Elgondolkozott már azon, hogy a Földön mekkora az élet optimális hőmérséklete? Az ember számára a 20°C kényelmes. Bármilyen melegebb és mi kevésbé hatékonyan dolgoznak mert a hőleadás energiát igényel.
Tudjuk, hogy sok faj sokkal hidegebb vagy melegebb hőmérsékleten élhet, mint az ember. De a miénk rendszeres felülvizsgálat A publikált kutatások szerint a levegőben és vízben élő állatok, növények és mikrobák termikus tartományai 20°C-on átfedik egymást. Lehet, hogy ez véletlen?
Minden faj esetében a hőmérséklettel való kapcsolat egy aszimmetrikus harang alakú görbe. Ez biológiai folyamatokat jelent a hőmérséklettel összhangban növekszik, eléri a maximumot, majd gyorsan csökken, ha túl meleg lesz.
Nemrég egy új-zélandi kutatócsoport felfigyelt a tengeri fajok számára nem az Egyenlítőnél tetőzött, ahogy azt általában feltételezik. Inkább a szám csökkent, csúcsokkal a szubtrópusokon.
Követés tanulmányok kimutatta, hogy ez a mélyedés a legutóbbi jégkorszak, körülbelül 20,000 XNUMX évvel ezelőtt óta egyre mélyebb. És az óceánok globális felmelegedése miatt egyre gyorsabban mélyül.
Amikor a fajok számát az éves átlaghőmérséklet függvényében ábrázoltuk, 20°C feletti csökkenést tapasztaltunk. Második véletlen?
Biológiai folyamatok és biodiverzitás
Kutatás Tasmániában modellezte a növekedési ütemeket mikrobák és többsejtű szervezetek, és azt találták, hogy a biológiai folyamataik számára a legstabilabb hőmérséklet szintén 20°C volt.
Erre a „Corkrey modellre” épült más tanulmányok a 20°C volt a legstabilabb hőmérséklet a biológiai molekulák számára. Harmadik véletlen?
Összefogtunk kanadai, skóciai, németországi, hongkongi és tajvani kollégákkal, hogy általános mintákat keressünk arra vonatkozóan, hogy a hőmérséklet hogyan befolyásolja az életet. Meglepetésünkre, bármerre néztünk, azt tapasztaltuk, hogy a 20°C a biológiai sokféleség számos mércéjének kulcsfontosságú hőmérséklete, és nem csak a tengeri fajok esetében.
A példák azt mutatják, hogy a 20°C körülinél melegebb hőmérséklet csökkenti a különböző fontos intézkedéseket:
-
tengeri és édesvízi fajok alacsony oxigéntűrő képessége
-
tengeri nyíltvízi (nyílt vízben élő) és bentikus (tengerfenéken élő) algák termelékenysége és halak ragadozói aránya csalin
-
globális fajgazdagság nyílt tengeri halakban, planktonokban, bentikus gerinctelenekben és fosszilis puhatestűekben
-
és a genetikai sokféleség.
A fosszilis rekordokban is megnövekedett a kihalás mértéke, amikor a hőmérséklet meghaladta a 20 °C-ot.
Megnövekedett fajgazdagság
Globálisan a zátonyhalak és a gerinctelenek hőmérsékleti tartománya a legszűkebb azon fajok között, amelyek földrajzi elterjedése 20 °C-on van. Ugyanez a hatás figyelhető meg a mikrobákban.
Míg sok faj melegebb és hidegebb hőmérsékleten él, a legtöbb faj 20 °C-on él. Ezenkívül a kihalások a kövületekben – beleértve a szivacsokat, lámpahéjakat, puhatestűeket, tengeri szőnyegeket (bryozoák), tengeri csillagok és tengeri sünök, férgek és rákfélék – 20°C-on alacsonyabbak voltak.
Ahogy a fajok 20°C feletti és alatti hőmérsékleten élnek, termikus résük egyre szélesebb lesz. Ez azt jelenti, hogy a legtöbb 20°C-on még akkor is élhet, ha melegebb vagy hidegebb helyeken él.
A matematikai Corkrey-modell azt jósolja, hogy a hőszélességet minimálisra kell csökkenteni, és a biológiai folyamatokat a legstabilabbak és leghatékonyabbak 20 °C-on kell elérni. Ennek viszont maximalizálnia kell a fajgazdagságot az élet minden területén, a baktériumoktól a többsejtű növényekig és állatokig. A modell tehát elméleti magyarázatot ad erre a „20°C-os hatásra”.
A klímaváltozás hatásainak előrejelzése
Az, hogy az élet 20°C körüli középpontnak tűnik, alapvető korlátokat von maga után, amelyek veszélyeztetik a trópusi fajok azon képességét, hogy alkalmazkodjanak a magasabb hőmérsékletekhez.
Mindaddig, amíg a fajok el tudják helyezni elterjedési területeiket, hogy alkalmazkodjanak a globális felmelegedéshez, a 20 °C-os hatás azt jelenti, hogy a fajgazdagság lokálisan megnövekszik éves átlagban 20 °C-ig. Ezen felül a gazdagság csökkenni fog.
Ez azt jelenti, hogy a sok tengeri faj, amely földrajzi elterjedésének megváltoztatásával képes alkalmazkodni a globális felmelegedéshez, valószínűleg nem fog kihalni az éghajlatváltozás miatt.
Előfordulhat azonban, hogy a szárazföldi fajok nem tudják olyan könnyen megváltoztatni földrajzi eloszlásukat a városok, a mezőgazdaság és más emberi infrastruktúra által módosított tájak miatt.
A 20°C-os hatás a legegyszerűbb magyarázat a fenti jelenségekre, ideértve: a fajgazdagság és a genetikai diverzitás alakulását a hőmérséklet függvényében; a kihalási arányok a fosszilis feljegyzésekben; biológiai termelékenység; optimális növekedési ütem; és a tengeri ragadozók aránya.
A többsejtű fajok összetettsége ellenére figyelemre méltó, hogy a sejtszintű hőmérsékleti hatékonyság a biológiai sokféleség egyéb aspektusaiban is tükröződik.
Hogy a 20°C miért kulcsfontosságú és energiahatékony a sejtfolyamatokhoz, az a víz sejtekhez kapcsolódó molekuláris tulajdonságainak köszönhető. Ezek a tulajdonságok okozhatják azt is, hogy a ~42°C abszolút határnak tűnik a legtöbb faj számára.
Ennek a 20°C-os hatásnak a nagyobb tudatosítása új betekintést nyerhet abba, hogy a hőmérséklet hogyan szabályozza az ökoszisztéma folyamatait, a fajok abundanciáját és elterjedését, valamint az élet fejlődését.
Mark John Costello, professzor, Biotudományi és Akvakultúra Kar, Nord Egyetem és a Ross Corkrey, biostatisztikai adjunktus, Tasmania Egyetem
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Könyvek a környezetről az Amazon legjobb eladóinak listájáról
"Csendes tavasz"
írta Rachel Carson
Ez a klasszikus könyv mérföldkő a környezetvédelem történetében, felhívja a figyelmet a peszticidek káros hatásaira és a természeti világra gyakorolt hatásukra. Carson munkája hozzájárult a modern környezetvédelmi mozgalom inspirációjához, és ma is aktuális, mivel továbbra is küzdünk a környezet-egészségügy kihívásaival.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A lakhatatlan Föld: Élet a felmelegedés után"
írta David Wallace-Wells
Ebben a könyvben David Wallace-Wells határozott figyelmeztetést kínál az éghajlatváltozás pusztító hatásaira és a globális válság kezelésének sürgős szükségességére. A könyv tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodik, hogy kijózanító pillantást adjon arra a jövőre, amellyel szembe kell néznünk, ha nem teszünk lépéseket.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A fák rejtett élete: mit éreznek, hogyan kommunikálnak? Felfedezések egy titkos világból"
írta Peter Wohlleben
Ebben a könyvben Peter Wohlleben a fák lenyűgöző világát és az ökoszisztémában betöltött szerepüket tárja fel. A könyv tudományos kutatásokra és Wohlleben saját, erdészként szerzett tapasztalataira támaszkodik, hogy betekintést nyújtson a fák egymással és a természeti világgal való kölcsönhatásának összetett módjaiba.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A házunk lángokban áll: jelenetek egy családról és egy válságban lévő bolygóról"
Greta Thunberg, Svante Thunberg és Malena Ernman
Ebben a könyvben Greta Thunberg éghajlatvédő aktivista és családja személyes beszámolót nyújt be utazásukról, hogy felhívják a figyelmet az éghajlatváltozás elleni küzdelem sürgős szükségességére. A könyv erőteljes és megindító beszámolót nyújt az előttünk álló kihívásokról és a cselekvés szükségességéről.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A hatodik kihalás: természetellenes történelem"
Írta: Kolbert Elizabeth
Ebben a könyvben Elizabeth Kolbert a fajok emberi tevékenység által okozott tömeges kihalását vizsgálja, tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodva, hogy kijózanító pillantást nyújtson az emberi tevékenység természeti világra gyakorolt hatására. A könyv lenyűgöző cselekvésre ösztönöz a földi élet sokféleségének védelme érdekében.
