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Evento Azolla

El evento Azolla fue un enfriamiento global que tuvo lugar hace 48,5 millones de años, a mediados del período Eoceno, a causa del crecimiento descontrolado del helecho flotante de agua dulce Azolla, que cubrió la superficie del océano Ártico durante 800 000 años.

Azolla filiculoides moderno. El helecho mosquito, o Azolla, fue uno de los causantes del descenso de las temperaturas durante el Eoceno, precediendo a las primeras glaciaciones.

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, contribuyendo así a incrementar un enfriamiento global que ya había comenzado tímidamente algunos millones de años atrás.

Azolla

 
Azolla cubriendo el río Canning, Australia.

Azolla es un helecho flotante de agua dulce, que en la actualidad se encuentra en climas templados y tropicales alrededor de todo el mundo. Se trata de una de las plantas que crecen con mayor rapidez, y que forma una relación simbiótica con la cianobacteria Anabaena azollae.[1]​ La bacteria es capaz de fijar nitrógeno para sí misma y para el helecho, mientras que Azolla le proporciona protección y una fuente segura de carbono.[2]Azolla puede llegar a utilizar 0,25 kilogramos de nitrógeno por cada año, lo cual implica una reducción anual de 1,5 kilogramos por m² de carbono.[3]​ Esta capacidad de utilización del nitrógeno atmosférico indica que el único límite para su crecimiento es el fósforo, pues los tres elementos esenciales para la síntesis de proteínas son el carbono, el nitrógeno, y el fósforo.

La intensidad de luz[4]​ y el fotoperiodo[5]​ desempeñan 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 llegar a duplicar su biomasa en apenas un par de días.[6]​ El helecho mosquito actual es morfológicamente idéntico al hallado en fósiles, por lo que se han formado grupos de investigación para comprender mejor la fisiología del organismo.

Contexto y desarrollo

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.[7]

Las altas temperaturas 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,[6]​ suministraron grandes cantidades de agua dulce menos densa, dando lugar a multitud de ríos que desembocaban en el océano y provocando una enorme reducción en la salinidad.[8]​ Esto provocó la formación de una capa de agua dulce de menor densidad sobre la superficie oceánica.[9][10]

Expansión y fosilización

Como Azolla solamente necesita unos pocos centímetros de agua dulce para poder sobrevivir, el helecho 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,[11]​ el elemento que limita el crecimiento del helecho Azolla (pues las concentraciones de dióxido de carbono y nitrógeno atmosférico eran muy elevadas,[12]​ y la bacteria simbiótica le proporciona nitrógeno fijado). 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 mejoraron 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.[8]​ 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.[13]

Fin del evento

El evento concluyó con una exterminación progresiva de los helechos, causada sobre todo por la intrusión de agua de los mares y océanos adyacentes. Esta irrupción produjo un aumento de temperatura en el océano Ártico, que aumentó desde los 10 ºC durante el evento hasta los 13 ºC después del mismo, además de un importante incremento de la salinidad, lo que provocó la muerte de los helechos.[6]​ Este cambio en la temperatura fue ocasionado también por un calentamiento concentrado en las latitudes altas, debido a un incremento temporal en el transporte de calor desde latitudes meridionales[14]​ y en las concentraciones de gases de efecto invernadero,[12]​ factores cuyo efecto se amplificó debido a mecanismos de retroalimentación.

Evidencias geológicas

 
Gráfico que muestra la temperatura de los últimos 65 millones de años. El evento Azolla marca el fin del «Óptimo térmico del Eoceno» e inicia un proceso progresivo de enfriamiento global.

El subsuelo del océano Ártico alberga una capa de sedimentos de al menos ocho metros de espesor dispuesta en estratos alternos y bien diferenciados. La capa de rocas silíceo-clásticas representa el depósito sedimentario de los organismos planctónicos, la cual se alterna con unas finas capas muy comprimidas de apenas unos milímetros que contienen material fosilizado de Azolla correspondiente al Eoceno medio.[6][15]​ Este patrón no solo se ha encontrado en el Ártico, sino también en todos los mares nórdicos.[16]

Esta materia orgánica también puede ser detectada en forma de radiación de rayos gamma, la cual se ha observado por toda la cuenca ártica. Los controles palinológicos, junto con otros métodos como la reversión geomagnética, han estimado la duración del evento en 800 000 años.[6]​ 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.[12][13]

Efectos globales

La planta invadió una extensión de 4 000 000 km² de océano durante 800 000 años, y, aunque con total seguridad existieron otros factores que desempeñaron un papel importante, incluso las estimaciones más conservadoras aceptan que la planta enterró carbono atmosférico suficiente como para producir por sí sola, al menos, el 80 % de la reducción de dióxido de carbono que tuvo lugar en la época. Esta reducción de CO2 inició un enfriamiento progresivo durante millones de años; el océano Ártico redujo su temperatura desde 13 ºC al inicio del Eoceno, hasta los actuales -9 ºC,[6]​ 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.

Son muchas las evidencias de la brusca disminución de la temperatura entre hace 49 y 47 millones de años que coinciden con el evento Azolla: entre las más importantes se encuentran los indicios de rocas que se encuentran sin fragmentar bajo los estratos sedimentarios del Ártico, lo cual es una fuerte evidencia de la presencia de hielo durante dicho período, aunque no sería hasta el Mioceno, en torno a 15 millones de años atrás, cuando esta evidencia se generalizaría claramente por todo el planeta.[17][18]

Véase también

Referencias

  1. Peters, G. A. y Meeks, J. C. (1989). «The Azolla-Anabaena Symbiosis: Basic Biology». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 40: 193-210. doi:10.1146/annurev.pp.40.060189.001205. 
  2. Wagner, G. M. (1997). «Azolla: a review of its biology and utilization». The Botanical Review 63: 1-26. Consultado el 15 de septiembre de 2009. 
  3. Belnap, J. (2002). «Nitrogen fixation in biological soil crusts from southeast Utah, USA». Biology and Fertility of Soils 35 (2): 128-135. doi:10.1007/s00374-002-0452-x. 
  4. Singh, A., Srivastava, O. N. (1985). «Effect of light intensity on the growth of Azolla pinnata R. Brown at Ranchi, India». Hydrobiologia 126 (1): 49-52. doi:10.1007/BF00008386. Consultado el 15 de septiembre de 2009. 
  5. Singh, A., Srivastava, O. N. (1985). «Effect of photoperiod on the growth of Azolla pinnata R. brown». Hydrobiologia 123 (3): 211-214. doi:10.1007/BF00034380. Consultado el 16 de septiembre de 2009. 
  6. Brinkhuis, H.; Schouten, S.; Collinson, M.E.; Sluijs, A.; Sinninghe Damsté, J.S.; Dickens, G.R.; Huber, M.; Cronin, T.M.; Onodera, J.; Takahashi, K.; Otros (2006). «Episodic fresh surface waters in the Eocene Arctic Ocean». Nature 441: 606-609. doi:10.1038/nature04692. 
  7. Stein, R.; Weller, P.; Meyer, H. (2006). «The Paleocene-Eocene "Greenhouse" Arctic Ocean paleoenvironment: Implications from organic-carbon and biomarker records (IODP-ACEX Expedition 302)». Geophysical Research Abstracts 8 (06718). Consultado el 15 de septiembre de 2009. 
  8. Gleason, J. D.; Thomas, D. J.; Moore, T. C.; Waddell, L. M.; Blum, J. D.; Haley, B. A. (2007). «Reconstruction of the Eocene Arctic Ocean Using Ichthyolith Isotope Analyses». American Geophysical Union 88 (52). Consultado el 15 de septiembre de 2009. 
  9. Gleason J.D.; Thomas D.T.; Moore T.C.; Blum J.D.; Owen R.M. (2007). «Water column structure of the Eocene Arctic Ocean from Nd-Sr isotope proxies in fossil fish debris» (PDF) (en inglés). Goldschmidt Conference Abstracts. Consultado el 15 de septiembre de 2009.  (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  10. Moran, K. et al. (2006). «The Cenozoic palaeoenvironment of the Arctic Ocean». Nature 441: 601-605. doi:10.1038/nature04800. 
  11. Smolders, A. y Roelofs, J.G.M. (1993). «Sulphate-mediated iron limitation and eutrophication in aquatic ecosystems». American Geophysical Union 43 (3-4): 247-253. doi:10.1016/0304-3770(93)90005-H. 
  12. Pearson P.N.; Palmer, M.R. (2000). «Atmospheric carbon dioxide concentrations over the past 60 million years». Nature 406 (6797): 695-699. doi:10.1038/35021000. 
  13. Speelman, E. N.; van Kempen, M. M. L.; Barke, J.; Brinkhuis, H.; Reichart, G. J.; Smolders, A. J. P.; Roelofs, J. G. M.; Sangiorgi, F.; De Leeuw, J. W.; Lotter, A. F. y Sinninghe Damsté, J. S. (2009). «The Eocene Arctic Azolla bloom: environmental conditions, productivity and carbon drawdown». Geobiology 7 (2): 155-170. doi:10.1111/j.1472-4669.2009.00195.x. 
  14. Huber, Matthew y Nof, Doron (2006). «The ocean circulation in the southern hemisphere and its climatic impacts in the Eocene». Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 231 (1-2): 9-28. doi:10.1016/j.palaeo.2005.07.037. 
  15. Waddell, L.M.; Moore, T.C. (2006). «Salinity of the Early and Middle Eocene Arctic Ocean From Oxygen Isotope Analysis of Fish Bone Carbonate». American Geophysical Union 87 (52). Consultado el 15 de septiembre de 2009.  (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última).
  16. Bujak, J. y Mudge, D. (1994). «A high-resolution North Sea Eocene dinocyst zonation». Journal of the Geological Society 151 (3): 449-462. doi:10.1144/gsjgs.151.3.0449. 
  17. Macdougall, Doug (2004). Frozen Earth: The Once and Future Story of Ice Ages. University of California Press. ISBN 0-520-24824-4. 
  18. Mulvaney, Kieran (2001). At the Ends of the Earth: A History of the Polar Regions. Washington, D.C.: Island Press. ISBN 1-55963-908-3. 

Enlaces externos

  • The Azolla Story: Climate Change and Arctic Hydrocarbons (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última)., revista "GEO ExPro", septiembre de 2007.
  • , en Astroseti.
  • , Darwin Center for Biogeology.
  • Azolla Project - Laguna del Diario (Uruguay) (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial, la primera versión y la última). (wmv). Vídeo donde se puede apreciar la capacidad de Azolla para colonizar las superficies de las aguas.
  •   Datos: Q794001

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El evento Azolla fue un enfriamiento global que tuvo lugar hace 48 5 millones de anos a mediados del periodo Eoceno a causa del crecimiento descontrolado del helecho flotante de agua dulce Azolla que cubrio la superficie del oceano Artico durante 800 000 anos Azolla filiculoides moderno El helecho mosquito o Azolla fue uno de los causantes del descenso de las temperaturas durante el Eoceno precediendo a las primeras glaciaciones El almacenamiento de estos vegetales en las capas sedimentarias del fondo oceanico provoco que la cantidad de dioxido de carbono de la atmosfera terrestre disminuyera drasticamente contribuyendo asi a incrementar un enfriamiento global que ya habia comenzado timidamente algunos millones de anos atras Indice 1 Azolla 2 Contexto y desarrollo 2 1 Expansion y fosilizacion 2 2 Fin del evento 3 Evidencias geologicas 4 Efectos globales 5 Vease tambien 6 Referencias 7 Enlaces externosAzolla EditarArticulo principal Azolla Azolla cubriendo el rio Canning Australia Azolla es un helecho flotante de agua dulce que en la actualidad se encuentra en climas templados y tropicales alrededor de todo el mundo Se trata de una de las plantas que crecen con mayor rapidez y que forma una relacion simbiotica con la cianobacteria Anabaena azollae 1 La bacteria es capaz de fijar nitrogeno para si misma y para el helecho mientras que Azolla le proporciona proteccion y una fuente segura de carbono 2 Azolla puede llegar a utilizar 0 25 kilogramos de nitrogeno por m cada ano lo cual implica una reduccion anual de 1 5 kilogramos por m de carbono 3 Esta capacidad de utilizacion del nitrogeno atmosferico indica que el unico limite para su crecimiento es el fosforo pues los tres elementos esenciales para la sintesis de proteinas son el carbono el nitrogeno y el fosforo La intensidad de luz 4 y el fotoperiodo 5 desempenan 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 calido y las veinte horas de luz solar de las que gozaba en los polos geograficos pudiendo llegar a duplicar su biomasa en apenas un par de dias 6 El helecho mosquito actual es morfologicamente identico al hallado en fosiles por lo que se han formado grupos de investigacion para comprender mejor la fisiologia del organismo Contexto y desarrollo EditarEn la actualidad la masa de agua del oceano Artico se ve renovada continuamente gracias a diversas corrientes calidas como la corriente del Golfo Sin embargo durante el Eoceno la configuracion del planeta estaba dispuesta de tal manera que el Artico se encontraba casi totalmente aislado de los demas oceanos por lo que estas corrientes eran practicamente inexistentes y el oceano formaba una columna de agua estratificada similar a como ocurre hoy en dia con el mar Negro 7 Las altas temperaturas y los intensos vientos fomentaron el aumento de la evaporacion lo cual elevo la densidad del oceano pero a su vez las abundantes precipitaciones provocadas en parte por la gran diferencia de temperatura con los mares adyacentes 6 suministraron grandes cantidades de agua dulce menos densa dando lugar a multitud de rios que desembocaban en el oceano y provocando una enorme reduccion en la salinidad 8 Esto provoco la formacion de una capa de agua dulce de menor densidad sobre la superficie oceanica 9 10 Expansion y fosilizacion Editar Como Azolla solamente necesita unos pocos centimetros de agua dulce para poder sobrevivir el helecho colonizo con rapidez la superficie del oceano Artico Ademas la espesa capa de Azolla que se formo dificulto el intercambio de gases entre la superficie oceanica y la atmosfera provocando una importante falta de oxigeno en las profundidades Estas condiciones anoxicas reducen la concentracion de compuestos ferricos lo que junto con los bajos niveles de sulfatos que poseia el oceano Artico se traduce en una mayor disponibilidad de fosforo 11 el elemento que limita el crecimiento del helecho Azolla pues las concentraciones de dioxido de carbono y nitrogeno atmosferico eran muy elevadas 12 y la bacteria simbiotica le proporciona nitrogeno fijado Esto unido a que los rios que desembocaban en el oceano Artico eran ricos en minerales entre ellos el fosforo hicieron que las condiciones de crecimiento para Azolla mejoraron todavia mas Sin embargo los crecimientos de este tipo no son capaces por si solos de producir ningun tipo de impacto geologico 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 oceanico quedando las plantas sepultadas y posteriormente fosilizadas Esto fue precisamente lo que ocurrio Las columnas de agua estratificadas que se formaron en el oceano Artico provocaron que cerca del fondo oceanico los niveles de oxigeno escasearan 8 Esta anoxia dificulto la actuacion de los organismos encargados de descomponer la materia organica lo que permitio que la planta pudiera quedar enterrada bajo la capa de sedimentos antes de su descomposicion formando parte asi del registro fosil y enterrando el carbono bajo el suelo oceanico 13 Fin del evento Editar El evento concluyo con una exterminacion progresiva de los helechos causada sobre todo por la intrusion de agua de los mares y oceanos adyacentes Esta irrupcion produjo un aumento de temperatura en el oceano Artico que aumento desde los 10 ºC durante el evento hasta los 13 ºC despues del mismo ademas de un importante incremento de la salinidad lo que provoco la muerte de los helechos 6 Este cambio en la temperatura fue ocasionado tambien por un calentamiento concentrado en las latitudes altas debido a un incremento temporal en el transporte de calor desde latitudes meridionales 14 y en las concentraciones de gases de efecto invernadero 12 factores cuyo efecto se amplifico debido a mecanismos de retroalimentacion Evidencias geologicas Editar Grafico que muestra la temperatura de los ultimos 65 millones de anos El evento Azolla marca el fin del optimo termico del Eoceno e inicia un proceso progresivo de enfriamiento global El subsuelo del oceano Artico alberga una capa de sedimentos de al menos ocho metros de espesor dispuesta en estratos alternos y bien diferenciados La capa de rocas siliceo clasticas representa el deposito sedimentario de los organismos planctonicos la cual se alterna con unas finas capas muy comprimidas de apenas unos milimetros que contienen material fosilizado de Azolla correspondiente al Eoceno medio 6 15 Este patron no solo se ha encontrado en el Artico sino tambien en todos los mares nordicos 16 Esta materia organica tambien puede ser detectada en forma de radiacion de rayos gamma la cual se ha observado por toda la cuenca artica Los controles palinologicos junto con otros metodos como la reversion geomagnetica han estimado la duracion del evento en 800 000 anos 6 El evento coincide exactamente con una drastica disminucion de los niveles de dioxido de carbono que cayeron desde las 3500 ppm a inicios del Eoceno hasta las 650 ppm durante el evento 12 13 Efectos globales EditarLa planta invadio una extension de 4 000 000 km de oceano durante 800 000 anos y aunque con total seguridad existieron otros factores que desempenaron un papel importante incluso las estimaciones mas conservadoras aceptan que la planta enterro carbono atmosferico suficiente como para producir por si sola al menos el 80 de la reduccion de dioxido de carbono que tuvo lugar en la epoca Esta reduccion de CO2 inicio un enfriamiento progresivo durante millones de anos el oceano Artico redujo su temperatura desde 13 ºC al inicio del Eoceno hasta los actuales 9 ºC 6 y el resto del planeta sufrio bajadas similares de temperatura Posiblemente por primera vez en la historia de la Tierra el planeta ostentaba capas de hielo en ambos polos Son muchas las evidencias de la brusca disminucion de la temperatura entre hace 49 y 47 millones de anos que coinciden con el evento Azolla entre las mas importantes se encuentran los indicios de rocas que se encuentran sin fragmentar bajo los estratos sedimentarios del Artico lo cual es una fuerte evidencia de la presencia de hielo durante dicho periodo aunque no seria hasta el Mioceno en torno a 15 millones de anos atras cuando esta evidencia se generalizaria claramente por todo el planeta 17 18 Vease tambien EditarEoceno Maximo termico del Paleoceno Eoceno PaleoclimatologiaReferencias Editar Peters G A y Meeks J C 1989 The Azolla Anabaena Symbiosis Basic Biology Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 40 193 210 doi 10 1146 annurev pp 40 060189 001205 fechaacceso requiere url ayuda Wagner G M 1997 Azolla a review of its biology and utilization The Botanical Review 63 1 26 Consultado el 15 de septiembre de 2009 Belnap J 2002 Nitrogen fixation in biological soil crusts from southeast Utah USA Biology and Fertility of Soils 35 2 128 135 doi 10 1007 s00374 002 0452 x fechaacceso requiere url ayuda 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a b Speelman E N van Kempen M M L Barke J Brinkhuis H Reichart G J Smolders A J P Roelofs J G M Sangiorgi F De Leeuw J W Lotter A F y Sinninghe Damste J S 2009 The Eocene Arctic Azolla bloom environmental conditions productivity and carbon drawdown Geobiology 7 2 155 170 doi 10 1111 j 1472 4669 2009 00195 x fechaacceso requiere url ayuda Huber Matthew y Nof Doron 2006 The ocean circulation in the southern hemisphere and its climatic impacts in the Eocene Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 231 1 2 9 28 doi 10 1016 j palaeo 2005 07 037 fechaacceso requiere url ayuda Waddell L M Moore T C 2006 Salinity of the Early and Middle Eocene Arctic Ocean From Oxygen Isotope Analysis of Fish Bone Carbonate American Geophysical Union 87 52 Consultado el 15 de septiembre de 2009 enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima Bujak J y Mudge D 1994 A high resolution North Sea Eocene dinocyst zonation Journal of the Geological Society 151 3 449 462 doi 10 1144 gsjgs 151 3 0449 fechaacceso requiere url ayuda Macdougall Doug 2004 Frozen Earth The Once and Future Story of Ice Ages University of California Press ISBN 0 520 24824 4 Mulvaney Kieran 2001 At the Ends of the Earth A History of the Polar Regions Washington D C Island Press ISBN 1 55963 908 3 Enlaces externos EditarThe Azolla Story Climate Change and Arctic Hydrocarbons enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima revista GEO ExPro septiembre de 2007 El cambio climatico prehistorico en los polos oscilaba mucho en Astroseti Azolla project Darwin Center for Biogeology Azolla Project Laguna del Diario Uruguay enlace roto disponible en Internet Archive vease el historial la primera version y la ultima wmv Video donde se puede apreciar la capacidad de Azolla para colonizar las superficies de las aguas Datos Q794001 Obtenido de https es wikipedia org w index php title Evento Azolla amp oldid 130628407, wikipedia, wiki, leyendo, 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