Oletko koskaan miettinyt optimaalista lämpötilaa elämälle maapallolla? Ihmisille 20°C on mukavaa. Mikä tahansa lämpimämpi ja me työskentelevät vähemmän tehokkaasti koska lämmön vapauttaminen vaatii energiaa.
Tiedämme, että monet lajit voivat elää paljon kylmemmässä tai lämpimämmässä lämpötilassa kuin ihmiset. Mutta meidän systemaattinen tarkastelu julkaistussa tutkimuksessa havaittiin, että ilmassa ja vedessä elävien eläinten, kasvien ja mikrobien lämpöalueet menevät päällekkäin 20°C:ssa. Voiko tämä olla sattumaa?
Kaikille lajeille suhde lämpötilaan on epäsymmetrinen kellomainen käyrä. Tämä tarkoittaa biologisia prosesseja kasvaa lämpötilan mukaan, saavuttaa maksimiarvon ja laskee sitten nopeasti, kun se on liian kuuma.
Äskettäin uusiseelantilainen tutkimusryhmä huomasi merilajien määrän ei saavuttanut huippuaan päiväntasaajalla, kuten on yleisesti oletettu. Pikemminkin määrä putosi subtrooppisilla alueilla.
Seuranta opinnot osoitti, että tämä vajoaminen on syventynyt viimeisestä jääkaudesta noin 20,000 XNUMX vuotta sitten. Ja se on syventynyt nopeammin maailmanlaajuisen valtamerten lämpenemisen vuoksi.
Kun lajien lukumäärä laskettiin vuoden keskilämpötilan funktiona, lasku oli yli 20°C. Toinen sattuma?
Biologiset prosessit ja biologinen monimuotoisuus
Tutkimus Tasmaniassa mallinnut kasvuvauhtia mikrobeista ja monisoluisista organismeista ja havaitsivat, että niiden biologisten prosessien stabiilin lämpötila oli myös 20 °C.
Tämä "Corkrey-malli" on rakennettu muut tutkimukset 20 °C oli stabiilin lämpötila biologisille molekyyleille. Kolmas sattuma?
Teimme yhteistyötä Kanadan, Skotlannin, Saksan, Hongkongin ja Taiwanin kollegoiden kanssa etsiäksemme yleisiä malleja lämpötilan vaikutuksista elämään. Yllätykseksemme kaikkialla, missä katsoimme, havaitsimme jatkuvasti, että 20 °C on todellakin keskeinen lämpötila monille biologisen monimuotoisuuden mittareille, ei vain meren lajeille.
Esimerkit osoittavat, että yli 20 °C:n lämpimämpi lämpötila johtaa useiden tärkeiden toimenpiteiden laskuun:
-
meren ja makean veden lajien vähäisen hapen sietokyky
-
meren pelagisten (avovedessä elävien) ja pohjaeläinten (merenpohjassa elävien) levien tuottavuus ja kalojen saalistusmäärät syöttien suhteen
-
pelagisten kalojen, planktonin, pohjaeläimen selkärangattomien ja fossiilisten nilviäisten maailmanlaajuinen lajirikkaus
-
ja geneettinen monimuotoisuus.
Fossiilitietueessa esiintyi myös lisääntynyttä sukupuuttoa, kun lämpötila ylitti 20 °C.
Lisääntynyt lajirikkaus
Maailmanlaajuisesti riuttakalojen ja selkärangattomien lämpötila-alue on kapein lajeista, joiden maantieteellinen levinneisyys on 20 °C. Sama vaikutus näkyy mikrobeissa.
Vaikka monet lajit ovat kehittyneet elämään lämpimämmässä ja kylmemmässä lämpötilassa, useimmat lajit elävät 20 °C:ssa. Myös sukupuuttoja fossiiliaineistossa – mukaan lukien sienet, lampunkuoret, nilviäiset, merimatot (sammaleläimiä), meritähti ja merisiilit, madot ja äyriäiset – olivat alhaisemmat 20°C:ssa.
Kun lajit kehittyvät elämään yli 20 °C:n ja alle 20 °C:n lämpötiloissa, niiden terminen markkinarako laajenee. Tämä tarkoittaa, että useimmat voivat silti elää XNUMX °C:ssa, vaikka he asuisivat kuumemmissa tai kylmemmissä paikoissa.
Matemaattinen Corkreyn malli ennustaa, että lämpöleveys tulisi minimoida ja biologiset prosessit olisivat vakaimpia ja tehokkaimpia 20 °C:ssa. Tämän pitäisi vuorostaan maksimoida lajien rikkaus kaikilla elämän aloilla bakteereista monisoluisiin kasveihin ja eläimiin. Malli tarjoaa siksi teoreettisen selityksen tälle "20 °C:n vaikutukselle".
Ilmastonmuutoksen vaikutusten ennustaminen
Se, että elämä näyttää keskittyvän noin 20 °C:een, merkitsee perustavanlaatuisia rajoituksia, jotka vaarantavat trooppisten lajien kyvyn sopeutua korkeampiin lämpötiloihin.
Niin kauan kuin lajit voivat siirtää levinneisyysalueitaan sopeutuakseen ilmaston lämpenemiseen, 20 °C:n vaikutus tarkoittaa, että lajien rikkaus lisääntyy paikallisesti jopa 20 °C:een vuodessa. Sen lisäksi rikkaus laskee.
Tämä tarkoittaa, että monet merilajit, jotka voivat sopeutua ilmaston lämpenemiseen muuttamalla maantieteellistä levinneisyyttään, eivät todennäköisesti kuole sukupuuttoon ilmastonmuutoksen vuoksi.
Maalajit eivät kuitenkaan välttämättä pysty siirtämään maantieteellistä levinneisyyttään niin helposti kaupunkien, maatalouden ja muiden ihmisten infrastruktuurien muokkaamien maisemien vuoksi.
20°C:n vaikutus on yksinkertaisin selitys ylläoleville ilmiöille, mukaan lukien: lajirikkauden ja geneettisen monimuotoisuuden trendit lämpötilan mukaan; sukupuuttoon liittyvät määrät fossiiliaineistossa; biologinen tuottavuus; optimaalinen kasvunopeus; ja meren saalistusluvut.
Monisoluisten lajien monimutkaisuudesta huolimatta on huomionarvoista, että solutason lämpötilan tehokkuus heijastuu biologisen monimuotoisuuden muihin näkökohtiin.
Täsmälleen miksi 20 °C on keskeinen ja energiatehokas soluprosesseille, voi johtua soluihin liittyvistä veden molekyyliominaisuuksista. Nämä ominaisuudet voivat myös johtua siitä, miksi ~42 °C näyttää ehdottomalta rajalta useimmille lajeille.
Parempi tietoisuus tästä 20°C:n vaikutuksesta voi johtaa uusiin näkemyksiin siitä, miten lämpötila säätelee ekosysteemin prosesseja, lajien runsautta ja leviämistä sekä elämän kehitystä.
Mark John Costello, professori, biotieteiden ja vesiviljelyn tiedekunta, Nord-yliopisto ja Ross Corkrey, Biostatistiikan erikoistutkija, Tasmanian yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Ympäristöä käsitteleviä kirjoja Amazonin bestseller-luettelosta
"Hiljainen kevät"
Kirjailija: Rachel Carson
Tämä klassikkokirja on maamerkki ympäristönsuojelun historiassa, ja se kiinnittää huomion torjunta-aineiden haitallisiin vaikutuksiin ja niiden vaikutuksiin luontoon. Carsonin työ auttoi inspiroimaan modernia ympäristöliikettä ja on edelleen ajankohtainen, kun jatkamme kamppailua ympäristöterveyden haasteiden kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
Asuinkelvoton maa: Elämä lämpenemisen jälkeen
kirjoittanut David Wallace-Wells
Tässä kirjassa David Wallace-Wells antaa jyrkän varoituksen ilmastonmuutoksen tuhoisista vaikutuksista ja kiireellisestä tarpeesta puuttua tähän maailmanlaajuiseen kriisiin. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja tosielämän esimerkkeihin antaakseen raittiin näkemyksen tulevaisuuteen, jonka kohtaamme, jos emme ryhdy toimiin.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Puiden piilotettu elämä: mitä he tuntevat, miten he kommunikoivat? Löytöjä salaisesta maailmasta"
Kirjailija: Peter Wohlleben
Tässä kirjassa Peter Wohlleben tutkii puiden kiehtovaa maailmaa ja niiden roolia ekosysteemissä. Kirja pohjautuu tieteelliseen tutkimukseen ja Wohllebenin omiin kokemuksiin metsänhoitajana ja tarjoaa oivalluksia monimutkaisiin tavoihin, joilla puut ovat vuorovaikutuksessa keskenään ja luonnon kanssa.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Talomme on tulessa: kohtauksia perheestä ja planeetalta kriisissä"
Greta Thunberg, Svante Thunberg ja Malena Ernman
Tässä kirjassa ilmastoaktivisti Greta Thunberg ja hänen perheensä tarjoavat henkilökohtaisen selostuksen matkastaan lisätäkseen tietoisuutta ilmastonmuutoksen kiireellisestä tarpeesta. Kirja tarjoaa voimakkaan ja liikuttavan selostuksen kohtaamistamme haasteista ja toiminnan tarpeesta.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Kuudes sukupuutto: luonnoton historia"
esittäjä (t): Elizabeth Kolbert
Tässä kirjassa Elizabeth Kolbert tutkii meneillään olevaa ihmisen toiminnan aiheuttamaa lajien massasukupuuttoa hyödyntäen tieteellistä tutkimusta ja todellisia esimerkkejä tarjotakseen raikastavan kuvan ihmisen toiminnan vaikutuksista luontoon. Kirja tarjoaa pakottavan toimintakehotuksen maapallon elämän monimuotoisuuden suojelemiseksi.
