Les réseaux sociaux pour les fossiles montrent les impacts communautaires des extinctions massives

Comme prévu, le nombre de communautés – un groupe d’espèces différentes vivant dans la même zone générale – a chuté lors d’événements d’extinction de masse. Mais la vitesse à laquelle les communautés ont disparu n’a pas toujours suivi la perte globale de vie et de biodiversité lors d’une extinction, un résultat qui suggère que les impacts écologiques d’une extinction ne sont pas toujours liés au nombre d’espèces qui périssent.

“Il y a eu des moments dans notre histoire où il y a eu des événements majeurs qui ont vu d’énormes changements dans les communautés, mais très peu d’espèces ont disparu”, a déclaré l’auteur principal Drew Muscente, qui a mené l’étude lorsqu’il était chercheur postdoctoral à l’Université du Texas à Jackson School of Geosciences d’Austin. “Et il y a eu des événements où de nombreuses espèces ont disparu et les communautés et les écosystèmes ont été à peine touchés.”

Muscente est maintenant professeur adjoint au Cornell College. L’étude vient d’être publiée dans la revue Géologie.

Les résultats soulignent l’importance d’étudier les communautés pour obtenir une perspective plus large sur les changements environnementaux – à la fois dans le passé et dans le présent.

“Nous essayons de comprendre comment les changements dans ces communautés conduisent à une transformation fondamentale d’écosystèmes entiers”, a déclaré le co-auteur Rowan Martindale, professeur agrégé à la Jackson School.

L’identification des communautés dans les archives fossiles est notoirement difficile. La plupart des recherches sur les paléocommunautés se concentrent sur la comparaison d’échantillons et de collections de fossiles prélevés sur des roches d’âges et d’emplacements variés. Et bien que les méthodes de calcul conventionnelles puissent être utilisées pour regrouper les échantillons en paléocommunautés, elles fonctionnent mieux avec des ensembles de données relativement petits de seulement quelques centaines ou milliers de collections de fossiles. En raison de cette limitation, les méthodes conventionnelles ne peuvent être appliquées qu’aux données de régions et de périodes spécifiques, par opposition à l’enregistrement complet.

Les chercheurs ont pu surmonter ces défis et examiner l’ensemble des archives fossiles en appliquant un algorithme de détection de communauté basé sur des méthodes d’analyse de réseau. Les entreprises de médias sociaux sont connues pour utiliser ce type de méthodes pour connecter les utilisateurs, mais elles sont de plus en plus appliquées dans un éventail de disciplines scientifiques.

Selon Muscente, cette étude est la première fois que l’analyse de réseau est appliquée pour détecter des paléocommunautés dans l’ensemble des archives fossiles de la vie animale marine – depuis l’apparition de la vie animale jusqu’à l’ère géologique actuelle.

Matthew Clapham, professeur de paléobiologie à l’Université de Californie à Santa Cruz qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’un autre avantage de la méthode d’analyse de réseau est l’accent mis sur la visualisation des connexions, plutôt que sur les types d’animaux présents dans un écosystème.

“Cela rapproche l’analyse de la manière dont les communautés ont réellement fonctionné, car les communautés et les interactions entre les espèces sont des réseaux”, a-t-il déclaré.

S’appuyant sur une base de données de 124 605 collections de fossiles d’animaux marins du monde entier et représentant 25 749 groupes ou genres d’animaux vivants et éteints, l’algorithme a identifié plus de 47 millions de liens entre ces échantillons et les a organisés en 3 937 paléocommunautés distinctes.

L’étude a suivi les communautés et la biodiversité au cours des 541 derniers millions d’années. La recherche a montré que si les événements d’extinction de masse ont eu un impact sur les deux, le degré de déclin était parfois différent.

Certaines extinctions ont plus affecté les communautés que la biodiversité. Certains ont plus affecté la biodiversité que les communautés. Et certains affectaient les deux à peu près de la même façon.

De plus, les chercheurs n’ont pas trouvé de lien entre la cause d’une extinction et si elle a eu un impact important sur les communautés ou la biodiversité.

Les résultats indiquent que les impacts écologiques plus importants de l’extinction concernent davantage les espèces perdues que le nombre d’espèces perdues. Si les acteurs clés d’un environnement sont préservés, les communautés peuvent rester intactes. Mais si trop de ces joueurs sont supprimés, la communauté s’effondre avec.

Muscente a déclaré qu’il espère que les méthodes d’analyse de réseau appliquées pour la première fois dans cette étude pourront être améliorées et utilisées pour étudier les écosystèmes modernes.

“J’aimerais essayer de combler le fossé entre le disque rock et le présent”, a-t-il déclaré.

Les autres coauteurs de l’étude comprennent des scientifiques du Rensselaer Polytechnic Institute, de l’Université de l’Idaho, de la Carnegie Institution for Science et de l’Université de Harvard.

La recherche a été financée par la Fondation Keck, le Deep Carbon Observatory, la Fondation Alfred P. Sloan, la Carnegie Institution for Science et la National Science Foundation.