Ви коли-небудь замислювалися над оптимальною температурою для життя на Землі? Для людини комфортна температура 20°C. Тепліше і ми працювати менш ефективно оскільки для виділення тепла потрібна енергія.
Ми знаємо, що багато видів можуть жити при значно нижчих або вищих температурах, ніж люди. Але наші систематичний огляд опублікованих досліджень виявили, що температурні діапазони тварин, рослин і мікробів, що живуть у повітрі та воді, збігаються при 20°C. Чи може це бути випадковістю?
Для всіх видів залежність від температури є асиметричною дзвоноподібною кривою. Маються на увазі біологічні процеси підвищення відповідно до температури, досягає максимуму, а потім швидко знижується, коли стає занадто жарко.
Нещодавно дослідницька група Нової Зеландії помітила кількість морських видів не досяг піку на екваторі, як прийнято вважати. Швидше, кількість знизилася, з піками в субтропіках.
Слідувати за Дослідження показав, що це занурення стає все глибшим з останнього льодовикового періоду приблизно 20,000 XNUMX років тому. І воно поглиблюється швидше через глобальне потепління океану.
Коли кількість видів побудували на графіку відносно середньорічної температури, спостерігалося зниження вище 20°C. Другий збіг?
Біологічні процеси та біорізноманіття
Дослідження в Тасманії моделював темпи зростання мікробів і багатоклітинних організмів і виявив, що найбільш стабільною температурою для їхніх біологічних процесів також є 20°C.
На основі цієї «моделі Коркрі». інші дослідження 20°C була найбільш стабільною температурою для біологічних молекул. Третій збіг?
Ми об’єдналися з колегами з Канади, Шотландії, Німеччини, Гонконгу та Тайваню, щоб знайти загальні закономірності того, як температура впливає на життя. На наш подив, куди б ми не дивилися, ми постійно виявляли, що справді 20 °C є ключовою температурою для багатьох показників біорізноманіття, і не лише для морських видів.
Приклади показують, що температура вище приблизно 20°C призводить до зниження різних важливих показників:
-
толерантність морських і прісноводних видів до низького вмісту кисню
-
продуктивність морських пелагічних (живих у відкритій воді) та бентичних (живих на морському дні) водоростей і рівень хижацтва риби на приманку
-
глобальне видове багатство пелагічних риб, планктону, донних безхребетних і викопних молюсків
-
і генетичне різноманіття.
У літописі скам’янілостей також спостерігалося збільшення вимирань, коли температура перевищувала 20°C.
Збільшення видового багатства
У всьому світі діапазон температур, у яких живуть рифові риби та безхребетні, найвужчий серед видів, географічне поширення яких зосереджено на 20°C. Такий же ефект спостерігається у мікробів.
У той час як багато видів еволюціонували, щоб жити при більш високих і холодних температурах, більшість видів живуть при 20°C. Крім того, вимирання в літописі скам’янілостей, включаючи губки, мушлі ламп, молюсків, морські килимки (мшанки), морські зірки та морські їжаки, хробаки та ракоподібні – були нижчими при 20°C.
Оскільки види еволюціонують, щоб жити при температурах вище та нижче 20°C, їхня термічна ніша стає ширшою. Це означає, що більшість все ще може жити при 20°C, навіть якщо вони живуть у більш жарких або холодних місцях.
Математична модель Коркрі передбачає, що теплова ширина повинна бути мінімізована, а біологічні процеси найбільш стабільними та ефективними при 20°C. У свою чергу, це має збільшити багатство видів у всіх сферах життя, від бактерій до багатоклітинних рослин і тварин. Таким чином, модель забезпечує теоретичне пояснення цього «ефекту 20°C».
Прогнозування наслідків зміни клімату
Те, що життя зосереджено навколо 20°C, означає фундаментальні обмеження, які ставлять під загрозу здатність тропічних видів адаптуватися до вищих температур.
Поки види можуть змінювати свій ареал, щоб адаптуватися до глобального потепління, ефект 20°C означає локальне збільшення видового багатства до середньорічного значення 20°C. Понад це багатство зменшиться.
Це означає, що багато морських видів, які можуть адаптуватися до глобального потепління шляхом зміни свого географічного поширення, навряд чи зникнуть через зміну клімату.
Однак наземні види не можуть так легко змінювати своє географічне поширення через ландшафти, змінені містами, сільським господарством та іншими людськими інфраструктурами.
Ефект 20°C є найпростішим поясненням вищезазначених явищ, включаючи: тенденції у видовому багатстві та генетичному різноманітті з температурою; темпи вимирання в літописі скам'янілостей; біологічна продуктивність; оптимальна швидкість росту; і рівень морського хижацтва.
Незважаючи на складність багатоклітинних видів, примітно, що температурна ефективність клітинного рівня відображається на інших аспектах біорізноманіття.
Причина, чому 20°C є ключовою та енергоефективною для клітинних процесів, може бути пов’язана з молекулярними властивостями води, пов’язаної з клітинами. Через ці властивості ~42°C здається абсолютною межею для більшості видів.
Більше усвідомлення цього ефекту 20°C може привести до нових уявлень про те, як температура контролює екосистемні процеси, чисельність і поширення видів, а також еволюцію життя.
Марк Джон Костелло, професор факультету біонаук та аквакультури, Північний університет та Росс Коркрі, старший науковий співробітник відділу біостатистики, Університет Тасманії
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Книги про навколишнє середовище зі списку бестселерів Amazon
«Тиха весна»
Рейчел Карсон
Ця класична книга є віхою в історії захисту навколишнього середовища, привертаючи увагу до шкідливого впливу пестицидів та їхнього впливу на світ природи. Робота Карсона допомогла надихнути сучасний екологічний рух і залишається актуальною сьогодні, оскільки ми продовжуємо боротися з проблемами здоров’я навколишнього середовища.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Нежила Земля: життя після потепління»
Девід Уоллес-Уеллс
У цій книзі Девід Уоллес-Веллс різко попереджає про руйнівні наслідки зміни клімату та термінову необхідність вирішення цієї глобальної кризи. Книга спирається на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на майбутнє, яке нас чекає, якщо ми не вживемо заходів.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Приховане життя дерев: що вони відчувають, як спілкуються? Відкриття з таємного світу»
автор: Peter Wohlleben
У цій книзі Пітер Воллебен досліджує захоплюючий світ дерев та їх роль в екосистемі. Книга спирається на наукові дослідження та власний досвід Воллебена як лісника, щоб запропонувати розуміння складних способів взаємодії дерев одне з одним і природним світом.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Наш дім горить: сцени сім’ї та планети в кризі»
Грета Тунберг, Сванте Тунберг і Малена Ернман
У цій книзі кліматична активістка Грета Тунберг та її родина пропонують особисту розповідь про свою подорож, щоб підвищити обізнаність про нагальну потребу вирішення проблеми зміни клімату. Книга містить потужний і зворушливий опис викликів, з якими ми стикаємося, і потреби в діях.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
«Шосте вимирання: неприродна історія»
автор: Елізабет Колберт
У цій книзі Елізабет Колберт досліджує постійне масове вимирання видів, спричинене діяльністю людини, спираючись на наукові дослідження та приклади з реального світу, щоб дати тверезий погляд на вплив людської діяльності на світ природи. Книга містить переконливий заклик до дії, щоб захистити різноманітність життя на Землі.
