La deriva dei continenti e la tettonica a zolle - l'idea che grandi pezzi di crosta terrestre si spostino lentamente ma inesorabilmente di posizione - fu proposta nel 1912 ma non accettata fino agli anni '60. Questi movimenti hanno cambiato la faccia del pianeta:pezzi dei continenti si sono congelati nel "supercontinente" Pangea circa 335 milioni di anni fa e poi si sono separati circa 175 milioni fa.

Gli scienziati hanno iniziato a speculare su come queste alterazioni avrebbero influenzato la formazione e l'estinzione delle specie e quindi, ciò che chiamiamo biodiversità. Nel 1970, James Valentine ed Eldridge Moores dell'Università della California hanno suggerito che i continenti disgregati creerebbero più nicchie ecologiche e promuoverebbero condizioni climatiche e ambientali favorevoli che favoriscono la biodiversità.

Nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze questa settimana (15 maggio, 2017), due geoscienziati dell'Università del Wisconsin-Madison hanno sondato alcuni dei più ampi database in geologia e paleontologia per dimostrare che i loro predecessori erano sulla strada giusta:le specie marine tendono a diventare più numerose quando i continenti si dividono, e stabilizzarsi, forse addirittura declinare, quando i continenti si congelano.

Il loro rapporto si è concentrato sulle specie marine fossilizzate nelle rocce sedimentarie, che sono più numerose e più facili da studiare delle specie che vivevano sulla terraferma.

Shanan Peters, un professore di geoscienze, Andrea Zaffos, un ricercatore post-dottorato, e collaboratore Seth Finnegan presso l'Università della California, Berkeley, correlato il grado di frammentazione continentale nel tempo, a partire da 541 milioni di anni fa, con la diversità della vita multicellulare, che si espanse durante l'"esplosione del Cambriano".

I ricercatori hanno creato un indice per mostrare la relativa frammentazione continentale e quindi hanno confrontato tale indice con i dati fossili globali nel database Paleobiology.

Il risultato è stato come inizialmente previsto, con alcuni colpi di scena. Durante e dopo i periodi di frammentazione, la diversità marina aumenta. Durante il consolidamento, i freni sembrano essere messi alla diversificazione e la biodiversità marina tende a stabilizzarsi.

Lo studio non è stato in grado di determinare esattamente perché il movimento dei continenti ha influenzato la biodiversità, ma la tettonica a zolle ha effetti sia diretti che indiretti, dice Peters.

La teoria ecologica convenzionale afferma che una popolazione isolata divergerà dalla popolazione originale, formare nuove specie man mano che gli organismi entrano in nicchie vuote e un numero crescente di generazioni li separa dal loro antenato comune. Questo è uno dei motivi per cui le isole moderne hanno così tante specie uniche.

Ma gli effetti indiretti potrebbero anche essere drammatici, dice Peters. "La gente non ci pensa troppo, ma la disposizione dei continenti sulla Terra ha un enorme effetto sulle correnti oceaniche, circolazione atmosferica, quanto sono forti le stagioni. Tutta una serie di cose su come funziona la Terra è determinata dalla crosta, e quella crosta si muove su scale temporali geologiche."

C'è una logica dietro l'idea che un continente consolidato avrebbe una minore diversità, dice Zaffo. "La stragrande maggioranza della diversità marina si trova ai margini continentali, nei mari poco profondi. Prima che l'India colpisse l'Asia, c'era più area del margine continentale che potrebbe essere occupata dalla vita marina." I continenti frammentati hanno anche popolazioni animali più isolate e tendono ad avere regimi climatici diversi perché l'oceano, la sorgente di vapore acqueo, è più vicino.

C'erano molte complicazioni in uno studio che copre più di mezzo miliardo di anni:il ciclo di consolidamento-frammentazione-consolidamento ha funzionato solo una volta e mezzo; gli impatti di asteroidi e i cambiamenti climatici che hanno contribuito a diverse estinzioni di massa hanno influenzato anche il numero di specie marine; e la crescente biodiversità negli ultimi tempi geologici potrebbe essere un riflesso di una migliore conservazione dei fossili. Però, Peters e Zaffos hanno esaminato un database guidato da Peters chiamato Macrostrat che raccoglie un vasto numero di studi geologici del Nord America. "Il record sedimentario nordamericano ha fornito un controllo di integrità sul nostro studio, permettendoci di controllare i potenziali effetti di campionamento relativi ai record rock, "dice Zaffo.

"Sono stato felice, "dice Valentino, primo autore dello studio del 1970, che hanno letto una bozza del documento PNAS. "E comunque, il nuovo studio è davvero una bella carta, il che aggiunge soddisfazione perché quegli autori hanno posto il concetto su una base scientifica molto solida e sembra improbabile che l'idea di base possa essere sfidata con successo ora".

Ironia della sorte, lo studio dei fossili marini è stato un importante trampolino di lancio quando Alfred Wegener ha sviluppato la teoria della tettonica a zolle all'inizio del XX secolo. In un delizioso voltafaccia, la tettonica a zolle è stata ora utilizzata per spiegare i cambiamenti nella diversità degli animali marini negli ultimi mezzo miliardo di anni.

Quando nel 1970 fu realizzato il collegamento tra tettonica e biodiversità, "era in gran parte un esperimento mentale, " dice Peters. "C'erano alcune informazioni generali sulla storia della biodiversità, ma c'erano pochissimi dati per testare l'idea. Solo nell'ultimo decennio circa tutti i dati sono stati riuniti in un modo che rende possibile un'analisi un po' rigorosa".

La tendenza della biodiversità marina ha iniziato a diminuire alcuni milioni di anni fa, dice Pietro, che ha la visione lunga di un geoscienziato. "I reperti fossili della biodiversità sembrano indicare che la diversità è diminuita negli ultimi milioni di anni, e quella tendenza potrebbe continuare. L'India si è già scontrata con l'Asia, e l'Africa sta intaccando l'Eurasia, così alla fine il Mediterraneo si chiuderà. Se perdiamo molte specie oggi, per qualsiasi ragione, su una scala temporale geologica, sarà più difficile recuperare".