3. Inmensas cantidades de algas y cianobacterias inician su proceso de descomposición, consumiendo el oxígeno disuelto que necesitan peces y moluscos
- Paso 4. Estas comunidades microbianas generan a su vez numerosas sustancias tóxicas y actividades patógenas, cuya acumulación produce todo tipo de enfermedades.
La consecuencia aparece en nuestras pantallas de televisión con relativa frecuencia: miles de peces y moluscos muertos son recogidos con palas y retroexcavadores, como los casos recientes en el mar Menor de Murcia. Las secuelas económicas son considerables, tanto sobre la calidad del agua potable como por el abandono de zonas navegables. Los efectos sobre la biodiversidad pueden ser irreversibles, generando la destrucción de ecosistemas acuáticos y el reemplazamiento de especies autóctonas por otras invasoras capaces de adaptarse a las nuevas condiciones estacionales. Turistas y domingueros huyen de esa “suciedad” con malos olores.
Estratos: los testigos de la eutrofización
Estudiar la “Tierra primitiva” permite a los geólogos reconstruir procesos antiguos de eutrofización, pero no a escalas de años o siglos, sino de centenares de miles a millones de años. En los estratos de las rocas que rodean nuestras ciudades y cordilleras montañosas se han registrado procesos de eutrofización del pasado, mucho más lentos que los que generamos los humanos en la actualidad. Lo curioso es que son los responsables del oxígeno que respiramos y, sin ellos, ni yo estaría escribiendo esto, ni tú leyéndolo.
El nitrógeno en forma de gas (N2), el mayor componente del aire atmosférico desde el origen de la Tierra, es inútil para la mayoría de los organismos, excepto para unos pocos capaces de fijarlo y convertirlo en componentes útiles para la vida, como los aminoácidos. Algunas cianobacterias, las fijadoras de nitrógeno más conocidas, disponen de este nutriente casi en cantidades ilimitadas, algo que se acelera en la agricultura mediante el uso de fertilizantes: el nitrógeno es el factor limitante más común del crecimiento de las plantas.
El papel del fósforo
Nos enfrentamos, por tanto, con el mayor factor que controla el crecimiento exponencial de cianobacterias y algas acuáticas: el fósforo (P). El fósforo de nuestras cerillas es un elemento químico que no forma compuestos volátiles, es muy difícil que se traslade del agua a la atmósfera y es un nutriente relativamente escaso: se transfiere entre los seres vivos a través de las cadenas tróficas (esencial en los menús de restaurantes). El fósforo aparece en todas las células orgánicas, cuyas membranas están compuestas por fosfolípidos. Si los humanos dejáramos de alterar los ciclos geoquímicos de la naturaleza, el fósforo volvería a llegar a los ríos y océanos mediante la meteorización de las rocas superficiales, que favorece la disolución de sus iones fosfato (PO43-): una vez disuelto, los organismos lo absorben. Este proceso se ha registrado a lo largo de la historia de la Tierra de forma lenta, pero con excepciones llamativas. Éstas se relacionan con aportes rápidos de fósforo, a la escala geológica, claro, aquí hablamos de millones de años. ¿De qué procesos geológicos hablamos? De la orogenia o elevación de una cordillera montañosa mediante la subducción de una placa tectónica debajo de otra (al elevarse una montaña, ofrece más superficie a la meteorización y alteración de sus rocas, cuyos cationes y aniones son disueltos por la lluvia), a la separación de dos placas tectónicas mediante el ascenso de magmas procedentes del manto, que contienen grandes cantidades de todos los componentes de la tabla periódica o, lo más sorprendente, al enfriamiento de la Tierra. ¿Puede el enfriamiento de la Tierra favorecer la eutrofización de las aguas oceánicas? La respuesta es un tremendo SÍ.
Las glaciaciones y la eutrofización
Imaginemos un enfriamiento de la Tierra tan brutal que el hielo cubriera incluso los mares ecuatoriales. La Tierra se convertiría en una bola de nieve, donde la temperatura alteraría todos los ciclos de la química. Iniciar una glaciación global puede resultar complicado pero salir de ella no, es sólo cuestión de tiempo. La actividad volcánica, que no descansa ni se toma vacaciones, continuará emitiendo sus gases de efecto invernadero y lentamente calentará la Tierra hasta su deshielo parcial. Aflorará entonces una red de paisajes alpinos con sus circos y glaciares transportando todo tipo de rocas y sedimentos a lagos y océanos. Semejante aporte acelerado (insisto, a escala geológica) incrementará bruscamente el fósforo de los océanos, generando tapices de algas y cianobacterias que cubrirán la superficie oceánica y, con el tiempo, incluso los fondos marinos: una eutrofización lenta pero letal para la fauna y flora bentónica. El fango del fondo de los océanos adquiere un color negro característico. Los elementos químicos con varios estados de oxidación (recordemos el mantra de las clases de química en el instituto: la valencia define el número de enlaces que puede formar el elemento) adquirirán su forma reducida, por lo que los valores de los elementos químicos controlados por las condiciones de reducción-oxigenación o redox, con diferentes estados de valencia (como hierro, molibdeno, vanadio, cadmio, cromo, uranio y torio), así como sus proporciones isotópicas, reflejarán la evolución de las condiciones redox del sustrato. Los geólogos podemos medir a escala centimétrica de espesor (imaginemos que representan miles de años) la entrada y salida de una eutrofización a escala planetaria u oceánica con precisión casi matemática. Siempre reconocemos un nivel estratigráfico marcando un punto de no retorno, a partir del cual desaparecen los fósiles de las rocas y reconoceremos un fondo oceánico sin vida bentónica, excepto las omnipresentes colonias microbianas capaces de adaptarse a cualquier situación. Aparecen entonces las comunidades sulfatoreductoras, que dejarán su señal en las relaciones isotópicas del azufre (S).
Lo curioso es que las condiciones anóxicas (faltas de oxígeno) que se registran en los océanos contrastan con los flujos de oxígeno que se incorporan entonces a la atmósfera. Semejante cantidad de tapices de cianobacterias y algas, capaces de consumir oxígeno durante su descomposición, alteran, con sus procesos de fotosíntesis, las condiciones redox de la superficie de los océanos. Todo el oxígeno que generan se concentra en la superficie del mar y en la atmósfera. Sí, cada vez que la Tierra se ha convertido en una bola de nieve, su deshielo se ha relacionado con un incremento brusco del porcentaje de oxígeno atmosférico. Los eventos de oxigenación más importantes registrados en la historia de la Tierra se relacionan con el final de dos modelos de Bola de Nieve, datados en torno a los 2.500 millones de años (comienzo del Proterozoico) y el intervalo entre 750 y 630 millones de años (lo que conocemos como el Período Criogénico). Las cianobacterias y algas que cubren los lagos y océanos actuales, como resultado de procesos de eutrofización generados por la actividad humana, han sido también las responsables de los acelerones de oxigenación registrados en nuestro planeta Tierra.
La próxima vez que pasees cerca de un meandro fluvial, infestado con tapices de algas, pasa tu mano por su superficie. Verás cómo estallan esas pústulas que cubren los tapices: liberarás oxígeno puro a la atmósfera. Pero tras la próxima riada, recuerda, el meandro apestará a metano cuando se estén descomponiendo los mismos tapices algales. Cosas de la naturaleza.
J. Javier Álvaro
Licenciado en Ciencias Geológicas. Es geólogo y director del Instituto de Geociencias (CSIC-UCM), Madrid. Su investigación se centra en el estudio de la Tierra Primitiva y la aparición de los animales con esqueletos biomineralizados durante la “Explosión Cámbrica”.
