Nuvarande övervakning av marina biologiska system täcker bara en liten del av havet, vilket begränsar forskarnas förmåga att med säkerhet förutse de förväntade effekterna av klimatstörningar på den marina biologiska mångfalden. Med en ny datormodell, ett internationellt team som leds av CNRS och som involverar forskare från Sorbonne University har visat att biologiska förändringar accelererar, vilket får konsekvenser för vår användning av marina resurser. Deras resultat publiceras i Naturens klimatförändringar .

Över tid, marina biologiska system har upplevt förändringar av varierande storlek på grund av naturliga klimatfluktuationer. Plötsliga biologiska förändringar - kallade "klimatöverraskningar" - har också upptäckts i många delar av havet. För att förstå dessa förändringar, oavsett om det är plötsligt och oväntat eller utsträckt över längre perioder, forskare från CNRS och Sorbonne University, med kollegor från europeiska, amerikansk, och japanska forskningsinstitut, utvecklat ett nytt tillvägagångssätt baserat på den makroekologiska teorin om livets arrangemang (METAL). För att konstruera sin datormodell, forskarna designade ett stort antal simulerade arter ("pseudo-arter") som uppvisar ett brett spektrum av svar på naturliga temperaturvariationer. Dessa pseudo-arter, som undviker termiska fluktuationer utanför deras toleransintervall, bilda "pseudo-gemenskaper" och gradvis kolonisera alla oceaniska regioner i modellen.

Program för övervakning av den marina biologiska mångfalden täcker bara ett litet område av havet och vanligtvis bara inom områden nära kusten. Denna nya modell baserad på METAL-teorin erbjuder global täckning och tillåter snabb identifiering av stora biologiska förändringar som starkt kan påverka den marina biologiska mångfalden och tillhörande ekosystemtjänster som fiske, vattenbruk, och kolcykeln. När den först testades för fjorton oceaniska regioner, modellen förutspådde exakt faktiska biologiska förändringar som observerats i fältet sedan 1960-talet. Genom att sedan tillämpa modellen på det globala havet, forskarna kunde kvantifiera kraften och den rumsliga omfattningen av dessa biologiska förändringar. Modellen gjorde det också möjligt för dem att uppmärksamma en nyligen, oöverträffad ökning av antalet "klimatöverraskningar, " som troligen kan tillskrivas El Niño, temperaturavvikelser i Atlanten och Stilla havet, och arktisk uppvärmning.

I de flesta fallen, modellen förutspår en händelse ett år innan den inträffar, gör det möjligt att identifiera regioner som förbises av nuvarande fältobservationsprogram där den biologiska mångfalden är hotad. Även om den marina biologiska mångfalden förser människor med 80 miljoner ton fisk och ryggradslösa djur årligen, förändringarna som avslöjas av denna nya datormodell kan omfördela havssamhällen och arter över hela världen på sätt som kan gynna eller skada mänskligheten.