Des recherches récentes mettent en évidence un lien important entre les activités géologiques de la Terre, comme la tectonique des plaques et les mouvements des rivières, et l’évolution de la biodiversité, offrant une vision globale de la façon dont la vie a été influencée sur 500 millions d’années par l’évolution physique de la Terre.
Des recherches récentes révèlent une corrélation frappante avec l’évolution de la vie sur 500 millions d’années.
Le mouvement des rivières, des montagnes, des océans et des nutriments des sédiments à l’échelle des temps géologiques est un moteur central de la biodiversité terrestre, selon une nouvelle recherche récemment publiée dans Nature révèle. La recherche montre également que la biodiversité évolue à un rythme similaire à celui de la tectonique des plaques, les lents processus géologiques qui façonnent les continents, les montagnes et les océans.
« C’est un rythme incomparablement plus lent que les taux actuels d’extinction causés par l’activité humaine », a déclaré l’auteur principal, le Dr Tristan Salles, de l’École des géosciences.
La recherche revient sur plus de 500 millions d’années de l’histoire de la Terre, jusqu’à la période qui a immédiatement suivi l’explosion de la vie au Cambrien, qui a établi les principales espèces types de vie moderne.
Rivières : le système circulatoire de la Terre
Le Dr Salles a déclaré : « La surface de la Terre est la peau vivante de notre planète. Au fil du temps géologique, cette surface évolue avec les rivières fragmentant le paysage en une gamme d’habitats écologiquement diversifiés.
« Cependant, ces rivières non seulement creusent des canyons et forment des vallées, mais jouent également le rôle du système circulatoire terrestre en tant que principaux conduits de transfert de nutriments et de sédiments depuis les sources (montagnes) vers les puits (océans). Alors que la science moderne comprend de plus en plus la biodiversité mondiale, nous avons tendance à considérer cela à travers le prisme d’une expertise étroite », a déclaré le Dr Salles. «C’est comme regarder l’intérieur d’une maison depuis une seule fenêtre et penser que nous comprenons son architecture. Notre modèle relie des systèmes physiques, chimiques et biologiques sur un demi-milliard d’années en tranches de cinq millions d’années à une résolution de cinq kilomètres. Cela donne une compréhension sans précédent de ce qui a déterminé la forme et le calendrier de la diversité des espèces », a-t-il déclaré.
Flux sédimentaire vers les océans et diversité des familles d’animaux marins au cours des 540 derniers millions d’années. Le coefficient de Pearson de 0,88 indique une forte corrélation positive entre les deux variables. L’explosion cambrienne et le grand événement de biodiversité de l’Ordovicien (GOBE), ainsi que les cinq grands événements d’extinction de masse, sont indiqués. Cm, Cambrien ; O, Ordovicien ; S, Silurien ; D, Dévonien ; Glucides, Carbonifère ; P, Permien ; Tr, Trias ; J, Jurassique ; K, Crétacé ; Pg, Paléogène ; Ng, Néogène. Crédit : Nature
La découverte en 1994 de l’ancienne espèce de pin Wollemi dans une vallée isolée des Blue Mountains à l’ouest de Sydney nous donne un aperçu du rôle holistique que jouent le temps, la géologie, l’hydrologie, le climat et la génétique dans la biodiversité et la survie des espèces.
Perspective historique sur les paysages et la vie
L’idée selon laquelle les paysages jouent un rôle dans la trajectoire de la vie sur Terre remonte au naturaliste et mathématicien allemand Alexander von Humboldt. Ses travaux ont inspiré Charles Darwin et Alfred Wallace, qui furent les premiers à remarquer que les frontières entre les espèces animales correspondent aux discontinuités et aux gradients du paysage.
Dr Tristan Salles dans son bureau de la School of Geosciences de l’Université de Sydney. Crédit : Stefanie Zingsheim/Université de Sydney
« Près de 200 ans plus tard, notre compréhension de la façon dont la diversité de la vie marine et terrestre s’est constituée au cours des 540 derniers millions d’années est encore en train d’émerger. » Université de Sydney » a déclaré la doctorante Beatriz Hadler Boggiani.
« Les modèles de biodiversité sont bien identifiés à partir des archives fossiles et des études génétiques. Pourtant, de nombreux aspects de cette évolution restent énigmatiques, comme le délai de 100 millions d’années entre l’expansion des plantes sur les continents et la diversification rapide de la vie marine.
Une théorie unifiée de la biodiversité
Dans le cadre d’une recherche révolutionnaire, une équipe de scientifiques – de l’Université de Sydney, d’ISTerre au CNRS, et de l’Université de Grenoble Alpes en France – a proposé une théorie unifiée qui relie l’évolution de la vie dans les domaines marin et terrestre à impulsions sédimentaires contrôlées par les paysages passés.
« L’évolution de la surface de la Terre étant déterminée par l’interaction entre la géosphère et l’atmosphère, elle enregistre leurs interactions cumulatives et devrait donc fournir le contexte nécessaire à l’évolution de la biodiversité », a déclaré le Dr Laurent Husson de l’Université Grenoble Alpes.
Au lieu de considérer indépendamment des pièces isolées du puzzle environnemental, l’équipe a développé un modèle qui les combine et simule à haute résolution l’effet cumulatif de ces forces.
Le panneau supérieur montre la reconstitution des flux de sédiments vers les océans par rapport à la diversité des animaux marins. Le panneau du bas montre la couverture sédimentaire dans les régions continentales par rapport à la tendance à long terme de la diversité des plantes terrestres. Crédit : Dr Tristan Salles/Université de Sydney
« C’est en calibrant cette mémoire physique gravée dans la peau de la Terre avec la génétique, les fossiles, le climat, l’hydrologie et la tectonique que nous avons étudié notre hypothèse », a déclaré le Dr Salles.
En utilisant du code scientifique open source publié par l’équipe dans Science en mars, la simulation détaillée a été calibrée à l’aide d’informations modernes sur l’élévation du paysage, les taux d’érosion, les eaux des principaux fleuves et le transport géologique des sédiments (appelé flux de sédiments).
Comparer les prédictions et les données paléontologiques
Cela a permis à l’équipe d’évaluer ses prévisions sur 500 millions d’années en utilisant une combinaison de proxys géochimiques et en testant différentes reconstructions tectoniques et climatiques. Les géoscientifiques ont ensuite comparé les impulsions sédimentaires prévues à l’évolution de la vie dans les domaines marin et terrestre obtenues à partir d’une compilation de données paléontologiques.
« En un mot, nous avons reconstruit les reliefs terrestres au cours de l’ère phanérozoïque, qui a commencé il y a 540 millions d’années, et examiné les corrélations entre l’évolution des réseaux fluviaux, les transferts de sédiments et la répartition connue des familles marines et végétales », explique Manon, doctorante à l’Université de Grenoble. dit Lorcery.
En comparant les flux de sédiments prévus dans les océans avec la biodiversité marine, l’analyse montre une corrélation forte et positive.
Sur terre, les auteurs ont conçu un modèle intégrant la couverture sédimentaire et la variabilité du paysage pour décrire la capacité du paysage à accueillir diverses espèces. Là encore, ils ont trouvé une corrélation frappante entre leur proxy et la diversification des plantes au cours des 450 derniers millions d’années.
Dans son roman de 1864 Un voyage au centre de la TerreJules Verne l’attribue à son héros fictif, le professeur Otto Lidenbrock : « La vie animale n’existait sur la Terre qu’à l’époque secondaire, lorsqu’un sédiment de sol avait été déposé par les rivières et avait remplacé les roches incandescentes de l’époque primitive. .»
Le Dr Salles a déclaré : « Cette observation du professeur Lidenbrock à son neveu Axel correspond étonnamment bien à notre hypothèse. Il n’est donc pas surprenant que Jules Verne ait été grandement inspiré par l’œuvre de Humboldt. »
Cette recherche a été entreprise avec les ressources de la National Computational Infrastructure soutenue par le gouvernement australien et d’Artemis HPC soutenue par l’Université de Sydney. L’étude a été financée par le Conseil australien de la recherche.
