Het jy al ooit gewonder oor die optimale temperatuur vir lewe op aarde? Vir mense is 20°C gemaklik. Enige warmer en ons minder doeltreffend werk want die vrystelling van hitte verg energie.
Ons weet baie spesies kan teen baie kouer of warmer temperature as mense leef. Maar ons sistematiese oorsig van gepubliseerde navorsing het bevind die termiese reekse van diere, plante en mikrobes wat in lug en water leef oorvleuel by 20°C. Kan dit toeval wees?
Vir alle spesies is die verhouding met temperatuur 'n asimmetriese klokvormige kromme. Dit beteken biologiese prosesse verhoog in ooreenstemming met temperatuur, bereik 'n maksimum, en daal dan vinnig wanneer dit te warm word.
Onlangs het 'n Nieu-Seelandse navorsingsgroep die aantal mariene spesies opgemerk het nie by die ewenaar 'n hoogtepunt bereik nie, soos algemeen aanvaar is. Die getal het eerder gedaal, met pieke in die subtrope.
Volg op studies het gewys hierdie duik raak al dieper sedert die laaste ystydperk sowat 20,000 XNUMX jaar gelede. En dit het vinniger verdiep as gevolg van aardverwarming van die see.
Wanneer die aantal spesies teen die gemiddelde jaarlikse temperatuur geplot is, was daar 'n afname bo 20°C. ’n Tweede toeval?
Biologiese prosesse en biodiversiteit
Navorsing in Tasmanië die groeikoerse gemodelleer van mikrobes en multi-sellulêre organismes en gevind dat die mees stabiele temperatuur vir hul biologiese prosesse ook 20°C was.
Hierdie "Corkrey-model" het voortgebou ander studies 20°C was die mees stabiele temperatuur vir biologiese molekules. 'n Derde toeval?
Ons het saamgespan met kollegas van Kanada, Skotland, Duitsland, Hong Kong en Taiwan om te soek na algemene patrone in hoe temperatuur die lewe beïnvloed. Tot ons verbasing, oral waar ons gekyk het, het ons bly vind dat 20°C inderdaad 'n deurslaggewende temperatuur is vir baie maatstawwe van biodiversiteit, en nie net vir mariene spesies nie.
Voorbeelde toon temperature wat warmer is as ongeveer 20°C lei tot afnames in verskeie belangrike maatreëls:
-
mariene en varswater spesies se verdraagsaamheid van lae suurstof
-
mariene pelagiese (oopwater lewende) en bentiese (seebodem lewende) algeproduktiwiteit en vispredasietempo's op aas
-
wêreldwye spesierykheid in pelagiese visse, plankton, bentiese ongewerwelde diere en fossielweekdiere
-
en genetiese diversiteit.
Daar was ook verhoogde uitsterwings in die fossielrekord toe temperature 20°C oorskry het.
Verhoogde spesierykdom
Wêreldwyd is die omvang van temperature waarby rifvisse en ongewerwelde diere leef die smalste onder spesies wie se geografiese verspreiding op 20°C gesentreer het. Dieselfde effek word by mikrobes gesien.
Terwyl baie spesies ontwikkel het om by warmer en kouer temperature te leef, leef die meeste spesies by 20°C. Ook uitsterwings in die fossielrekord – insluitend sponse, lampdoppe, weekdiere, seematte (bryozoë), seesterre en see-egels, wurms en skaaldiere – was laer by 20°C.
Soos spesies ontwikkel om by temperature bo en onder 20°C te lewe, word hul termiese nis wyer. Dit beteken die meeste kan steeds by 20°C leef, selfs al bewoon hulle warmer of kouer plekke.
Die wiskundige Corkrey-model voorspel dat termiese breedte geminimaliseer moet word, en biologiese prosesse die mees stabiele en doeltreffende, by 20°C. Op sy beurt behoort dit spesierykheid oor alle lewensdomeine te maksimeer, van bakterieë tot die multi-sellulêre plante en diere. Die model verskaf dus 'n teoretiese verduideliking vir hierdie "20°C effek".
Voorspelling van die gevolge van klimaatsverandering
Dit lyk asof lewe rondom 20°C gesentreer is, impliseer fundamentele beperkings wat die vermoë van tropiese spesies om by hoër temperature aan te pas, in die gedrang bring.
Solank spesies hul reekse kan verskuif om by aardverwarming aan te pas, beteken die 20°C-effek dat daar plaaslike toenames in spesierykheid tot ’n jaarlikse gemiddelde van 20°C sal wees. Bo dit sal rykdom afneem.
Dit beteken die baie mariene spesies wat kan aanpas by aardverwarming deur hul geografiese verspreiding te verskuif, sal waarskynlik nie uitsterf as gevolg van klimaatsverandering nie.
Landspesies kan egter nie so maklik hul geografiese verspreidings verskuif nie as gevolg van landskappe wat deur stede, boerdery en ander menslike infrastruktuur verander is.
Die 20°C-effek is die eenvoudigste verklaring vir bogenoemde verskynsels, insluitend: tendense in spesierykheid en genetiese diversiteit met temperatuur; uitsterwingsyfers in die fossielrekord; biologiese produktiwiteit; optimale groeitempo; en mariene predasiekoerse.
Ten spyte van die kompleksiteit van multi-sellulêre spesies, is dit merkwaardig dat die sellulêre-vlak temperatuur doeltreffendheid weerspieël word in daardie ander aspekte van biodiversiteit.
Presies hoekom 20°C deurslaggewend en energiedoeltreffend vir sellulêre prosesse is, kan te wyte wees aan die molekulêre eienskappe van water wat met selle geassosieer word. Hierdie eienskappe kan ook wees waarom ~42°C 'n absolute limiet vir die meeste spesies lyk.
’n Groter bewustheid van hierdie 20°C-effek kan lei tot nuwe insigte oor hoe temperatuur ekosisteemprosesse, spesie-oorvloed en verspreiding, en die evolusie van lewe beheer.
Mark John Costello, Professor, Fakulteit Biowetenskappe en Akwakultuur, Nord Universiteit en Ross Corkrey, Adjunk Senior Navorser in Biostatistiek, Universiteit van Tasmanië
Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.
Boeke oor die omgewing van Amazon se lys met topverkopers
"Stille lente"
deur Rachel Carson
Hierdie klassieke boek is 'n landmerk in die geskiedenis van omgewingsbewustheid en vestig die aandag op die skadelike uitwerking van plaagdoders en hul impak op die natuurlike wêreld. Carson se werk het gehelp om die moderne omgewingsbeweging te inspireer en bly vandag relevant, aangesien ons aanhou worstel met die uitdagings van omgewingsgesondheid.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die onbewoonbare aarde: lewe na opwarming"
deur David Wallace-Wells
In hierdie boek bied David Wallace-Wells 'n skerp waarskuwing oor die verwoestende gevolge van klimaatsverandering en die dringende behoefte om hierdie wêreldkrisis aan te spreek. Die boek maak gebruik van wetenskaplike navorsing en werklike voorbeelde om 'n ontnugterende blik te gee op die toekoms wat ons in die gesig staar as ons versuim om op te tree.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die verborge lewe van bome: wat hulle voel, hoe hulle kommunikeer? Ontdekkings uit 'n geheime wêreld"
deur Peter Wohlleben
In hierdie boek verken Peter Wohlleben die fassinerende wêreld van bome en hul rol in die ekosisteem. Die boek steun op wetenskaplike navorsing en Wohlleben se eie ervarings as bosbouer om insigte te bied oor die komplekse maniere waarop bome met mekaar en die natuurlike wêreld omgaan.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Ons huis is aan die brand: tonele van 'n gesin en 'n planeet in krisis"
deur Greta Thunberg, Svante Thunberg en Malena Ernman
In hierdie boek bied klimaataktivis Greta Thunberg en haar gesin 'n persoonlike weergawe van hul reis om bewustheid te verhoog oor die dringende behoefte om klimaatsverandering aan te spreek. Die boek bied 'n kragtige en roerende weergawe van die uitdagings wat ons in die gesig staar en die behoefte aan aksie.
Klik vir meer inligting of om te bestel
"Die sesde uitsterwing: 'n onnatuurlike geskiedenis"
deur Elizabeth Kolbert
In hierdie boek ondersoek Elizabeth Kolbert die voortdurende massa-uitwissing van spesies wat deur menslike aktiwiteite veroorsaak word, met behulp van wetenskaplike navorsing en werklike voorbeelde om 'n ontnugterende blik op die impak van menslike aktiwiteit op die natuurlike wêreld te gee. Die boek bied 'n dwingende oproep tot aksie om die diversiteit van lewe op aarde te beskerm.
