آیا تا به حال در مورد دمای مطلوب برای زندگی روی زمین فکر کرده اید؟ برای انسان، 20 درجه سانتی گراد راحت است. هر گرمتر و ما کارایی کمتری داشته باشد زیرا انتشار گرما به انرژی نیاز دارد.

ما می دانیم که بسیاری از گونه ها می توانند در دماهای بسیار سردتر یا گرمتر از انسان زندگی کنند. اما ما بررسی سیستماتیک تحقیقات منتشر شده نشان می‌دهد که محدوده حرارتی حیوانات، گیاهان و میکروب‌هایی که در هوا و آب زندگی می‌کنند در دمای 20 درجه سانتی‌گراد همپوشانی دارند. آیا این می تواند یک تصادف باشد؟

برای همه گونه‌ها، رابطه با دما یک منحنی زنگ‌شکل نامتقارن است. این به معنای فرآیندهای بیولوژیکی است افزایش متناسب با دما، به حداکثر می رسد و پس از گرم شدن بیش از حد به سرعت کاهش می یابد.

اخیراً یک گروه تحقیقاتی نیوزیلندی متوجه تعداد گونه های دریایی شده است در استوا به اوج خود نرسید، همانطور که معمولاً فرض می شود. در عوض، این تعداد کاهش یافته است، با اوج در نیمه گرمسیری.

پیگیری مطالعات نشان داد که این شیب از آخرین عصر یخبندان در حدود 20,000 سال پیش عمیق تر شده است. و به دلیل گرمایش جهانی اقیانوس ها سریع تر عمیق تر شده است.

هنگامی که تعداد گونه ها در برابر میانگین دمای سالانه ترسیم شد، کاهش بیش از 20 درجه سانتی گراد وجود داشت. اتفاق دوم؟

فرآیندهای بیولوژیکی و تنوع زیستی

تحقیق در تاسمانی نرخ رشد را مدلسازی کرد میکروب ها و موجودات چند سلولی و پایدارترین دما برای فرآیندهای بیولوژیکی آنها نیز 20 درجه سانتیگراد است.

این "مدل کورکری" ساخته شده است مطالعات دیگر نشان دادن 20 درجه سانتیگراد پایدارترین دما برای مولکولهای بیولوژیکی بود. تصادف سوم؟

ما با همکارانی از کانادا، اسکاتلند، آلمان، هنگ کنگ و تایوان همکاری کردیم تا الگوهای کلی را در مورد چگونگی تأثیر دما بر زندگی جستجو کنیم. در کمال تعجب، به هر کجا که نگاه کردیم، مدام دریافتیم که در واقع، 20 درجه سانتیگراد دمایی محوری برای بسیاری از معیارهای تنوع زیستی است و نه تنها برای گونه های دریایی.

مثال‌ها نشان می‌دهند که دمای بالاتر از حدود 20 درجه سانتی‌گراد باعث کاهش در معیارهای مختلف می‌شود:

• تحمل گونه های دریایی و آب شیرین نسبت به اکسیژن کم

• بهره وری جلبک دریایی دریایی (زندگی در آبهای آزاد) و اعماق دریا (زندگی در بستر دریا) و نرخ شکار ماهی در طعمه

• غنای گونه های جهانی در ماهی های دریایی، پلانکتون ها، بی مهرگان اعماق زمین و نرم تنان فسیلی

• و تنوع ژنتیکی

همچنین زمانی که دما از 20 درجه سانتی گراد فراتر رفت، انقراض فسیل ها افزایش یافت.

افزایش غنای گونه ای

در سطح جهانی، دامنه دمایی که ماهی‌های صخره و بی‌مهرگان در آن زندگی می‌کنند، در میان گونه‌هایی که پراکندگی جغرافیایی آن‌ها روی 20 درجه سانتی‌گراد متمرکز است، کمتر است. همین اثر در میکروب ها نیز دیده می شود.

در حالی که بسیاری از گونه ها برای زندگی در دماهای گرمتر و سردتر تکامل یافته اند، اکثر گونه ها در دمای 20 درجه سانتیگراد زندگی می کنند. همچنین، انقراض های موجود در سوابق فسیلی - از جمله اسفنج ها، پوسته های لامپ، نرم تنان، تشک های دریایی (bryozoansستاره‌های دریایی و خارپشت‌های دریایی، کرم‌ها و سخت پوستان - در دمای 20 درجه سانتی‌گراد کمتر بودند.

همانطور که گونه ها برای زندگی در دمای بالاتر و کمتر از 20 درجه سانتیگراد تکامل می یابند، طاقچه حرارتی آنها گسترده تر می شود. این بدان معناست که بیشتر آنها می توانند در دمای 20 درجه سانتیگراد زندگی کنند حتی اگر در مکان های گرمتر یا سردتر زندگی کنند.

مدل ریاضی کورکری پیش‌بینی می‌کند که وسعت حرارتی باید به حداقل برسد و فرآیندهای بیولوژیکی در دمای 20 درجه سانتی‌گراد پایدارتر و کارآمدتر باشند. به نوبه خود، این باید غنای گونه‌ای را در تمام حوزه‌های زندگی، از باکتری‌ها گرفته تا گیاهان و حیوانات چند سلولی، به حداکثر برساند. بنابراین مدل توضیحی نظری برای این «اثر 20 درجه سانتی‌گراد» ارائه می‌کند.

پیش بینی اثرات تغییرات آب و هوا

به نظر می رسد که مرکز زندگی در حدود 20 درجه سانتی گراد باشد، به محدودیت های اساسی دلالت دارد که توانایی گونه های گرمسیری را برای سازگاری با دماهای بالاتر به خطر می اندازد.

تا زمانی که گونه ها بتوانند محدوده خود را تغییر دهند تا با گرمایش جهانی سازگار شوند، اثر 20 درجه سانتی گراد به این معنی است که افزایش محلی در غنای گونه ها تا میانگین سالانه 20 درجه سانتی گراد وجود خواهد داشت. بالاتر از آن، غنا کاهش خواهد یافت.

این بدان معناست که بسیاری از گونه‌های دریایی که می‌توانند با تغییر پراکنش جغرافیایی خود با گرمایش جهانی سازگار شوند، بعید است به دلیل تغییرات آب و هوایی منقرض شوند.

با این حال، گونه های زمینی ممکن است نتوانند به این راحتی توزیع های جغرافیایی خود را به دلیل مناظر اصلاح شده توسط شهرها، کشاورزی و سایر زیرساخت های انسانی تغییر دهند.

اثر 20 درجه سانتی گراد ساده ترین توضیح برای پدیده های فوق است، از جمله: روند غنای گونه ای و تنوع ژنتیکی با دما. نرخ انقراض در سابقه فسیلی؛ بهره وری بیولوژیکی؛ نرخ رشد مطلوب؛ و نرخ شکار دریایی

علیرغم پیچیدگی گونه های چند سلولی، قابل توجه است که بازده دمای سطح سلولی در آن جنبه های دیگر تنوع زیستی منعکس می شود.

اینکه چرا دمای 20 درجه سانتی گراد برای فرآیندهای سلولی محوری و کارآمد است، ممکن است به دلیل خواص مولکولی آب مرتبط با سلول ها باشد. این خصوصیات همچنین ممکن است دلیلی باشد که ~42 درجه سانتیگراد برای اکثر گونه ها حد مطلق به نظر می رسد.

آگاهی بیشتر از این تأثیر 20 درجه سانتیگراد ممکن است به بینش جدیدی در مورد چگونگی کنترل دما فرآیندهای اکوسیستم، فراوانی و توزیع گونه‌ها و تکامل حیات منجر شود.

مارک جان کاستلو، استاد دانشکده علوم زیستی و آبزی پروری، دانشگاه نورد و راس کورکری، پژوهشگر ارشد در آمار زیستی، دانشگاه تاسمانی

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های محیط زیست از لیست پرفروش ترین های آمازون

"بهار خاموش"

توسط راشل کارسون

این کتاب کلاسیک نقطه عطفی در تاریخ محیط زیست است و توجه را به اثرات مضر آفت کش ها و تأثیر آنها بر جهان طبیعی جلب می کند. کار کارسون به الهام بخشیدن به جنبش مدرن زیست محیطی کمک کرد و امروزه همچنان مرتبط است، زیرا ما همچنان با چالش های بهداشت محیط دست و پنجه نرم می کنیم.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"زمین غیر قابل سکونت: زندگی پس از گرم شدن"

توسط دیوید والاس ولز

در این کتاب، دیوید والاس ولز هشداری جدی در مورد اثرات مخرب تغییرات آب و هوایی و نیاز فوری برای رسیدگی به این بحران جهانی ارائه می دهد. این کتاب از تحقیقات علمی و نمونه‌های دنیای واقعی استفاده می‌کند تا در صورت شکست در اقدامی، نگاهی هشیارانه به آینده‌ای ارائه دهد که با آن روبرو هستیم.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"زندگی پنهان درختان: چه احساسی دارند، چگونه با هم ارتباط برقرار می کنند؟ اکتشافاتی از یک دنیای مخفی"

توسط پیتر وولبن

پیتر وولبن در این کتاب به بررسی دنیای شگفت انگیز درختان و نقش آنها در اکوسیستم می پردازد. این کتاب از تحقیقات علمی و تجربیات خود Wohlleben به عنوان یک جنگلبان استفاده می کند تا بینش هایی را در مورد روش های پیچیده تعامل درختان با یکدیگر و جهان طبیعی ارائه دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

"خانه ما در آتش است: صحنه های یک خانواده و یک سیاره در بحران"

توسط گرتا تونبرگ، سوانته تونبرگ و مالنا ارنمن

در این کتاب، گرتا تونبرگ، فعال آب و هوا و خانواده اش گزارشی شخصی از سفر خود برای افزایش آگاهی در مورد نیاز فوری برای رسیدگی به تغییرات آب و هوا ارائه می دهند. این کتاب گزارشی قدرتمند و تکان دهنده از چالش های پیش روی ما و نیاز به اقدام ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید

ششمین انقراض: یک تاریخ غیر طبیعی

توسط الیزابت کلبرت

در این کتاب، الیزابت کولبرت به بررسی انقراض دسته جمعی مداوم گونه های ناشی از فعالیت های انسانی، با تکیه بر تحقیقات علمی و نمونه های دنیای واقعی می پردازد تا نگاهی هشیارانه به تأثیر فعالیت انسان بر جهان طبیعی ارائه دهد. این کتاب فراخوانی قانع کننده برای اقدام برای محافظت از تنوع حیات روی زمین ارائه می دهد.

برای اطلاعات بیشتر یا سفارش کلیک کنید