De huidige monitoring van mariene biologische systemen bestrijkt slechts een klein deel van de oceaan, wat het vermogen van wetenschappers beperkt om met vertrouwen de verwachte effecten van klimaatverstoringen op de mariene biodiversiteit te voorspellen. Met een nieuw computermodel een internationaal team onder leiding van het CNRS en met onderzoekers van de Sorbonne University heeft aangetoond dat biologische veranderingen versnellen, wat gevolgen heeft voor ons gebruik van mariene hulpbronnen. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Natuur Klimaatverandering .

Overuren, mariene biologische systemen hebben veranderingen ondergaan van verschillende grootte als gevolg van natuurlijke klimaatschommelingen. Abrupte biologische verschuivingen - ook wel 'klimaatverrassingen' genoemd - zijn ook waargenomen in veel delen van de oceaan. Om deze verschuivingen te begrijpen, of het nu plotseling en onverwacht is of zich over langere perioden uitstrekt, wetenschappers van het CNRS en de Sorbonne University, met collega's uit Europa, Amerikaans, en Japanse onderzoeksinstituten, ontwikkelde een nieuwe benadering op basis van de macro-ecologische theorie over de ordening van het leven (METAL). Om hun computermodel te construeren, de onderzoekers ontwierpen een groot aantal gesimuleerde soorten ("pseudo-soorten") die een breed scala aan reacties op natuurlijke temperatuurvariaties vertonen. Deze pseudo-soorten, die thermische fluctuaties buiten hun tolerantiebereik vermijden, vormen "pseudo-gemeenschappen" en koloniseren geleidelijk alle oceanische gebieden in het model.

De monitoringprogramma's voor mariene biodiversiteit bestrijken slechts een klein deel van de oceaan en meestal alleen in regio's nabij de kust. Dit nieuwe model, gebaseerd op de METAL-theorie, biedt een wereldwijde dekking en maakt snelle identificatie mogelijk van grote biologische verschuivingen die een grote impact kunnen hebben op de mariene biodiversiteit en bijbehorende ecosysteemdiensten zoals visserij, aquacultuur, en de koolstofcyclus. Bij de eerste test voor veertien oceanische gebieden, het model voorspelde nauwkeurig de werkelijke biologische veranderingen die sinds de jaren zestig in het veld werden waargenomen. Door het model vervolgens toe te passen op de mondiale oceaan, de onderzoekers waren in staat om de kracht en ruimtelijke omvang van deze biologische verschuivingen te kwantificeren. Het model stelde hen ook in staat om de aandacht te vestigen op een recente, ongekende stijging van het aantal "klimaatverrassingen, " die waarschijnlijk wordt toegeschreven aan El Niño, temperatuurafwijkingen van de Atlantische Oceaan en de Stille Oceaan, en Arctische opwarming.

In de meeste gevallen, het model voorspelt een gebeurtenis een jaar voordat deze plaatsvindt, waardoor het mogelijk wordt om regio's te identificeren die door huidige veldobservatieprogramma's over het hoofd worden gezien en waar de biodiversiteit wordt bedreigd. Hoewel de mariene biodiversiteit de mens jaarlijks 80 miljoen ton vis en ongewervelde dieren verschaft, de veranderingen die door dit nieuwe computermodel worden onthuld, kunnen oceaangemeenschappen en soorten wereldwijd herverdelen op manieren die de mensheid ten goede komen of schaden.