Space-for-time substitution reveals partial transferability of marine biodiversity-temperature relationships

Pour comprendre comment la vie sur Terre pourrait changer à mesure que la planète se réchauffe, les scientifiques sont souvent confrontés à un choix difficile : ils ne peuvent pas attendre des décennies pour regarder l'avenir se déployer, ils doivent donc chercher des indices dans le présent. Une stratégie courante consiste à comparer différents lieux à un même instant. Si un océan chaud aujourd'hui abrite moins d'espèces qu'un océan froid, les chercheurs supposent que le réchauffement d'un océan froid dans le futur entraînera une baisse similaire du nombre d'espèces. Cette méthode, connue sous le nom de substitution espace-temps, traite la géographie comme un substitut du temps, en supposant que les règles régissant la vie à travers une carte sont les mêmes que les règles régissant la vie à travers l'histoire. C'est une nécessité pratique, étant donné que les enregistrements détaillés de la façon dont la vie océanique a changé sur des milliers d'années sont incroyablement rares. Pourtant, la question fondamentale demeure de savoir si un instantané du monde actuel peut véritablement prédire comment ce monde changera demain.

Une équipe de chercheurs a décidé de tester directement cette hypothèse en utilisant les minuscules et anciennes coquilles de foraminifères planctoniques. Ces organismes microscopiques dérivent dans l'océan et laissent derrière eux des couches de restes fossilisés sur le fond marin, créant un enregistrement continu de la vie qui s'étend à travers les temps profonds. En combinant des données modernes sur les lieux de vie de ces créatures aujourd'hui avec des registres fossiles provenant de sites spécifiques, les scientifiques ont pu comparer deux manières différentes de mesurer le changement. Ils ont observé comment la composition des espèces change à travers le globe à un instant donné, et ils ont comparé cela à la façon dont la composition change en un lieu unique sur des milliers d'années à mesure que la température de l'eau changeait. Ils ont également examiné comment le nombre total d'espèces, connu sous le nom de diversité alpha, répondait à la température dans les deux scénarios.

Les résultats ont révélé une distinction subtile mais importante entre les deux approches. Lorsque les chercheurs ont modélisé la façon dont le renouvellement des espèces — le remplacement d'un groupe d'organismes par un autre — répondait à la température, la pente de la relation était similaire dans l'espace et dans le temps. Cependant, les points de départ étaient différents. Le modèle basé sur la géographie prédisait systématiquement un taux de renouvellement des espèces plus élevé sur toute la gamme de températures que le modèle basé sur l'histoire. Même lorsque les scientifiques ont restreint leur comparaison géographique pour ne correspondre qu'aux plages de températures spécifiques trouvées dans les registres fossiles, le décalage du point de départ persistait, bien qu'il soit devenu plus faible. Cela suggère que, si l'observation de différents lieux donne une bonne idée de la direction générale que prendra la vie, elle a tendance à surestimer l'ampleur du changement.

Pour le nombre total d'espèces vivant dans un endroit spécifique, le modèle géographique s'est avéré plus performant, correspondant étroitement au registre historique de la façon dont la diversité changeait avec la température. Cela indique que l'approche espace-temps capture la direction générale du changement de la biodiversité, mais peine à prédire exactement l'ampleur du changement qui se produira au fil du temps. L'étude ne rejette pas entièrement la méthode, mais elle en clarifie les limites. Pour les échelles de temps examinées dans cette recherche, l'utilisation de la carte actuelle pour prévoir la chronologie future fournit une boussole fiable pour la direction, mais elle est moins précise lorsqu'il s'agit de mesurer la distance du voyage.