La dérive des continents et la tectonique des plaques - la notion selon laquelle de gros morceaux de la croûte terrestre changent de position lentement mais inexorablement - ont été proposées en 1912 mais n'ont été acceptées que dans les années 1960. Ces mouvements ont changé la face de la planète :des morceaux des continents se sont figés dans le « supercontinent » Pangée il y a environ 335 millions d'années, puis se sont séparés il y a environ 175 millions d'années.

Les scientifiques ont commencé à spéculer sur la façon dont ces altérations affecteraient la formation et l'extinction des espèces et, par conséquent, ce que nous appelons la biodiversité. En 1970, James Valentine et Eldridge Moores de l'Université de Californie ont suggéré que des continents fragmentés créeraient davantage de niches écologiques et favoriseraient des conditions climatiques et environnementales favorables à la biodiversité.

Dans le Actes de l'Académie nationale des sciences cette semaine (15 mai, 2017), deux géoscientifiques de l'Université du Wisconsin-Madison ont sondé certaines des bases de données les plus vastes en géologie et en paléontologie pour montrer que leurs prédécesseurs étaient sur la bonne voie :les espèces marines ont tendance à devenir plus nombreuses lorsque les continents se divisent, et de se stabiliser, voire de décliner, lorsque les continents se congèlent.

Leur rapport portait sur les espèces marines fossilisées dans les roches sédimentaires, qui sont plus nombreuses et plus faciles à étudier que les espèces qui vivaient sur terre.

Shanan Peters, professeur de géosciences, André Zaffos, un chercheur postdoctoral, et collaborateur Seth Finnegan à l'Université de Californie, Berkeley, corrélé le degré de fragmentation continentale dans le temps, il y a 541 millions d'années, avec la diversité de la vie multicellulaire, qui s'est agrandie lors de "l'explosion cambrienne".

Les chercheurs ont créé un indice pour montrer la fragmentation continentale relative, puis ont comparé cet indice aux données mondiales sur les fossiles de la base de données de paléobiologie.

Le résultat était comme prévu à l'origine, avec quelques rebondissements. Pendant et après les périodes de fragmentation, la diversité marine augmente. Lors de la consolidation, les freins semblent être mis à la diversification et la biodiversité marine tend à plafonner.

L'étude n'a pas pu déterminer exactement pourquoi le mouvement des continents a affecté la biodiversité, mais la tectonique des plaques a des effets à la fois directs et indirects, dit Peters.

La théorie écologique conventionnelle dit qu'une population isolée divergera de la population d'origine, formant de nouvelles espèces à mesure que les organismes pénètrent dans des niches vides et qu'un nombre croissant de générations les séparent de leur ancêtre commun. C'est l'une des raisons pour lesquelles les îles modernes ont tant d'espèces uniques.

Mais les effets indirects pourraient aussi être dramatiques, dit Peters. "Les gens n'y pensent pas trop, mais la disposition des continents sur Terre a un effet énorme sur les courants océaniques, circulation atmosphérique, à quel point les saisons sont fortes. Toute une série de choses sur le fonctionnement de la Terre sont déterminées par la croûte, et cette croûte se déplace à des échelles de temps géologiques."

Il y a une logique derrière l'idée qu'un continent consolidé aurait une plus faible diversité, dit Zaffos. « La grande majorité de la diversité marine se trouve sur les bords continentaux, dans les mers peu profondes. Avant que l'Inde ne percute l'Asie, il y avait plus de zone de marge continentale qui pouvait être occupée par la vie marine. » Les continents fragmentés ont également des populations animales plus isolées et ont tendance à avoir des régimes climatiques différents parce que l'océan, la source de vapeur d'eau, est plus proche.

Il y avait beaucoup de complications dans une étude couvrant plus d'un demi-milliard d'années :le cycle consolidation-fragmentation-consolidation n'a couru qu'une fois et demie; les impacts d'astéroïdes et les changements climatiques qui ont contribué à plusieurs extinctions massives ont également affecté le nombre d'espèces marines; et l'augmentation de la biodiversité au cours des dernières périodes géologiques pourrait être le reflet d'une meilleure préservation des fossiles. Cependant, Peters et Zaffos ont examiné une base de données dirigée par Peters, appelée Macrostrat, qui rassemble un grand nombre d'études géologiques de l'Amérique du Nord. « Les archives sédimentaires nord-américaines ont fourni un contrôle de l'intégrité de notre étude, nous permettant de contrôler les effets d'échantillonnage potentiels liés aux enregistrements de roches, " dit Zaffos.

"Je fus ravi, " dit Valentin, premier auteur de l'étude de 1970, qui ont lu une ébauche du document du PNAS. "Et d'ailleurs, la nouvelle étude est un très bon papier, ce qui ajoute de la satisfaction parce que ces auteurs ont mis le concept sur une base scientifique très solide et il semble peu probable que l'idée de base puisse être remise en cause avec succès maintenant. »

Ironiquement, l'étude des fossiles marins a été un tremplin majeur lorsqu'Alfred Wegener a développé la théorie de la tectonique des plaques au début du 20e siècle. Dans un ravissant volte-face, La tectonique des plaques a maintenant été utilisée pour expliquer les changements dans la diversité des animaux marins au cours des derniers demi-milliards d'années.

Lorsque le lien entre la tectonique et la biodiversité a été fait en 1970, "c'était en grande partie une expérience de pensée, " dit Peters. " Il y avait quelques informations générales sur l'histoire de la biodiversité, mais il y avait très peu de données pour tester l'idée. Ce n'est qu'au cours de la dernière décennie que toutes les données ont été rassemblées de manière à permettre une analyse quelque peu rigoureuse. »

La tendance de la biodiversité marine a commencé à baisser il y a quelques millions d'années, dit Peters, qui a la vision à long terme d'un géoscientifique. "Les archives fossiles de la biodiversité semblent indiquer que la diversité a diminué au cours des derniers millions d'années, et cette tendance pourrait se poursuivre. L'Inde est déjà entrée en collision avec l'Asie, et l'Afrique empiète sur l'Eurasie, donc la Méditerranée finira par se fermer. Si nous perdons beaucoup d'espèces aujourd'hui, pour quelque raison que ce soit, à l'échelle des temps géologiques, ça va être plus dur de s'en remettre."