Il clima terrestre ha subito cambiamenti drastici nel corso della sua storia, ma una nuova ricerca suggerisce che tali cambiamenti potrebbero non essere stati così casuali come si pensava in precedenza. Lo studio, condotto da un team internazionale di ricercatori, tra cui la paleobiologa Corinne “Cori” Myers dell’Università del New Mexico, ha scoperto che il clima terrestre negli ultimi 539 milioni di anni ha teso a rimanere all’interno di un piccolo numero di stati climatici ricorrenti. La ricerca ha anche rilevato che i periodi di elevata estinzione, inclusi i cinque principali eventi di estinzione di massa nella storia della Terra, si sono verificati frequentemente durante le transizioni tra questi stati. Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications.
L’Eone Fanerozoico si estende per circa gli ultimi 539 milioni di anni e comprende il periodo durante il quale la vita complessa si è diversificata e diffusa sulla Terra. “Le nostre analisi hanno identificato cinque principali ‘mega-stati climatici’ con transizioni relativamente brusche”, ha affermato Myers, professoressa associata di paleobiologia e paleoecologia presso il Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie dell’UNM. “L’andamento della CO2 e della temperatura nel Fanerozoico può essere approssimato come una transizione tra questi stati identificati“. Il team di ricerca si è riferito informalmente ai cinque stati climatici come “Haggis bins”, un riferimento all’ambientazione scozzese dove è iniziato il progetto e all’aspetto dei dati climatici nelle rappresentazioni grafiche.
Pattern climatici nel corso di milioni di anni
Per identificare questi stati climatici, i ricercatori hanno utilizzato diversi approcci analitici, tra cui l’analisi di ricorrenza, la modellazione matematica dinamica e l’analisi dei segnali premonitori. Hanno combinato queste tecniche con dati sull’estinzione e sulla biodiversità per esaminare le relazioni tra i pattern climatici a lungo termine e i cambiamenti nella biosfera. In parole semplici, i ricercatori hanno analizzato centinaia di milioni di anni di dati climatici per determinare se il clima terrestre si comportasse più come un sistema che si muove casualmente attraverso diverse condizioni o come un sistema che si stabilizza ripetutamente in pattern riconoscibili. L’analisi ha indicato che le condizioni climatiche tendevano a rimanere all’interno di regimi relativamente stabili prima di subire transizioni verso un altro stato. Queste transizioni erano associate a periodi di maggiore estinzione.
Il rischio di estinzione aumenta in prossimità delle transizioni
I ricercatori hanno scoperto che tassi di estinzione elevati, inclusi quelli associati alle “Cinque Grandi” estinzioni di massa, tendevano a verificarsi in prossimità delle transizioni tra i principali stati climatici. L’analisi dei segnali premonitori condotta dal team ha inoltre fornito prove di una crescente instabilità nei dati climatici in corrispondenza di queste transizioni. Lo studio ha inoltre esaminato ciò che i ricercatori definiscono “vulnerabilità della biosfera“, ovvero la facilità con cui la biodiversità può diminuire quando i tassi di estinzione superano il tasso di comparsa di nuove specie. “La vulnerabilità della biosfera nel complesso è risultata più elevata per quasi tutti i periodi di elevata estinzione e particolarmente alta in corrispondenza delle Cinque Grandi estinzioni di massa”, ha affermato Myers.
Un workshop ha riunito diverse discipline e dati
Il progetto è nato da un workshop di due settimane tenutosi nell’estate del 2024 presso il Futures Institute, parte dell’International Center for Mathematical Sciences dell’Università di Edimburgo, in Scozia. Cinque ricercatori provenienti da diversi ambiti scientifici, tra cui matematica, modellistica climatica e paleobiologia, si sono riuniti per esaminare le estinzioni di massa nel contesto del cambiamento climatico globale. Il laboratorio di Myers presso l’UNM ha svolto un ruolo centrale nel fornire i dati di base utilizzati nello studio. Il suo laboratorio ha dedicato quasi un decennio alla raccolta di dati proxy climatici e allo sviluppo di metodi per stimare i tassi di estinzione. Diversi ex studenti laureati dell’UNM hanno contribuito alla raccolta di parte di questi dati nell’ambito delle loro ricerche di dottorato.
Domande sullo stress degli ecosistemi
Comprendere cosa accade durante le transizioni tra questi regimi potrebbe fornire nuove informazioni sul perché gli ecosistemi diventano più vulnerabili all’estinzione. “Le ricerche future dovrebbero concentrarsi sulle transizioni “Haggis bin” per aiutare a individuare la natura dell’aumento dello stress che queste transizioni impongono alla biosfera”, ha affermato Myers. L’esperta ha inoltre sottolineato l’importanza di continuare a studiare i cambiamenti ambientali in atto e le loro possibili implicazioni per gli ecosistemi moderni.
Sebbene lo studio esamini il clima e la biodiversità nell’arco di centinaia di milioni di anni, anziché prevedere esplicitamente il potenziale di estinzione futura, i risultati offrono una nuova prospettiva per comprendere come i cambiamenti nel sistema climatico possano influenzare la biosfera. La ricerca riveste particolare importanza per luoghi come il New Mexico, dove un ambiente naturalmente arido rende la disponibilità idrica particolarmente cruciale a fronte del mutare delle condizioni climatiche.