Les chercheurs ont utilisé un ensemble de données mondiales détaillées sur les fossiles de foraminifères pour étudier les changements dans les structures des communautés marines avant les extinctions massives, offrant ainsi un système d'alerte précoce pour les futures pertes de biodiversité dues au changement climatique. Dirigée par Anshuman Swain et Adam Woodhouse, l'étude souligne l'importance de surveiller les changements écologiques pour prédire les extinctions futures, ce qui pourrait façonner le domaine de la paléoinformatique.
Une étude utilisant des fossiles de foraminifères suggère que les changements dans les structures des communautés marines peuvent prédire de futures extinctions, soulignant le rôle des données historiques dans la prévision des impacts du changement climatique sur la biodiversité.
Depuis des centaines de millions d’années, des organismes unicellulaires appelés foraminifères, microscopiques et à coquille dure, ont prospéré dans les océans. Ces minuscules créatures constituent le fondement de la chaîne alimentaire. Les fossiles de ces organismes anciens donnent un aperçu des changements potentiels dans la biodiversité mondiale liés au réchauffement climatique.
En utilisant un ensemble de données mondiales à haute résolution de fossiles de foraminifères planctoniques qui comptent parmi les archives biologiques les plus riches disponibles pour la science, les chercheurs ont découvert que les événements de stress environnemental majeurs conduisant à des extinctions massives sont précédés de manière fiable par des changements subtils dans la composition d'une communauté biologique, agissant comme un signal d’alerte précoce avant l’extinction.
Fossiles de foraminifères planctoniques. Crédit : Tracy Aze/Université de Leeds
Les résultats sont en Nature, co-dirigé par Anshuman Swain, Junior Fellow de la Harvard Society of Fellows, chercheur au Département de biologie organique et évolutive et affilié au Museum of Comparative Zoology. Physicien de formation qui applique les réseaux aux données biologiques et paléontologiques, Swain a fait équipe avec le co-premier auteur Adam Woodhouse à la Université de Bristol pour sonder la structure communautaire mondiale de l'ancien plancton marin qui pourrait servir de système d'alerte précoce en cas d'extinction future de la vie océanique.
« Pouvons-nous exploiter le passé pour comprendre ce qui pourrait se produire dans le futur, dans le contexte du changement global ? a déclaré Swain, qui a précédemment co-écrit une étude sur la formation des calottes glaciaires polaires à l'origine des changements dans les communautés de plancton marin au cours des 15 derniers millions d'années. « Nos travaux offrent de nouvelles perspectives sur la manière dont la biodiversité réagit spatialement aux changements climatiques globaux, en particulier pendant les périodes de chaleur globale, qui sont pertinentes pour les projections de réchauffement futur. »
Tirer parti des données historiques pour les prévisions futures
Les chercheurs ont utilisé la base de données Triton, développée par Woodhouse, pour déterminer comment la composition des communautés de foraminifères a changé au fil des millions d’années – des périodes de plusieurs ordres de grandeur plus longues que celles généralement étudiées à cette échelle. Ils se sont concentrés sur l’optimum climatique du début de l’Éocène, la dernière grande période de températures mondiales élevées et soutenues depuis l’époque des dinosaures, analogue aux pires scénarios de réchauffement climatique.
Ils ont découvert qu’avant une extinction il y a 34 millions d’années, les communautés marines étaient devenues hautement spécialisées partout, sauf dans les hautes latitudes méridionales, ce qui implique que ces micro-planctons ont migré en masse vers des latitudes plus élevées et loin des tropiques. Cette découverte indique que les changements à l’échelle communautaire tels que ceux observés dans ces schémas de migration sont évidents dans les archives fossiles bien avant que les extinctions et les pertes de biodiversité ne se produisent.
Les chercheurs pensent donc qu'il est important de mettre l'accent sur la surveillance de la structure des communautés biologiques pour prédire les extinctions futures.
Selon Swain, les résultats des études sur les foraminifères ouvrent des pistes d'enquête sur d'autres groupes d'organismes, notamment d'autres espèces marines, les requins et les insectes. De telles études pourraient déclencher une révolution dans un domaine émergent appelé paléoinformatique, ou utiliser de grandes bases de données de fossiles résolues spatio-temporellement pour glaner de nouvelles informations sur l’avenir de la Terre.
L'étude des chercheurs a été rendue possible grâce à une étude de terrain de longue date de la National Science Foundation à bord du navire de recherche JOIDES Resolution, qui, au cours des 55 dernières années, a mené des forages océaniques dans le monde entier. Le projet devrait expirer cette année.
