Har du nogensinde undret dig over den optimale temperatur for liv på Jorden? For mennesker er 20°C behageligt. Enhver varmere og vi arbejde mindre effektivt fordi frigivelse af varme kræver energi.
Vi ved, at mange arter kan leve ved meget koldere eller varmere temperaturer end mennesker. Men vores systematisk gennemgang af offentliggjort forskning fandt, at de termiske områder af dyr, planter og mikrober, der lever i luft og vand, overlapper hinanden ved 20°C. Kan dette være en tilfældighed?
For alle arter er forholdet til temperatur en asymmetrisk klokkeformet kurve. Det betyder biologiske processer stige i takt med temperaturen, nå et maksimum og derefter hurtigt falde, når det bliver for varmt.
For nylig bemærkede en newzealandsk forskningsgruppe antallet af marine arter toppede ikke ved ækvator, som det er almindeligt antaget. Snarere faldt antallet, med toppe i subtroperne.
Opfølgning undersøgelser viste, at denne dyk er blevet dybere siden sidste istid for omkring 20,000 år siden. Og det er blevet dybere hurtigere på grund af den globale havopvarmning.
Når antallet af arter blev plottet mod den gennemsnitlige årstemperatur, var der et fald over 20°C. En anden tilfældighed?
Biologiske processer og biodiversitet
Forskning i Tasmanien modelleret vækstraterne af mikrober og multicellulære organismer og fandt, at den mest stabile temperatur for deres biologiske processer også var 20°C.
Denne "Corkrey model" bygget på andre undersøgelser at vise 20°C var den mest stabile temperatur for biologiske molekyler. En tredje tilfældighed?
Vi gik sammen med kolleger fra Canada, Skotland, Tyskland, Hong Kong og Taiwan for at søge efter generelle mønstre i, hvordan temperaturen påvirker livet. Til vores overraskelse blev vi ved med at finde ud af, at 20°C faktisk er en afgørende temperatur for mange mål for biodiversitet, og ikke kun for marine arter.
Eksempler viser temperaturer varmere end omkring 20°C resulterer i fald i forskellige afgørende foranstaltninger:
-
marine- og ferskvandsarters tolerance over for lavt iltindhold
-
marin pelagisk (levende åbent vand) og bentisk (levende havbund) algeproduktivitet og prædationsrater for fisk på agn
-
global artsrigdom i pelagiske fisk, plankton, bunddyr hvirvelløse dyr og fossile bløddyr
-
og genetisk mangfoldighed.
Der var også øget udryddelse i fossilregistret, når temperaturen oversteg 20 °C.
Øget artsrigdom
Globalt er temperaturintervallet, som revfisk og hvirvelløse dyr lever ved, smallest blandt arter, hvis geografiske udbredelse er centreret om 20°C. Den samme effekt ses hos mikrober.
Mens mange arter har udviklet sig til at leve ved varmere og koldere temperaturer, lever de fleste arter ved 20°C. Også udryddelser i fossiloptegnelser - inklusive svampe, lampeskaller, bløddyr, havmåtter (bryozoer), søstjerner og søpindsvin, orme og krebsdyr – var lavere ved 20°C.
Efterhånden som arter udvikler sig til at leve ved temperaturer over og under 20°C, bliver deres termiske niche bredere. Det betyder, at de fleste stadig kan leve ved 20°C, selvom de bor på varmere eller koldere steder.
Den matematiske Corkrey-model forudsiger, at termisk bredde bør minimeres, og biologiske processer skal være mest stabile og effektive ved 20°C. Til gengæld skulle dette maksimere artsrigdommen på tværs af alle livets domæner, fra bakterier til de flercellede planter og dyr. Modellen giver derfor en teoretisk forklaring på denne "20°C effekt".
Forudsige virkningerne af klimaændringer
At livet synes centreret omkring 20°C indebærer fundamentale begrænsninger, der kompromitterer tropiske arters evne til at tilpasse sig højere temperaturer.
Så længe arter kan ændre deres rækkevidde for at tilpasse sig den globale opvarmning, betyder 20°C-effekten, at der vil være lokale stigninger i artsrigdommen op til et årligt gennemsnit på 20°C. Over det vil rigdommen falde.
Det betyder, at de mange marine arter, der kan tilpasse sig den globale opvarmning ved at ændre deres geografiske udbredelse, sandsynligvis ikke vil uddø på grund af klimaændringer.
Imidlertid er landarter muligvis ikke i stand til at ændre deres geografiske fordeling så let på grund af landskaber, der er ændret af byer, landbrug og andre menneskelige infrastrukturer.
20°C-effekten er den enkleste forklaring på ovenstående fænomener, herunder: tendenser i artsrigdom og genetisk diversitet med temperatur; udryddelsesrater i fossiloptegnelsen; biologisk produktivitet; optimal vækstrate; og havprædationsrater.
På trods af kompleksiteten af multicellulære arter er det bemærkelsesværdigt, at temperatureffektiviteten på celleniveau afspejles i de andre aspekter af biodiversitet.
Præcis hvorfor 20°C er afgørende og energieffektivt for cellulære processer, kan skyldes vandets molekylære egenskaber forbundet med celler. Disse egenskaber kan også være årsagen til, at ~42°C synes at være en absolut grænse for de fleste arter.
En større bevidsthed om denne 20°C-effekt kan føre til ny indsigt i, hvordan temperaturen styrer økosystemprocesser, arternes overflod og fordeling og livets udvikling.
Mark John Costello, professor, Fakultet for Biovidenskab og Akvakultur, Nord Universitet , Ross Corkrey, Adjungeret Seniorforsker i Biostatistik, University of Tasmania
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Bøger om miljøet fra Amazons bestsellerliste
"Stille forår"
af Rachel Carson
Denne klassiske bog er et vartegn i miljøismens historie, der henleder opmærksomheden på de skadelige virkninger af pesticider og deres indvirkning på den naturlige verden. Carsons arbejde var med til at inspirere den moderne miljøbevægelse og er fortsat relevant i dag, da vi fortsat kæmper med udfordringerne med miljømæssig sundhed.
Klik for mere info eller for at bestille
"Den ubeboelige jord: Livet efter opvarmning"
af David Wallace-Wells
I denne bog giver David Wallace-Wells en skarp advarsel om de ødelæggende virkninger af klimaændringer og det presserende behov for at løse denne globale krise. Bogen trækker på videnskabelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for at give et nøgternt blik på den fremtid, vi står over for, hvis vi undlader at handle.
Klik for mere info eller for at bestille
"Træernes skjulte liv: Hvad de føler, hvordan de kommunikerer? Opdagelser fra en hemmelig verden"
af Peter Wohlleben
I denne bog udforsker Peter Wohlleben træernes fascinerende verden og deres rolle i økosystemet. Bogen trækker på videnskabelig forskning og Wohllebens egne erfaringer som skovfoged for at give indsigt i de komplekse måder, træer interagerer med hinanden og den naturlige verden på.
Klik for mere info eller for at bestille
"Vores hus er i brand: Scener af en familie og en planet i krise"
af Greta Thunberg, Svante Thunberg og Malena Ernman
I denne bog giver klimaaktivisten Greta Thunberg og hendes familie en personlig beretning om deres rejse for at øge bevidstheden om det presserende behov for at håndtere klimaændringer. Bogen giver en kraftfuld og bevægende beretning om de udfordringer, vi står over for, og behovet for handling.
Klik for mere info eller for at bestille
"Den sjette udryddelse: en unaturlig historie"
af Elizabeth Kolbert
I denne bog udforsker Elizabeth Kolbert den igangværende masseudryddelse af arter forårsaget af menneskelig aktivitet, ved at trække på videnskabelig forskning og eksempler fra den virkelige verden for at give et nøgternt blik på virkningen af menneskelig aktivitet på den naturlige verden. Bogen tilbyder en overbevisende opfordring til handling for at beskytte mangfoldigheden af liv på Jorden.
