Nya Zeeland kan vara relativt litet, men dess fossila rekord avslöjar ett globalt viktigt ekologiskt förhållande mellan antalet arter, deras roll i ekosystemet och havstemperaturerna.

Vi använde Nya Zeelands exemplariska fossilregister av blötdjur från de senaste 40 miljoner åren för att undersöka hur havets temperaturer påverkar antalet arter. Vår forskning visar en ny, grundläggande mönster.

Vi fann en ökning av artrikedomen under perioder med varmare havstemperaturer, såväl som ett högre antal arter som fyller liknande ekologiska roller i Nya Zeelands kylvattenekosystem vid kusten. Det senare är ett mått som kallas funktionell redundans.

Sådan ekologisk redundans kan öka ekosystemens motståndskraft mot miljöförändringar. Taget till nominellt värde, våra fynd kan ses som uppmuntrande nyheter för Nya Zeelands biologiska mångfald inför den globala uppvärmningen.

Men våra fynd är baserade på naturliga förändringar i havstemperaturen tidigare. I takt med den nuvarande mänskliga uppvärmningen, den pågående biologiska mångfaldskrisen – hyllad som den sjätte massutrotningen – kommer sannolikt att utspela sig annorlunda än tidigare massutrotningshändelser.

Inverkan på Nya Zeelands framtida biologiska mångfald kommer sannolikt också att avvika från de mönster vi kan hämta från fossilregistret.

Mätning av biologisk mångfald

Biologisk mångfald mäter mångfalden av liv på jorden, typiskt som antalet eller överflöd av arter. Tidigare mönster av mångfald kan användas som en baslinje för att förstå hur nuvarande mänskliga inducerade förändringar påverkar den.

Men biologisk mångfald har många dimensioner, och en enkel räkning av antalet arter mäter bara en aspekt.

Ny forskning har belyst vikten av ekosystemfunktioner, som beskriver mängden saker som organismer gör i ett ekosystem. Ekosystemfunktion kan mätas som funktionell rikedom.

Till exempel, den vanliga skaldjuren toheroa ( Paphies ventricosa ) och tuatua ( Paphies subtriangulata ) som finns längs Nya Zeelands strandlinjer är två olika musslor. Men båda har mycket liknande ekologiska roller. De lever på sandstränder och filtrerar bort mikroskopiska matpartiklar från bränningen.

Vi hänvisar till en ökning av antalet arter som spelar samma ekologiska roll som hög funktionell redundans. Detta har förknippats med bättre ekosystemresiliens inför miljöförändringar.

Omvänt, förlusten av arter i ett ekosystem med låg funktionell redundans kommer sannolikt att leda till funktionell utrotning, och som resultat, ekosystem kollaps.

Resultaten av vår studie baseras på den geografiska utbredningen av fossila arter och förhållandet till funktionell rikedom genom geologisk tid. Detta förhållande innebär att en ökning av havstemperaturen runt Nya Zeeland bör leda till en ökning av både antalet arter som lever i våra vatten och funktionell redundans.

Detta tyder i sin tur på att under tidigare varmare intervaller, Nya Zeelands ekosystem kan ha varit mer motståndskraftiga mot miljöförändringar.

Nya Zeelands fossila rekord av blötdjur ger en baslinje för vad som kan förväntas under hundratusentals till miljoner år från naturlig havsuppvärmning.

Den observerade kopplingen mellan funktionell redundans och havstemperatur under de senaste 40 miljoner åren överensstämmer med observationer från moderna, levande marin fauna. Den senare visar också ökande antal arter och funktionell redundans vid varmare, lägre breddgrader. Detta tyder på att detta mönster är en långlivad relation av regional och global betydelse.

Framtiden för Nya Zeelands grunda marina ekosystem

Den sjätte massutrotningen hänvisar till den pågående förlusten av global biologisk mångfald som en direkt orsak till mänsklig aktivitet.

När koldioxidnivåerna i atmosfären fortsätter att stiga i takt med ökad försämring av livsmiljöer, vi förbinder för närvarande överlevande arter att utrotas långt in i framtiden. Detta är känt som "utrotningsskuld".

Men den biologiska mångfalden är inte jämnt fördelad över jorden och enskilda regioner kan reagera olika på miljöförändringar.

Vad betyder detta för bevarandet av Nya Zeelands biologiska mångfald?

Även om artrikedomen förväntas öka från den isolerade effekten av klimatuppvärmningen i Nya Zeeland över långa tidsskalor, ett ekosystem kan samtidigt få arter genom arters migration samtidigt som det förlorar inhemska arter genom utrotning.

Ny forskning tyder också på att den pågående sjätte massutrotningen är associerad med selektivt avlägsnande av funktionella grupper, till exempel stora rovfiskar. Detta kommer sannolikt att leda till ökad hastighet av funktionell utrotning.

Studier av det globala marina fossila rekordet tyder på relativt minimala förluster av funktionell rikedom under även de största utrotningshändelserna i jordens historia.

Detta bekräftas i Nya Zeelands grunda marina fossilregister, där stora fall av artrikedom under de senaste 40 miljoner åren har resulterat i minimal förlust av funktionell rikedom. Som ett resultat, den sjätte massutrotningen kan bli annorlunda och få oförutsebara konsekvenser.

Av dessa anledningar, Nya Zeelands bevarande måste beakta de långsiktiga effekterna av klimatförändringar och fokusera inte bara på att skydda inhemska arter utan på att bevara ekosystemets funktion.

När vi engagerar oss för ytterligare havsuppvärmning och förlust av biologisk mångfald, vi ökar framtidens utrotningsskuld, både globalt och regionalt. Det finns växande bevis på effekterna av mänsklig aktivitet, inklusive global uppvärmning, kommer att avvika från mönster som förutspåtts från naturliga miljöförändringar i det förflutna.

Detta är särskilt viktigt för tempererade marina ekosystem. De är sårbara för klimatförändringar, men täcker en stor del av jordens marina rike. I Nya Zeeland, dessa ekosystem är hem för många endemiska djur och växter – vår taonga att skydda.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.