La stabilité environnementale sur Terre a permis à la biodiversité marine de s’épanouir

Les conclusions, publiées aujourd’hui dans La natureont été atteints grâce à un modèle pionnier qui reconstruit la diversité des animaux marins depuis leur origine – il y a quelque 550 millions d’années – jusqu’à nos jours, sur la base de la tectonique des plaques et de facteurs environnementaux, principalement la température des océans et l’approvisionnement alimentaire.

Contrairement aux archives fossiles, le nouveau modèle est exempt de lacunes et de biais d’échantillonnage, car l’histoire de la diversité dans le modèle est simulée numériquement plutôt que d’être reconstruite à partir de données fossiles. Le modèle révèle que l’augmentation de la diversité est réelle et est associée au développement de points chauds de diversité au cours des 200 derniers millions d’années, lorsque les conditions environnementales de la Terre étaient relativement stables.

Pour la préparation des travaux, l’équipe scientifique a utilisé un modèle paléogéographique qui suit les mouvements des continents et des fonds marins à travers le temps géologique et un modèle du système paléo-Terre qui reconstitue les conditions environnementales des mers anciennes. Dans le modèle, chaque région suivie accumule de la diversité au fil du temps à un rythme contrôlé par les conditions environnementales de chaque région et à chaque instant.

“Notre approche résout certains des débats précédents sur la question de savoir si l’enregistrement des fossiles dans les roches est suffisamment bon pour fournir un modèle clair de changement de la biodiversité à travers le temps”, a expliqué le co-auteur, le professeur Michael Benton de l’École des sciences de la Terre de l’Université de Bristol. .

Jusqu’à présent, la compréhension de l’histoire de la biodiversité à l’échelle mondiale et des origines de la biodiversité moderne dépendait des archives fossiles, qui prouvent que la vie sur notre planète a été frappée par au moins cinq grandes extinctions massives au cours du dernier demi-milliard d’années. L’extinction de masse du Permien-Trias, la plus grande de tous les temps, a anéanti plus de 90 % des espèces marines, laissant les écosystèmes au bord de l’effondrement. Aujourd’hui, 250 millions d’années plus tard, la vie dans la mer est plus diversifiée que jamais.

“La question est de savoir comment nous en sommes arrivés là”, a déclaré Pedro Cermeño, chercheur à l’ICM-CSIC et chef de projet. “Les lacunes dans les archives fossiles nécessitent l’utilisation d’une nouvelle approche informatique pour reconstruire l’histoire de la vie. Notre modèle est capable de recréer la répartition géographique de la diversité océanique moderne, en particulier les points chauds, et révèle les mécanismes qui les ont créés.”

Au cours des cinquante dernières années, les paléontologues se sont disputés sur la qualité des archives fossiles. “Nous ne savions pas si c’était assez bon pour donner une image raisonnable de la diversité passée et des détails sur la façon dont la vie s’est rétablie après des extinctions massives”, a déclaré le professeur Benton.

La chercheuse de l’ICM-CSIC, Carmen García-Comas, qui a dirigé l’étude, a ajouté : “C’était vraiment excitant de voir que la dynamique de la diversité mondiale résultant de notre modèle de diversification régionale était similaire à ce que l’on voit dans les archives fossiles. Cela soutient l’utilisation de le modèle pour reconstruire les distributions spatiales de la diversité dans le temps profond, nous permettant de déterminer quand et comment les points chauds de la biodiversité marine sont apparus.”

Le nouveau modèle met également en lumière l’une des questions les plus controversées de l’écologie évolutive : s’il existe ou non une limite à la diversité que la Terre peut supporter. Selon la théorie écologique, à mesure que la diversité augmente et que les interactions biologiques, telles que la concurrence, s’intensifient, le processus de diversification ralentit jusqu’à s’arrêter, de sorte que l’apparition et l’établissement d’une nouvelle espèce entraîneront inévitablement l’extinction d’une ancienne.

Cependant, certains scientifiques ont soutenu que les écosystèmes de la Terre sont si hétérogènes qu’il y aura toujours de la place pour plus d’espèces. Nos résultats concilient les deux points de vue. Alors que la plupart des océans présentent des niveaux de diversité bien inférieurs à leur maximum, les régions abritant des points chauds de diversité pourraient être proches de leur limite.

“Cet outil de modélisation est vraiment puissant car il nous permet d’explorer beaucoup de choses, y compris ce qui se serait passé si certaines des grandes extinctions de masse ne s’étaient jamais produites ou si elles s’étaient produites à un autre moment de l’histoire de la Terre”, a déclaré M. Cermeño.

L’interférence humaine dans le fonctionnement naturel des systèmes terrestres a provoqué ce que les experts appellent la sixième grande extinction de masse. Selon les Nations Unies, au cours du siècle dernier, autant d’espèces ont disparu que celles qui seraient éteintes dans 10 000 ans en supposant un scénario normal de non-extinction. De plus, 25% des espèces évaluées par l’Union Internationale pour la Conservation de la Nature sont aujourd’hui en danger d’extinction.

“Notre étude souligne que, si les tendances actuelles se poursuivent, la perte de diversité prévue peut prendre des millions d’années pour se rétablir, sans doute au-delà de notre propre existence en tant qu’espèce”, a conclu le professeur Benton.

L’étude a été réalisée par une équipe internationale de biologistes marins, de géologues et de modélisateurs du système terrestre basée à l’Institut de Ciències del Mar du CSIC à Barcelone (Espagne), l’Université de Bristol (Royaume-Uni), l’Université de Sydney (Australie ), Northwest University à Xi’an (Chine), Université Bourgogne Franche-Comté (France), University of California à Riverside (USA) et l’Integrative Ecophysiology, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research à Bremerhaven (Allemagne).