La biogeoquímica Rosalind Rickaby estudia las interacciones que se dan en el océano entre biología, geología y química, así como las adaptaciones de los organismos prehistóricos a los cambios climáticos del pasado. En la actualidad, uno de sus retos profesionales consiste en conseguir que se incremente la capacidad de captura de CO2 atmosférico del océano.
Rosalind "Ros" Rickaby es profesora de biogeoquímica en la Universidad de Oxford y estudia las complejas interacciones que se dan entre la evolución de los organismos, la química oceánica, la composición atmosférica y el clima de la Tierra.
Una de sus líneas de investigación consiste en extraer firmas químicas de caparazones fósiles de microorganismos marinos y utilizarlas como una herramienta para restringir las condiciones oceánicas del pasado, para entender como estas influenciaron en el clima prehistórico.
Nos atiende por videollamada, tras su paso por España invitada por la Fundación Ramón Areces, donde participó en el ciclo de ponencias ‘Captura de CO2 atmosférico: tecnologías para un futuro sostenible'.
Una de las consecuencias de la crisis climática es la disminución de oxígeno disuelto en los océanos. ¿Cuáles serían las implicaciones de este fenómeno para el ecosistema marino y la actividad humana?
Es evidente que los organismos aeróbicos necesitan oxígeno para sus procesos metabólicos. De forma más o menos natural, hay determinadas áreas en el océano llamadas `zonas muertas´ que, por alguna razón, tienen niveles mínimos de oxígeno. Estas áreas se están expandiendo. Además, debido a un aumento de la escorrentía de nutrientes desde la superficie terrestre hacia el mar, muchas zonas costeras están sufriendo una disminución de oxígeno disuelto en el agua, por un proceso llamado eutrofización. Este fenómeno podría ser devastador para los ecosistemas marinos costeros, que morirían ante la falta de oxígeno en la columna de agua.
La peor consecuencia posible...
Sí, porque la falta de oxígeno también impactaría en otros elementos. Un cambio en los niveles de oxígeno en el agua costera cambiaría el equilibrio de elementos químicos como el azufre en el océano, por ejemplo, así como de un montón de metales que son sensibles al proceso de reducción y oxidación, donde el oxígeno tiene un papel central.
Estos metales se encuentran en el agua en una concentración muy pequeña, pero la vida los necesita. Al cambiar los niveles de oxígeno, también modificaremos la disponibilidad de un número importante de elementos clave para la vida en el océano.
Un cambio en los niveles de oxígeno en el agua costera cambiaría el equilibrio de elementos químicos clave para la vida en el océano
¿Qué enfoques usa la biogeoquímica para estudiar el cambio climático pasado, presente y futuro?
Parte de mi trabajo consiste en entender como los organismos del pasado se adaptaron a cambios climáticos prehistóricos. Empecé investigando la química de los fósiles, es decir, los niveles de ciertos componentes que pueden dar pistas sobre condiciones climáticas pasadas. Uno de ellos es el magnesio.
Este elemento químico presente en los pequeños fósiles, que se encuentran a su vez en los testigos sedimentarios, nos da pistas sobre la temperatura del océano en tiempos pasados. Por tanto, una forma sería investigar las señales químicas registradas en los 'minerales biológicos'.
Ejemplo de un ciclo biogeoquímico en el mar. / Wikipedia
¿También se puede averiguar cuánto CO2 hubo en la atmósfera en ciertos momentos de la historia de la Tierra?
Esa es otra aproximación al problema, que es la que llevo a cabo últimamente: investigar la adaptación de los organismos al cambio, particularmente la adaptación de la fotosíntesis. En este sentido, sabemos que hay una enzima, denominada rubisco, que cataliza toda la fijación del carbono y se encuentra en el fitoplancton marino, en los bosques, en el césped, etc. y es responsable de sustraer el CO2 de la atmósfera, convertirlo en azúcares y fijarlo en materia orgánica.
Al mirar la secuencia de genes buscando rubisco, se pueden encontrar momentos del pasado donde hubo una situación de estrés y un cambio en la secuencia de proteínas, y a través de eso, podemos tener información sobre las ratios de CO2 y O2 presentes en la atmosfera en distintos periodos de tiempo.
El magnesio presente en los pequeños fósiles que se encuentran en los testigos sedimentarios nos da pistas sobre la temperatura del océano en tiempos pasados
Los microorganismos marinos, como el fitoplancton, desempeñan un papel en la producción de oxígeno y en la reducción de los niveles de carbono atmosférico. ¿Qué importancia tienen en el mantenimiento de los niveles de ambos gases en la atmósfera?
La respuesta más simple para esto es muy poco conocida. El fitoplancton del océano produce el 50 % del oxígeno que respiramos, así que una de cada dos moléculas de oxígeno que estás inhalando proviene de un organismo que vive en el océano, mientras que la otra viene de un organismo que vive en la Tierra.
El fitoplancton es tremendamente importante en términos de generación de oxígeno y lo mismo aplica en cuanto a la fijación de carbono. La ratio en la que sustraen el carbono de la atmósfera para fijarlo es equivalente a la producida por la vegetación terrestre.
¿Y en comparación con esta última?
A diferencia del carbono que se queda en la Tierra —donde todo lo que se fija en la biomasa termina en el suelo—, en el océano, el fitoplancton secuestra el carbono de la superficie y lo lleva al fondo cuando muere, y al ser el océano tan profundo, lo saca de circulación por bastante tiempo.
El fitoplancton del océano produce el 50 % del oxígeno que respiramos, así que una de cada dos moléculas de oxígeno que estás inhalando proviene de un organismo que vive en el océano
Los biogeoquímicos afirman que el planeta Tierra funciona como un motor, o un reloj, en lo que se denomina "sistema Tierra". ¿Hasta qué punto es frágil este sistema?
Es bastante estable, porque en 4.500 millones de años de la historia de nuestro planeta, la vida ha existido al menos en la mitad de ese tiempo, y probablemente más.
Esto implica que la temperatura del planeta ha sido bastante constante, y, aunque haya cambiado a lo largo de la historia, —desde periodos más cálidos a más fríos— el agua nunca ha alcanzado el punto de ebullición. También, aunque existan evidencias de eventos en los que la Tierra se ha congelado completamente, la vida siempre ha sido capaz de sobrevivir a dichos cambios.
¿Cómo de grave sería la perturbación de uno de los elementos del sistema Tierra?
Pienso que el sistema Tierra en sí mismo es bastante resiliente. Si fuéramos geólogos del futuro, probablemente seríamos capaces de identificar el impacto en el sistema Tierra que está provocando la actividad humana. Aún así, en un lapso de tiempo similar al millón de años, todo el CO2 que está generando la civilización sería amortiguado por el sistema.
Hemos crecido en un periodo, el Holoceno, que ha sido climáticamente estable durante 10.000 años, pero nuestra sociedad no tiene la capacidad de adaptación para soportar la intensidad del cambio climático. Deberíamos cambiar nuestra infraestructura, nuestra forma de cultivar, los sitios donde llevar a cabo la cosecha. En resumen, hemos construido unas estructuras sociales que son inflexibles al cambio.
Uno de los proyectos en los que Rickaby ha estado involucrada consite en encontrar la forma de que el océano sustraiga el dióxido de carbono de la atmósfera. / Imagen cedida por la entrevistada
Necesitamos reducir nuestras emisiones de CO2 para paliar el aumento de temperatura global. ¿Hay alguna forma viable de capturarlo de la atmósfera?
Supongo que la forma más fácil de almacenar carbono sería reinyectarlo en pozos petrolíferos, o incluso en acuíferos profundos de salmuera, que es una tecnología que, hasta donde sé, existe. Lo que ocurre es que no hay incentivos todavía para llevarla a cabo.
Hay formas de capturar directamente el dióxido de carbono del aire, y ese fue el enfoque de algunas de las charlas que dimos [en la Fundación Ramón Areces]: investigar determinados catalizadores, enzimas o materiales que podrían ayudar con la captura directa del CO2 presente en el aire.
¿Qué enfoques ha utilizado desde su campo de estudio?
Como biogeoquímica marina, el enfoque en el que he estado más involucrada sería buscar la forma de manipular el océano para que absorba el CO2. En este sentido, he formado parte de varios proyectos, uno de los cuales trata de encontrar una forma de acelerar el proceso de meteorización, por el cual las rocas se van disolviendo, para sustraer el CO2.
Hay otras ideas, como manipular el océano fertilizándolo con hierro, para ayudar a las afloraciones de fitoplancton y que estas lo capturen, aunque hace falta más investigación en este sentido. También, como decía antes, hacen falta más incentivos.
Hay maneras para reducir las emisiones, como manipular el océano fertilizándolo con hierro, para ayudar a las afloraciones de fitoplancton y que estas capturen el CO2
¿Lo que hemos aprendido del clima pasado terrestre nos puede ayudar a predecir el futuro climático?
Hay bastante debate en la comunidad científica sobre esto, y creo que la respuesta es que no hay ningún buen análogo geológico para saber lo que pasará en el futuro. Actualmente vivimos en un mundo glacial y estamos emitiendo gran cantidad de CO2 muy rápidamente, pero la referencia pasada de este mismo proceso —gran cantidad de C02 emitido a la atmósfera— se daba principalmente en un mundo mucho más cálido, por lo que no podemos comparar situaciones.
No obstante, podemos usar el registro geológico como una herramienta para comprender el ‘sistema Tierra’, y digo esto en términos de posibles retroalimentaciones que el registro geológico nos muestra que podrían ocurrir.
¿Me daría algún ejemplo de estas retroalimentaciones?
Por ejemplo, qué papel tienen en el proceso de calentamiento unas sustancias denominadas clatratos de metano —gas metano en forma helada— que se encuentran en los sedimentos del fondo oceánico, pero también en las zonas de tundra a lo largo del planeta. Estos clatratos —que son inestables y se convierten en gas a temperaturas por encima de 4º C— son capaces de multiplicar las consecuencias del efecto invernadero.
Mirar al pasado no es quizá la mejor manera de predecir el futuro, pero nos permite considerar los tipos de procesos que podrían darse y sus potenciales retroalimentaciones. Ese sería poder del paleoclima.
La liberación de dióxido de carbono a la atmósfera alcanzará un récord histórico en 2024, reflejando el avance insuficiente en la reducción del uso de combustibles fósiles y el cambio de uso del suelo. Según el informe Global Carbon Budget, el riesgo de superar el límite de 1,5 ºC en la temperatura global aumenta, mientras los sumideros naturales siguen bajo presión.
Investigadores del Instituto Geológico Minero del CSIC explican que, en eventos extremos como la DANA del pasado 29 de octubre, los materiales que arrastra la corriente aumentan los daños causados por las inundaciones.
