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

Om te begrijpen hoe het leven op aarde zou kunnen verschuiven naarmate de planeet opwarmt, staan wetenschappers vaak voor een moeilijke keuze: ze kunnen niet decennia wachten om de toekomst zich te laten ontvouwen, dus moeten ze zoeken naar aanwijzingen in het heden. Een veelgebruikte strategie is het vergelijken van verschillende plaatsen op hetzelfde moment. Als een warme oceaan vandaag minder soorten bevat dan een koude, gaan onderzoekers ervan uit dat het opwarmen van een koude oceaan in de toekomst voor een vergelijkbare daling in soorten zal zorgen. Deze methode, bekend als ruimte-voor-tijd-substitutie, behandelt geografie als een vervanging voor tijd, uitgaande van de veronderstelling dat de regels die het leven over een kaart bepalen, hetzelfde zijn als de regels die het leven door de geschiedenis heen bepalen. Het is een praktische noodzaak, aangezien gedetailleerde verslagen van hoe het leven in de oceaan gedurende duizenden jaren is veranderd, uiterst zeldzaam zijn. Toch blijft de fundamentele vraag of een momentopname van de wereld van vandaag werkelijk kan voorspellen hoe die wereld morgen zal veranderen.

Een team van onderzoekers besloot deze aanname direct te testen met behulp van de minuscule, oeroude schelpen van planktonische foraminiferen. Deze microscopisch kleine organismen drijven in de oceaan en laten lagen gefossiliseerde resten achter op de zeebodem, waardoor een continu verslag van het leven ontstaat dat zich door de diepe tijd uitstrekt. Door moderne gegevens over waar deze wezens vandaag de dag leven te combineren met fossiele registers uit specifieke locaties, konden de wetenschappers twee verschillende manieren om verandering te meten, met elkaar vergelijken. Ze keken naar hoe de samenstelling van soorten verschuift over de hele wereld op één enkel punt in de tijd, en vergeleken dat met hoe de samenstelling verschuift op één enkele locatie gedurende duizenden jaren terwijl de watertemperatuur veranderde. Ze onderzochten ook hoe het totale aantal soorten, ook wel alfa-diversiteit genoemd, reageerde op temperatuur in beide scenario's.

De resultaten onthulden een subtiel maar belangrijk onderscheid tussen de twee benaderingen. Wanneer de onderzoekers modelleerden hoe de verschuiving van soorten — het inruilen van de ene groep organismen voor de andere — reageerde op temperatuur, was de steilheid van de relatie in zowel ruimte als tijd vergelijkbaar. De startpunten waren echter verschillend. Het model gebaseerd op geografie voorspelde consequent een hogere mate van soortverschuiving over het volledige temperatuurbereik dan het model gebaseerd op de geschiedenis. Zelfs toen de wetenschappers hun geografische vergelijking beperkten tot alleen de specifieke temperatuurbereiken die in de fossiele registers werden gevonden, bleef de discrepantie in het startpunt bestaan, hoewel deze kleiner werd. Dit suggereert dat hoewel het kijken naar verschillende plaatsen een goed beeld geeft van de algemene richting die het leven zal inslaan, het de omvang van de verandering de neiging heeft te overschatten.

Voor het totale aantal soorten dat op een specifieke plek leeft, presteerde het geografische model beter en kwam het nauw overeen met het historische verslag van hoe de diversiteit veranderde met de temperatuur. Dit geeft aan dat de ruimte-voor-tijd-benadering de brede richting van de biodiversiteitsverandering goed vastlegt, maar moeite heeft met het voorspellen van de exacte omvang van de verandering over de tijd. De studie verwerpt de methode niet volledig, maar verduidelijkt de grenzen ervan. Voor de tijdschalen die in dit onderzoek zijn onderzocht, biedt het gebruik van de huidige kaart om de toekomstige tijdlijn te voorspellen een betrouwbaar kompas voor de richting, maar is het minder precies bij het meten van de afstand van de reis.