Задумывались ли вы когда-нибудь об оптимальной температуре для жизни на Земле? Для человека комфортна температура 20°C. Еще теплее, и мы работать менее эффективно потому что для выделения тепла требуется энергия.

Мы знаем, что многие виды могут жить при гораздо более низких или более высоких температурах, чем люди. Но наш в систематическом обзоре Опубликованные исследования показали, что температурные диапазоны животных, растений и микробов, живущих в воздухе и воде, перекрываются при температуре 20°C. Может ли это быть совпадением?

Для всех видов зависимость от температуры представляет собой асимметричную колоколообразную кривую. Это означает, что биологические процессы увеличение в соответствии с температурой, достигает максимума, а затем быстро снижается, когда становится слишком жарко.

Недавно исследовательская группа из Новой Зеландии заметила количество морских видов. не достиг пика на экваторе, как это принято считать. Скорее, их число снизилось с пиками в субтропиках.

Последующий исследования показало, что это падение становится глубже со времени последнего ледникового периода, произошедшего около 20,000 XNUMX лет назад. И оно углубляется быстрее из-за глобального потепления океана.

Когда число видов было построено в зависимости от среднегодовой температуры, наблюдалось снижение температуры выше 20°C. Второе совпадение?

Биологические процессы и биоразнообразие

Исследования в Тасмании смоделировал темпы роста микробов и многоклеточных организмов и установил, что наиболее стабильная температура для их биологических процессов также равна 20°С.

Эта «модель Коркри», построенная на другие исследования показал, что 20°C была наиболее стабильной температурой для биологических молекул. Третье совпадение?

Мы объединились с коллегами из Канады, Шотландии, Германии, Гонконга и Тайваня, чтобы найти общие закономерности того, как температура влияет на жизнь. К нашему удивлению, куда бы мы ни посмотрели, мы продолжали обнаруживать, что действительно 20°C является ключевой температурой для многих показателей биоразнообразия, и не только для морских видов.

Примеры показывают, что температура выше 20°C приводит к снижению различных важных показателей:

• переносимость морских и пресноводных видов к низкому содержанию кислорода

• продуктивность морских пелагических (жизнь в открытой воде) и бентосных (жизнь на морском дне) водорослей и уровень хищничества рыбы на наживке

• глобальное видовое богатство пелагических рыб, планктона, донных беспозвоночных и ископаемых моллюсков

• и генетическое разнообразие.

В летописи окаменелостей также наблюдалось увеличение вымирания, когда температура превышала 20°C.

Увеличение видового богатства

В глобальном масштабе диапазон температур, при которых живут рифовые рыбы и беспозвоночные, самый узкий среди видов, географическое распространение которых сосредоточено на уровне 20°C. Тот же эффект наблюдается и у микробов.

Хотя многие виды приспособились жить при более высоких и более низких температурах, большинство видов живут при 20°C. Кроме того, вымирание ископаемых, в том числе губок, раковин ламп, моллюсков, морских матов (мшанки), морские звезды и морские ежи, черви и ракообразные – были ниже при 20°С.

По мере того как виды эволюционируют, чтобы жить при температурах выше и ниже 20°C, их тепловая ниша расширяется. Это означает, что большинство из них все еще могут жить при температуре 20°C, даже если они обитают в более жарких или более холодных местах.

Математическая модель Коркри предсказывает, что термическая широта должна быть минимизирована, а биологические процессы наиболее стабильны и эффективны при температуре 20°C. В свою очередь, это должно максимизировать видовое богатство во всех сферах жизни, от бактерий до многоклеточных растений и животных. Таким образом, модель дает теоретическое объяснение этому «эффекту 20°C».

Прогнозирование последствий изменения климата

Тот факт, что жизнь, по-видимому, сосредоточена в районе 20°C, подразумевает наличие фундаментальных ограничений, которые ставят под угрозу способность тропических видов адаптироваться к более высоким температурам.

Пока виды могут менять свои ареалы, чтобы адаптироваться к глобальному потеплению, эффект 20°C означает, что произойдет локальное увеличение видового богатства до среднегодового значения 20°C. При превышении этого уровня богатство будет снижаться.

Это означает, что многие морские виды, которые могут адаптироваться к глобальному потеплению путем изменения своего географического распространения, вряд ли вымрут из-за изменения климата.

Однако наземные виды, возможно, не смогут так легко изменить свое географическое распространение из-за ландшафтов, измененных городами, сельским хозяйством и другой человеческой инфраструктурой.

Эффект 20°C является самым простым объяснением вышеупомянутых явлений, включая: тенденции изменения видового богатства и генетического разнообразия в зависимости от температуры; темпы вымирания в летописи окаменелостей; биологическая продуктивность; оптимальная скорость роста; и уровень морского хищничества.

Несмотря на сложность многоклеточных видов, примечательно, что температурная эффективность на клеточном уровне отражается и на других аспектах биоразнообразия.

Почему температура 20°C имеет решающее значение и является энергоэффективной для клеточных процессов, возможно, связана с молекулярными свойствами воды, связанной с клетками. Эти свойства также могут быть причиной того, что ~42°C кажется абсолютным пределом для большинства видов.

Более глубокое понимание этого эффекта 20°C может привести к новому пониманию того, как температура контролирует экосистемные процессы, численность и распределение видов, а также эволюцию жизни.

Марк Джон Костелло, профессор факультета биологических наук и аквакультуры, Северный университет и Росс Коркри, старший научный сотрудник по биостатистике, Университет Тасмании

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Книги об окружающей среде из списка бестселлеров Amazon

«Тихая весна»

Рэйчел Карсон

Эта классическая книга является важной вехой в истории защиты окружающей среды, привлекая внимание к вредному воздействию пестицидов и их воздействию на мир природы. Работа Карсона вдохновила современное экологическое движение и остается актуальной сегодня, поскольку мы продолжаем решать проблемы гигиены окружающей среды.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

«Необитаемая Земля: жизнь после потепления»

Дэвид Уоллес-Уэллс

В этой книге Дэвид Уоллес-Уэллс предлагает резкое предупреждение о разрушительных последствиях изменения климата и настоятельной необходимости решения этого глобального кризиса. Книга основана на научных исследованиях и примерах из реальной жизни, чтобы дать отрезвляющий взгляд на будущее, с которым мы столкнемся, если не предпримем никаких действий.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

«Скрытая жизнь деревьев: что они чувствуют, как общаются? Открытия из тайного мира»

Питер Воллебен

В этой книге Питер Воллебен исследует увлекательный мир деревьев и их роль в экосистеме. Книга основана на научных исследованиях и собственном опыте Воллебена в качестве лесника, чтобы дать представление о сложных способах взаимодействия деревьев друг с другом и с миром природы.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

«Наш дом в огне: сцены из жизни семьи и планеты в кризисе»

Грета Тунберг, Сванте Тунберг и Малена Эрнман

В этой книге экоактивистка Грета Тунберг и ее семья предлагают личный отчет о своем путешествии по повышению осведомленности о насущной необходимости решения проблемы изменения климата. Книга представляет собой мощный и трогательный рассказ о проблемах, с которыми мы сталкиваемся, и о необходимости действий.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа

«Шестое вымирание: неестественная история»

Элизабет Колберт

В этой книге Элизабет Колберт исследует продолжающееся массовое вымирание видов, вызванное деятельностью человека, опираясь на научные исследования и примеры из реального мира, чтобы дать отрезвляющий взгляд на влияние человеческой деятельности на мир природы. Книга предлагает убедительный призыв к действию для защиты разнообразия жизни на Земле.

Нажмите для получения дополнительной информации или для заказа