L’evoluzione della biodiversità in 500 milioni di anni

Il movimento di fiumi, montagne, oceani e nutrienti dei sedimenti su scala cronologica geologica sono i motori centrali della biodiversità della Terra, ha rivelato una nuova ricerca

Il movimento di fiumi, montagne, oceani e nutrienti dei sedimenti su scala cronologica geologica sono i motori centrali della biodiversità della Terra, ha rivelato una nuova ricerca.

La ricerca mostra anche che la biodiversità si evolve a ritmi simili al ritmo della tettonica a placche, i lenti processi geologici che determinano la forma di continenti, montagne e oceani.

“Si tratta di un tasso incomparabilmente più lento degli attuali tassi di estinzione causati dall’attività umana”, ha affermato l’autore principale, il dottor Tristan Salles della School of Geosciences.

La ricerca ripercorre oltre 500 milioni di anni di storia della Terra fino al periodo immediatamente successivo all’esplosione della vita del Cambriano, che stabilì le principali specie della vita moderna.

Il dottor Salles ha dichiarato: “La superficie terrestre è la pelle vivente del nostro pianeta. Nel corso del tempo geologico, questa superficie si evolve con i fiumi che frammentano il paesaggio in una gamma di habitat diversificati dal punto di vista ambientale”.

“Tuttavia, questi fiumi non solo scavano canyon e formano valli, ma svolgono il ruolo del sistema circolatorio terrestre come principali condotti per il trasferimento di nutrienti e sedimenti dalle sorgenti”.

“Mentre la scienza moderna ha una crescente comprensione della biodiversità globale, tendiamo a vederla attraverso il prisma di una competenza ristretta. È come guardare dentro una casa da una sola finestra e pensare di comprenderne l’architettura”.

“Il nostro modello collega sistemi fisici, chimici e biologici di oltre mezzo miliardo di anni in blocchi di cinque milioni di anni con una risoluzione di cinque chilometri. Ciò fornisce una comprensione senza precedenti di ciò che ha guidato la forma e i tempi della diversità delle specie”, ha aggiunto.

La scoperta nel 1994 delle antiche specie di pino Wollemi in una valle isolata nelle Blue Mountains a ovest di Sydney ci dà uno sguardo al ruolo olistico che il tempo, la geologia, l’idrologia, il clima e la genetica svolgono nella biodiversità e nella sopravvivenza delle specie.

L’idea che i paesaggi svolgano un ruolo nella traiettoria della vita sulla Terra può essere fatta risalire al naturalista ed eclettico tedesco Alexander von Humboldt. Il suo lavoro ispirò Charles Darwin e Alfred Wallace, che furono i primi a notare che i confini delle specie animali corrispondono alle discontinuità e ai gradienti del paesaggio.

“Avanzando velocemente di quasi 200 anni, la nostra comprensione di come la diversità della vita marina e terrestre si è formata negli ultimi 540 milioni di anni sta ancora emergendo”, ha detto Beatriz Hadler Boggiani, dottoranda dell’Università di Sydney.

“I modelli di biodiversità sono ben identificati dalla documentazione fossile e dagli studi genetici. Tuttavia, molti aspetti di questa evoluzione rimangono enigmatici, come il ritardo di 100 milioni di anni tra l’espansione delle piante sui continenti e la rapida diversificazione della vita marina”.

In una ricerca innovativa un team di scienziati – dell’Università di Sydney, ISTerre dell’organizzazione statale francese di ricerca CNRS e dell’Università di Grenoble Alpes in Francia – ha proposto una teoria unificata che collega l’evoluzione della vita nei regni marino e terrestre alle pulsazioni sedimentarie controllate dai paesaggi passati.

“Poiché l’evoluzione della superficie terrestre è determinata dall’interazione tra la geosfera e l’atmosfera, registra le loro interazioni cumulative e dovrebbe, quindi, fornire il contesto affinché la biodiversità si evolva”, ha affermato il dottor Laurent Husson dell’Università di Grenoble Alpes.

Invece di considerare in modo indipendente pezzi isolati del puzzle ambientale, il team ha sviluppato un modello che li combina e simula ad alta risoluzione l’effetto combinato di queste forze.

“È attraverso la calibrazione di questa memoria fisica impressa nella pelle della Terra con la genetica, i fossili, il clima, l’idrologia e la tettonica che abbiamo studiato la nostra ipotesi”, ha detto il dottor Salles.

Utilizzando il codice scientifico open source, la simulazione dettagliata è stata calibrata utilizzando informazioni moderne su elevazioni del paesaggio, tassi di erosione, principali acque fluviali e trasporto geologico dei sedimenti (noto come flusso di sedimenti).

Ciò ha consentito al team di valutare le proprie previsioni su un periodo di 500 milioni di anni utilizzando una combinazione di proxy geochimici e testando diverse ricostruzioni tettoniche e climatiche. I geoscienziati hanno poi confrontato gli impulsi sedimentari previsti con l’evoluzione della vita sia nel regno marino che in quello terrestre, ottenuta da una raccolta di dati paleontologici.

“In poche parole, abbiamo ricostruito la morfologia della Terra durante l’era Fanerozoica, iniziata 540 milioni di anni fa, e abbiamo esaminato le correlazioni tra l’evoluzione delle reti fluviali, i trasferimenti di sedimenti e la distribuzione nota delle famiglie marine e vegetali”, ha affermato Manon, dottoranda dell’Università di Grenoble.

Confrontando il flusso di sedimenti previsto negli oceani con la biodiversità marina, l’analisi mostra una correlazione forte e positiva.

Sulla terraferma, gli autori hanno progettato un modello che integra la copertura sedimentaria e la variabilità del paesaggio per descrivere la capacità del paesaggio di ospitare specie diverse. Anche in questo caso, hanno trovato una sorprendente correlazione tra il loro proxy e la diversificazione delle piante negli ultimi 450 milioni di anni.

Nel suo romanzo del 1864 Viaggio al centro della Terra, Jules Verne attribuisce questo al suo eroe fittizio, il professor Otto Lidenbrock:

“La vita animale esisteva sulla Terra solo nel periodo secondario, quando un sedimento di terreno era stato depositato dai fiumi e aveva preso il posto delle rocce incandescenti del periodo primitivo”.

Il dottor Salles ha detto: “Questa osservazione del professor Lidenbrock a suo nipote Axel si adatta sorprendentemente bene alla nostra ipotesi. Quindi, non dovrebbe sorprendere che Jules Verne sia stato fortemente ispirato dal lavoro di Humboldt”, ha concluso.

Fonte: Nature

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