Hay especies que realizan funciones ciertamente esenciales, independientemente de su tamaño o la masa de sus individuos. Este es el caso del diminuto helecho Azolla, el cual consiguió enfriar la Tierra entera al capturar grandes cantidades de CO2 en el “evento Azolla”, cuando nuestro planeta era más cálido y no había hielo en los polos; siendo un ejemplo del modo en que la vida ha influido sobre el clima del planeta a lo largo de su historia y de los mecanismos que el complejo sistema Tierra tiene para autorregularse y mantener a raya a aquellas especies que se descontrolan.
Características del helecho Azolla o helecho mosquito
Azolla es un género de helechos muy pequeños y que son llamados comúnmente helechos de agua o helecho mosquito, ya que son acuáticos y repelen estos insectos. Tienen raíces cortas y hojas más pequeñas que lentejas, y son una de las plantas con el crecimiento más rápido. Según las condiciones en las que se encuentren, pueden duplicar su masa en una semana. En la actualidad, se encuentra en climas templados y tropicales alrededor de todo el mundo.
Extendida a lo largo de una hectárea, Azolla puede absorber cada año dos toneladas y media de nitrógeno y quince toneladas de carbono. Esto es posible gracias a que en sus hojas presenta unas pequeñas cavidades donde se alojan cianobacterias capaces de fijar nitrógeno en simbiosis con la planta, de modo que el helecho puede usar el nitrógeno como fertilizante a cambio de proporcionar alojamiento y alimento a la bacteria. No obstante, el único limitante para su crecimiento es el fósforo, ya que para la síntesis de proteínas se requiere el carbono (obtenido a partir del dióxido de carbono de la atmósfera en la fotosíntesis), el nitrógeno y el fósforo.
Este hecho ha sido aprovechado por muchos agricultores a lo largo y ancho de Asia, particularmente en China y Vietnam, donde es común el uso del helecho Azolla como fertilizante nitrogenado en campos de arroz desde hace más de 1000 años. Al preparar las terrazas, cubren el agua con este helecho para evitar que crezcan malas hierbas y mosquitos; y en cuanto el agua se retira, el helecho muere, dejando como herencia un nitrógeno que sirve de abono al arroz.
El Evento Azolla
Como decíamos, el helecho Azolla tuvo un papel clave en el clima de nuestro planeta, tanto que dio nombre al “Evento Azolla”, el cual os explicamos a continuación.
El helecho mosquito o Azolla, fue uno de los causantes del descenso de las temperaturas durante el Eoceno, precediendo a las primeras glaciaciones. Hace unos 50 millones de años, cuando la Tierra era un lugar mucho más cálido, este helecho comenzó a crecer y expandirse generando ingentes cantidades de biomasa de forma descontrolada. Esto le llevó a expandirse por el Océano Ártico, creciendo sobre el mar abierto en forma de tapetes, donde actualmente está siendo detectado de manera abundante en muestras de hielo profundo. El almacenamiento de estos vegetales en las capas sedimentarias del fondo oceánico, provocó que la cantidad de dióxido de carbono de la atmósfera terrestre disminuyera drásticamente y también la temperatura global.
La intensidad de luz y el fotoperiodo, desempeñaron un papel importante en el crecimiento de la planta, por lo que esta pudo haber crecido a un ritmo realmente elevado en las condiciones de inicios del Eoceno, como el clima relativamente cálido y las veinte horas de luz solar de las que gozaba en los polos geográficos; pudiendo así llegar a duplicar su biomasa en apenas un par de días.
En la actualidad, la masa de agua del océano Ártico se ve renovada continuamente gracias a diversas corrientes cálidas como la corriente del Golfo. Sin embargo, durante el Eoceno, la configuración del planeta estaba dispuesta de tal manera que el Ártico se encontraba casi totalmente aislado de los demás océanos, por lo que estas corrientes eran prácticamente inexistentes, y el océano formaba una columna de agua estratificada similar a como ocurre hoy en día con el mar Negro. Además, los polos carecían de hielo, hasta tenían bosques debido a las altas temperaturas.
Dichas temperaturas elevadas y los intensos vientos fomentaron el aumento de la evaporación, lo cual elevó la densidad del océano, pero a su vez, las abundantes precipitaciones, provocadas en parte por la gran diferencia de temperatura con los mares adyacentes, suministraron grandes cantidades de agua dulce menos densa, dando lugar a multitud de ríos que desembocaban en el océano y causaron una enorme reducción en la salinidad. Esto provocó la formación de una capa de agua dulce de menor densidad sobre la superficie oceánica.
Como el helecho Azolla solamente necesita unos pocos centímetros de agua dulce para poder sobrevivir, colonizó con rapidez la superficie del océano Ártico. Además, la espesa capa de Azolla que se formó, dificultó el intercambio de gases entre la superficie oceánica y la atmósfera, provocando una importante falta de oxígeno en las profundidades. Estas condiciones anóxicas reducen la concentración de compuestos férricos, lo que junto con los bajos niveles de sulfatos que poseía el océano Ártico, se traduce en una mayor disponibilidad de fósforo, el elemento que limitaba el crecimiento del helecho Azolla. Esto, unido a que los ríos que desembocaban en el océano Ártico eran ricos en minerales, entre ellos el fósforo, hicieron que las condiciones de crecimiento para Azolla mejoraran todavía más.
Sin embargo, los crecimientos de este tipo no son capaces por sí solos de producir ningún tipo de impacto geológico. Para que el impacto suceda, y que los niveles de CO2 desciendan de forma constante, el carbono debe ser atrapado y retenido bajo el fondo oceánico, quedando las plantas sepultadas y posteriormente fosilizadas. Esto fue precisamente lo que ocurrió. Las columnas de agua estratificadas que se formaron en el océano Ártico, provocaron que cerca del fondo oceánico los niveles de oxígeno escasearan. Esta anoxia dificultó la actuación de los organismos encargados de descomponer la materia orgánica, lo que permitió que la planta pudiera quedar enterrada bajo la capa de sedimentos antes de su descomposición, formando parte así del registro fósil y enterrando el carbono bajo el suelo oceánico.
El evento concluyó con una exterminación progresiva de los helechos, causada, sobre todo, por la intrusión de agua de los mares y océanos adyacentes, debido a la deriva continental. Esta irrupción produjo un aumento de temperatura en el océano Ártico, que aumentó desde los -10ºC durante el evento hasta los 13ºC después del mismo, además de un importante incremento de la salinidad, lo que provocó la muerte de los helechos.
Los controles palinológicos, junto con otros métodos como la reversión geomagnética, han estimado la duración del evento en 800 000 años y que la planta invadió una extensión de 4000000 Km2 (la mitad de Europa). El evento coincide exactamente con una drástica disminución de los niveles de dióxido de carbono, que cayeron desde las 3500 ppm a inicios del Eoceno, hasta las 650 ppm durante el evento. Esta reducción de CO2, inició un enfriamiento progresivo durante millones de años, donde el océano Ártico redujo su temperatura desde 13ºC al inicio del Eoceno, hasta los actuales -9ºC, y el resto del planeta sufrió bajadas similares de temperatura. Posiblemente, por primera vez en la historia de la Tierra, el planeta ostentaba capas de hielo en ambos polos.
Los investigadores calculan que este pequeño helecho retiró de la atmósfera unos 10 trillones de toneladas de dióxido de carbono durante este evento extraordinario, lo cual equivale a unas 200 veces la cantidad total de CO2 que se emite anualmente a la atmósfera como consecuencia de la actividad humana.
En la actualidad, en ciertos países como España, el helecho Azolla está considerada una especie invasora muy peligrosa que ya ha dado más de un problema en lagos y estanques que se ven asfixiados por esta planta incontrolable. Por lo que, no resulta difícil imaginar que la gran explosión de este tipo de helecho durante el “Evento Azolla”, además de modificar el clima planetario, debió resultar demoledor para las comunidades acuáticas a nivel global, desde praderas de vegetales superiores y algas hasta poblaciones de peces, crustáceos o moluscos.
Investigaciones genómicas del helecho Azolla
No obstante, debido a la alta capacidad de absorción de CO2 y a su rápido crecimiento, los científicos se preguntaron si el helecho Azolla podría ser empleado para enfriar el planeta de nuevo. El gran interés despertado por este helecho, propició que el biólogo evolutivo Fay-Wei Li y la botánica Kathleen M. Pryer, junto a un equipo de 40 científicos internacionales, se pusieran manos a la obra con el objetivo de secuenciar el genoma completo de Azolla por primera vez.
Tras ello, Li y su equipo identificaron los genes que dan soporte a la relación simbiótica entre la cianobacteria y el helecho.
Además, durante el proceso de secuenciación, Li y sus colegas encontraron otra asombrosa propiedad de este minúsculo vegetal: detectaron la proteína específica que hace que los helechos repelan los insectos, y concluyeron que evolucionó en el interior del genoma de las plantas procedente de bacterias (probablemente gracias a otra simbiosis como la anteriormente descrita). Aunque se sabía que, en general, a los insectos no les gustan los helechos, los científicos no tenían claro el por qué, por lo que localizar el origen de esa resistencia natural de los helechos a los insectos podría tener importantes implicaciones para la agricultura, a la hora de utilizar fertilizantes orgánicos para evitar la contaminación ambiental.
Finalmente, los científicos esperan que estos avances permitan seguir investigando las propiedades de este mini-helecho como fertilizante sostenible, al mismo tiempo que pueda ser usado para secuestrar dióxido de carbono de la atmósfera.
Fuentes: Wikipedia y Ecomandanga
