La surveillance actuelle des systèmes biologiques marins ne couvre qu'une infime fraction de l'océan, ce qui limite la capacité des scientifiques à prédire avec confiance les effets attendus des perturbations climatiques sur la biodiversité marine. En utilisant un nouveau modèle informatique, une équipe internationale dirigée par le CNRS et impliquant des chercheurs de Sorbonne Université a démontré que les changements biologiques s'accélèrent, ce qui a des conséquences sur notre utilisation des ressources marines. Leurs conclusions sont publiées dans Nature Changement Climatique .

Heures supplémentaires, les systèmes biologiques marins ont subi des changements d'ampleur variable en raison des fluctuations climatiques naturelles. Des changements biologiques brusques, surnommés « surprises climatiques », ont également été détectés dans de nombreuses régions de l'océan. Pour comprendre ces changements, qu'elles soient soudaines et inattendues ou s'étendent sur de plus longues périodes, des scientifiques du CNRS et de Sorbonne Université, avec des collègues européens, Américain, et les instituts de recherche japonais, a développé une nouvelle approche basée sur la théorie macroécologique sur l'arrangement de la vie (METAL). Pour construire leur modèle informatique, les chercheurs ont conçu un grand nombre d'espèces simulées ("pseudo-espèces") présentant un large éventail de réponses aux variations naturelles de température. Ces pseudo-espèces, qui évitent les fluctuations thermiques au-delà de leur plage de tolérance, forment des « pseudo-communautés » et colonisent progressivement toutes les régions océaniques du modèle.

Les programmes de surveillance de la biodiversité marine ne couvrent qu'une petite zone de l'océan et généralement uniquement dans les régions proches de la côte. Ce nouveau modèle basé sur la théorie METAL offre une couverture mondiale et permet une identification rapide des changements biologiques majeurs qui peuvent fortement impacter la biodiversité marine et les services écosystémiques associés comme la pêche, pisciculture, et le cycle du carbone. Lorsqu'il a été initialement testé pour quatorze régions océaniques, le modèle a prédit avec précision les changements biologiques réels observés sur le terrain depuis les années 1960. En appliquant ensuite le modèle à l'océan global, les chercheurs ont pu quantifier la force et l'étendue spatiale de ces changements biologiques. Le modèle leur a également permis d'attirer l'attention sur une augmentation sans précédent du nombre de « surprises climatiques, " qui peut être attribué à El Niño, anomalies de température de l'Atlantique et du Pacifique, et le réchauffement de l'Arctique.

Dans la plupart des cas, le modèle prédit un événement un an avant qu'il ne se produise, permettant d'identifier les régions délaissées par les programmes actuels d'observation de terrain où la biodiversité est menacée. Bien que la biodiversité marine fournisse aux humains 80 millions de tonnes métriques de poissons et d'invertébrés chaque année, les changements révélés par ce nouveau modèle informatique pourraient redistribuer les communautés et les espèces océaniques dans le monde entier d'une manière qui pourrait profiter ou nuire à l'humanité.