Estudo de fósseis em grande escala revela origens do gradiente de biodiversidade atual há 15 milhões de anos
– Hoje, a riqueza de espécies atinge o pico nas regiões equatoriais, mas até agora não havia uma explicação clara para isso.
– Ao analisar registros fósseis, os pesquisadores descobriram que um dos principais impulsionadores do gradiente de biodiversidade moderno foi um evento de resfriamento global que ocorreu há 15 milhões de anos.
– Isso produziu um gradiente de temperatura mais acentuado entre as latitudes baixas e altas e dentro da coluna d’água, fazendo com que as regiões tropicais suportassem um maior número de nichos ecológicos para as espécies habitarem.
Pesquisadores usaram quase meio milhão de fósseis para resolver um mistério científico de 200 anos: por que o número de espécies diferentes é maior perto do equador e diminui constantemente nas regiões polares. Os resultados – publicados em 15 de fevereiro de 2023 na revista Nature – fornecem informações valiosas sobre como a biodiversidade é gerada em longas escalas de tempo e como as mudanças climáticas podem afetar a riqueza global de espécies.
Há muito se sabe que, tanto em sistemas marinhos quanto terrestres, as espécies (incluindo animais, plantas e organismos unicelulares) apresentam um “gradiente de diversidade latitudinal”, com o pico da biodiversidade no equador. Mas até agora, dados fósseis limitados impediram os pesquisadores de investigar minuciosamente como esse gradiente de diversidade surgiu pela primeira vez.
Neste novo estudo, pesquisadores das Universidades de Oxford, Leeds e Bristol usaram um grupo de plâncton marinho unicelular chamado foraminíferos planctônicos. A equipe analisou 434.113 entradas em um banco de dados global de fósseis, cobrindo os últimos 40 milhões de anos. Eles então investigaram a relação entre o número de espécies ao longo do tempo e do espaço e os potenciais condutores do gradiente de diversidade latitudinal, como as temperaturas da superfície do mar e os níveis de salinidade do oceano.
Principais conclusões:
– O gradiente de diversidade latitudinal dos dias modernos começou a surgir há cerca de 34 milhões de anos, quando a Terra começou fazendo a transição de um clima mais quente para um mais frio.
– Esse gradiente inicialmente permaneceu raso, até cerca de 15 a 10 milhões de anos atrás, quando aumentou significativamente. Isso coincide com um aumento significativo no resfriamento global.
– O pico de riqueza de foraminíferos planctônicos ocorreu em latitudes mais altas de 40 a 20 milhões de anos atrás. Por volta de 18 milhões de anos atrás, no entanto, o pico de riqueza mudou para entre 10° e 20° de latitude, consistente com o padrão de diversidade observado hoje.
– Houve uma forte relação positiva entre a riqueza de espécies e as temperaturas da superfície do mar – tanto quando modelado ao longo do tempo em locais específicos, quanto em locais diferentes em um momento específico.
– Houve também uma relação positiva entre a riqueza de espécies e a força da termoclina: o gradiente de temperatura que existe entre a mistura de água mais quente na superfície do oceano e as águas profundas mais frias abaixo.
– Segundo os pesquisadores, esses resultados indicam que a distribuição moderna da riqueza de espécies de foraminíferos planctônicos pode ser explicada pelo aumento do gradiente latitudinal de temperatura do equador aos pólos nos últimos 15 milhões de anos. Isso pode ter aberto mais nichos ecológicos em regiões tropicais dentro da coluna d’água, em comparação com latitudes mais altas, promovendo maiores taxas de especiação.
Para testar essa hipótese, os pesquisadores examinaram até que ponto as espécies modernas de foraminíferos planctônicos vivem em diferentes profundidades dentro da coluna de água vertical. Eles descobriram que em baixas latitudes mais próximas do equador, as espécies hoje são mais uniformemente distribuídas verticalmente dentro da coluna d’água, em comparação com altas latitudes.
Isso sugere que um dos principais impulsionadores do gradiente de diversidade dos dias modernos foi um aumento significativo na diferença nas temperaturas da superfície do mar entre as regiões de baixa e alta latitude e dentro da coluna d’água, de 15 milhões de anos em diante. As águas mais quentes nos trópicos foram capazes de suportar uma gama mais ampla de diferentes habitats de temperatura e nichos ecológicos dentro da coluna de água vertical, encorajando um maior número de espécies a evoluir.
Isso é corroborado pelo fato de que os trópicos de hoje são mais ricos do que os trópicos dos períodos mais quentes do passado (como o Eoceno e o Mioceno), quando havia pouco ou nenhum gradiente vertical de temperatura nos oceanos.
Além disso, o resfriamento das temperaturas do mar em altas latitudes provavelmente causou a extinção de muitas populações regionais de espécies, contribuindo para o moderno gradiente de diversidade.
Os foraminíferos planctônicos são originários do período Jurássico Inferior ao Médio (cerca de 170 milhões de anos atrás). Eles são encontrados nos oceanos de todo o mundo – das regiões polares ao equador – e ocupam uma variedade de nichos ecológicos nos dois quilômetros superiores dos oceanos. Por produzirem cascas externas duras, podem ser preservados em grande número. A abundância global de foraminíferos planctônicos e seu excepcional registro fóssil dos últimos 66 milhões de anos os tornaram um grupo ideal para este estudo.
Dr. Erin Saupe (Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Oxford), principal autor do estudo, disse: “Ao resolver como os padrões espaciais da biodiversidade variaram ao longo do tempo, fornecemos informações valiosas cruciais para entender como a biodiversidade é gerada e mantida em escalas de tempo geológicas, além do escopo dos estudos ecológicos modernos”.
A professora associada Tracy Aze (Escola de Terra e Meio Ambiente, Universidade de Leeds), coautora do estudo, acrescentou: “Embora sejam pequenos o suficiente para caber na cabeça de um alfinete, os foraminíferos planctônicos têm uma das espécies mais completas registros fósseis de nível superior conhecidos pela ciência. Nossa pesquisa se baseia em 60 anos de coleta de amostras em alto mar e na contagem e registro diligentes de centenas de milhares de espécimes por cientistas pesquisadores. É fantástico poder produzir resultados tão importantes sobre os condutores da distribuição de espécies ao longo do tempo e fazer justiça a este maravilhoso arquivo fóssil.”
O coautor do estudo, Dr. Alex Farnsworth, pesquisador associado sênior do Departamento de Ciências Geográficas da Universidade de Bristol, disse: “Entender por que as espécies na história antiga eram mais diversas e abundantes perto do equador e menos tão perto dos pólos pode fornecer informações importantes como as espécies marinhas, como o plâncton, podem responder no futuro. Esses minúsculos organismos unicelulares são um elo vital na cadeia alimentar marinha, portanto, estudar suas reações às mudanças climáticas pode nos ajudar a prever melhor como eles provavelmente serão afetados à medida que as temperaturas continuam a aquecer com o aumento do início das mudanças climáticas. Isso tem implicações potencialmente grandes para as cadeias alimentares marinhas, como peixes e mamíferos aquáticos como focas e baleias, e pode ser usado para informar futuras medidas para proteger a vida marinha e preservar a biodiversidade”.
Publicado em 25/02/2023 08h30
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