A medida que las emisiones de efecto invernadero sigan calentando los océanos, la biodiversidad marina puede caer en picado en los próximos siglos a niveles inéditos desde el fin de los dinosaurios.

Un estudio publicado en Science por científicos de la Universidad de Princeston presenta un modelo de la futura biodiversidad marina según diferentes escenarios climáticos previstos. Descubrieron que, si no se frenan las emisiones, las pérdidas de especies debidas únicamente al calentamiento y al agotamiento del oxígeno podrían llegar a reflejar el considerable impacto que ya tiene el ser humano en la biodiversidad marina en torno al año 2100.

Las aguas tropicales experimentarían la mayor pérdida de biodiversidad, mientras que las especies polares son las que corren mayor riesgo de extinción, informan los autores: "Las reducciones rápidas y agresivas de las emisiones de gases de efecto invernadero son fundamentales para evitar una gran extinción masiva de las especies oceánicas", asegura en un comunicado el autor principal, Curtis Deutsch, profesor de geociencias y del Instituto Medioambiental High Meadows de Princeton.

Sin embargo, el estudio ha constatado que la inversión de las emisiones de gases de efecto invernadero podría reducir el riesgo de extinción en más de un 70%.

"El aspecto positivo es que el futuro no está escrito en piedra -resalta el primer autor Justin Penn, investigador postdoctoral asociado del Departamento de Geociencias-. La magnitud de la extinción que hemos encontrado depende en gran medida de la cantidad de dióxido de carbono que emitamos en el futuro. Todavía hay tiempo suficiente para cambiar la trayectoria de las emisiones de CO2 y evitar la magnitud del calentamiento que causaría esta extinción masiva".

Deutsch y Penn, que iniciaron el estudio cuando ambos estaban en la Universidad de Washington, combinaron los datos fisiológicos existentes sobre las especies marinas con modelos de cambio climático para predecir cómo los cambios en las condiciones del hábitat afectarán a la supervivencia de los animales marinos de todo el mundo en los próximos siglos.

Los investigadores compararon su modelo con la magnitud de las extinciones masivas del pasado recogidas en el registro fósil, basándose en su trabajo anterior que relacionaba el patrón geográfico de la Extinción del Fin del Pérmico hace más de 250 millones de años -el evento de extinción más mortífero de la Tierra- con los factores subyacentes, a saber, el calentamiento del clima y la pérdida de oxígeno de los océanos.

Los investigadores descubrieron que su modelo de proyección de la biodiversidad marina futura, el registro fósil de la Extinción del Pérmico y, de hecho, la distribución de las especies que vemos ahora siguen un patrón similar: a medida que aumenta la temperatura del océano y disminuye la disponibilidad de oxígeno, se produce una pronunciada disminución de la abundancia de la vida marina.

La temperatura del agua y la disponibilidad de oxígeno son dos factores clave que cambiarán a medida que el clima se caliente debido a la actividad humana. El agua más caliente es en sí misma un factor de riesgo para las especies que están adaptadas a climas más fríos.

Además, el agua caliente contiene menos oxígeno que el agua fría, lo que provoca una circulación oceánica más lenta que reduce el suministro de oxígeno en profundidad. Paradójicamente, las tasas metabólicas de las especies aumentan con la temperatura del agua, por lo que la demanda de oxígeno aumenta a medida que el suministro disminuye. "Una vez que el suministro de oxígeno es inferior a lo que las especies necesitan, esperamos ver pérdidas sustanciales de especies", explica Penn.

Los animales marinos tienen mecanismos fisiológicos que les permiten hacer frente a los cambios ambientales, pero sólo hasta cierto punto. Los investigadores descubrieron que las especies polares tienen más probabilidades de extinguirse globalmente si se produce el calentamiento del clima porque no tendrán hábitats adecuados a los que trasladarse.

Las especies marinas tropicales probablemente tendrán mejor suerte porque tienen rasgos que les permiten hacer frente a las aguas cálidas y poco oxigenadas de los trópicos. A medida que las aguas al norte y al sur de los trópicos se calienten, estas especies podrán migrar a nuevos hábitats adecuados. Sin embargo, el océano ecuatorial ya es tan cálido y tiene tan poco oxígeno que un mayor aumento de la temperatura -y la consiguiente disminución del oxígeno- podría hacerlo inhabitable para muchas especies.

Los investigadores informan de que el patrón de extinción que proyectó su modelo -con una mayor extinción global de especies en los polos en comparación con los trópicos- refleja el patrón de las extinciones masivas del pasado.

Un estudio que Deutsch y Penn publicaron en 'Science' en 2018 mostró que los aumentos dependientes de la temperatura en la demanda metabólica de oxígeno -emparejados con la disminución de la disponibilidad de oxígeno causada por las erupciones volcánicas- pueden explicar los patrones geográficos de la pérdida de especies durante la Extinción del Fin del Pérmico hace, que acabó con el 81% de las especies marinas.

El nuevo trabajo utilizó un modelo similar para demostrar que el calentamiento antropogénico podría provocar extinciones a partir del mismo mecanismo fisiológico a una escala comparable si el calentamiento es lo suficientemente grande, explica Penn. "El patrón de latitud en el registro fósil revela las huellas digitales de la extinción prevista impulsada por los cambios de temperatura y oxígeno", añade.

El modelo también ayuda a resolver un rompecabezas actual en el patrón geográfico de la biodiversidad marina. La biodiversidad marina aumenta constantemente desde los polos hacia los trópicos, pero desciende en el ecuador.

Este descenso ecuatorial ha sido durante mucho tiempo un misterio ya que los investigadores no estaban seguros de las causas y algunos incluso se preguntaban si era real. El modelo de Deutsch y Penn ofrece una explicación plausible para la caída de la biodiversidad marina ecuatorial: el suministro de oxígeno es demasiado bajo en estas aguas cálidas para que algunas especies lo toleren.

La gran preocupación es que el cambio climático hará que grandes franjas del océano sean igualmente inhabitables, dice Penn. Para cuantificar la importancia relativa del clima en el impulso de las extinciones, él y Deutsch compararon los futuros riesgos de extinción por el calentamiento del clima con los datos de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) sobre las amenazas actuales a diversos animales marinos.

Descubrieron que el cambio climático afecta actualmente al 45% de las especies marinas en peligro de extinción, pero que sólo es el quinto factor de estrés más importante después de la sobrepesca, el transporte, el desarrollo urbano y la contaminación.

Sin embargo, según Penn, el cambio climático podría eclipsar pronto a todos estos factores de estrés en importancia: "El calentamiento extremo llevaría a extinciones provocadas por el clima que, hacia finales de siglo, rivalizarían con todos los factores de estrés humanos actuales combinados".