האם תהיתם פעם על הטמפרטורה האופטימלית לחיים על פני כדור הארץ? עבור בני אדם, 20 מעלות צלזיוס זה נוח. כל חם יותר ואנחנו לעבוד פחות יעיל כי שחרור חום דורש אנרגיה.

אנו יודעים שמינים רבים יכולים לחיות בטמפרטורות קרות או חמות בהרבה מבני אדם. אבל שלנו סקירה שיטתית מחקר שפורסם מצא שהטווחים התרמיים של בעלי חיים, צמחים וחיידקים החיים באוויר ובמים חופפים ב-20 מעלות צלזיוס. האם זה יכול להיות צירוף מקרים?

עבור כל המינים, הקשר עם הטמפרטורה הוא עקומה א-סימטרית בצורת פעמון. זה אומר תהליכים ביולוגיים עלייה בהתאם לטמפרטורה, להגיע למקסימום, ולאחר מכן לרדת במהירות כשמתחם מדי.

לאחרונה, קבוצת מחקר ניו זילנדית הבחינה במספר המינים הימיים לא הגיע לשיא בקו המשווה, כפי שנהוג להניח. במקום זאת, המספר ירד, עם פסגות בסובטרופיים.

מעקב מחקרים הראה שהטביל הזה הולך ומעמיק מאז עידן הקרח האחרון לפני כ-20,000 שנה. וזה העמיק מהר יותר בגלל התחממות האוקיינוס ​​הגלובלית.

כאשר מספר המינים זוממה כנגד הטמפרטורה השנתית הממוצעת, חלה ירידה מעל 20 מעלות צלזיוס. צירוף מקרים שני?

תהליכים ביולוגיים ומגוון ביולוגי

מחקר בטסמניה עיצב את שיעורי הצמיחה של חיידקים ואורגניזמים רב-תאיים ומצאו שהטמפרטורה היציבה ביותר לתהליכים הביולוגיים שלהם הייתה גם 20 מעלות צלזיוס.

"דגם קורקרי" הזה שנבנה עליו מחקרים אחרים המראה של 20 מעלות צלזיוס הייתה הטמפרטורה היציבה ביותר עבור מולקולות ביולוגיות. צירוף מקרים שלישי?

חברנו עם עמיתים מקנדה, סקוטלנד, גרמניה, הונג קונג וטייוואן כדי לחפש דפוסים כלליים כיצד הטמפרטורה משפיעה על החיים. להפתעתנו, בכל מקום שהסתכלנו כל הזמן גילינו שאכן, 20 מעלות צלזיוס היא טמפרטורה מרכזית עבור מדדים רבים של המגוון הביולוגי, ולא רק עבור מינים ימיים.

דוגמאות מראות שטמפרטורות חמות מסביב ל-20 מעלות צלזיוס גורמות לירידות באמצעים מכריעים שונים:

• סבילות מיני מים ומתוקים לחמצן נמוך

• תפוקת אצות פלגית ימית (חיים במים פתוחים) ובנתית (חיים בקרקעית הים) ושיעורי טריפת דגים בפיתיון

• עושר מינים עולמי בדגים פלגיים, פלנקטון, חסרי חוליות קרקעיים ורכיכות מאובנים

• ומגוון גנטי.

היו גם הכחדות מוגברות בתיעוד המאובנים כאשר הטמפרטורות עלו על 20 מעלות צלזיוס.

עושר מינים מוגבר

בעולם, טווח הטמפרטורות בו חיים דגי השונית וחסרי החוליות הוא הצר ביותר מבין המינים שהתפוצה הגיאוגרפית שלהם התרכזה ב-20 מעלות צלזיוס. אותה השפעה ניכרת בחיידקים.

בעוד שמינים רבים התפתחו לחיות בטמפרטורות חמות וקרות יותר, רוב המינים חיים ב-20 מעלות צלזיוס. כמו כן, הכחדות בתיעוד המאובנים - כולל ספוגים, קונכיות מנורות, רכיכות, מחצלות ים (בריוזונים), כוכבי ים וקיפודי ים, תולעים וסרטנים - היו נמוכים יותר ב-20 מעלות צלזיוס.

ככל שמינים מתפתחים לחיות בטמפרטורות מעל ומתחת ל-20 מעלות צלזיוס, הנישה התרמית שלהם מתרחבת. המשמעות היא שרובם עדיין יכולים לחיות ב-20 מעלות צלזיוס גם אם הם מתגוררים במקומות חמים או קרים יותר.

המודל המתמטי של קורקרי חוזה שיש לצמצם את הרוחב התרמי, ואת התהליכים הביולוגיים היציבים והיעילים ביותר, ב-20 מעלות צלזיוס. בתורו, זה אמור למקסם את עושר המינים בכל תחומי החיים, מחיידקים ועד לצמחים ובעלי חיים רב-תאיים. המודל מספק אפוא הסבר תיאורטי ל"אפקט 20°C" זה.

חיזוי ההשפעות של שינויי האקלים

נדמה שהחיים מתרכזים סביב 20 מעלות צלזיוס מרמזים על אילוצים בסיסיים שפוגעים ביכולתם של מינים טרופיים להסתגל לטמפרטורות גבוהות יותר.

כל עוד מינים יכולים לשנות את טווחיהם כדי להסתגל להתחממות כדור הארץ, השפעת 20 מעלות צלזיוס פירושה שיהיו עליות מקומיות בעושר המינים עד לממוצע שנתי של 20 מעלות צלזיוס. מעל זה, העושר ירד.

משמעות הדבר היא כי המינים הימיים הרבים שיכולים להסתגל להתחממות הגלובלית על ידי שינוי התפוצה הגיאוגרפית שלהם לא צפויים להיכחד עקב שינויי אקלים.

עם זאת, ייתכן שמיני קרקע לא יוכלו לשנות את התפוצה הגיאוגרפית שלהם כל כך בקלות בגלל נופים ששונו על ידי ערים, חקלאות ותשתיות אנושיות אחרות.

אפקט 20 מעלות צלזיוס הוא ההסבר הפשוט ביותר לתופעות לעיל, כולל: מגמות בעושר המינים ובמגוון הגנטי עם הטמפרטורה; שיעורי הכחדה בתיעוד המאובנים; פרודוקטיביות ביולוגית; קצב צמיחה מיטבי; ושיעורי הטריפה הימית.

למרות המורכבות של מינים רב-תאיים, ראוי לציון שיעילות הטמפרטורה ברמת התא באה לידי ביטוי בהיבטים אחרים של המגוון הביולוגי.

בדיוק הסיבה לכך ש-20 מעלות צלזיוס היא חיונית וחסכונית באנרגיה עבור תהליכים תאיים עשויה לנבוע מהתכונות המולקולריות של המים הקשורות לתאים. מאפיינים אלה עשויים להיות גם הסיבה ש-42 מעלות צלזיוס נראית כמו גבול מוחלט עבור רוב המינים.

מודעות גדולה יותר להשפעה זו של 20 מעלות צלזיוס עשויה להוביל לתובנות חדשות לגבי האופן שבו הטמפרטורה שולטת בתהליכים של המערכת האקולוגית, בשפע ותפוצת המינים ובהתפתחות החיים.

מארק ג'ון קוסטלו, פרופסור, הפקולטה למדעי הביו וחקלאות מים, אוניברסיטת נורד ו רוס קורקרי, חוקר בכיר נלווה בביוסטטיסטיקה, אוניברסיטת טסמניה

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.

ספרים על איכות הסביבה מרשימת רבי המכר של אמזון

"אביב שקט"

מאת רייצ'ל קרסון

ספר קלאסי זה הוא ציון דרך בהיסטוריה של איכות הסביבה, מפנה את תשומת הלב להשפעות המזיקות של חומרי הדברה והשפעתם על עולם הטבע. עבודתו של קרסון עזרה לעורר השראה בתנועה הסביבתית המודרנית ונשארת רלוונטית גם כיום, כאשר אנו ממשיכים להתמודד עם אתגרי הבריאות הסביבתית.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"כדור הארץ הבלתי ניתן למגורים: החיים לאחר ההתחממות"

מאת דייוויד וואלאס-וולס

בספר זה, דיוויד וואלאס-וולס מציע אזהרה מוחלטת לגבי ההשפעות ההרסניות של שינויי האקלים והצורך הדחוף לטפל במשבר העולמי הזה. הספר מסתמך על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק מבט מפוכח על העתיד העומד בפנינו אם לא נצליח לנקוט בפעולה.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"החיים הנסתרים של עצים: מה הם מרגישים, איך הם מתקשרים? גילויים מעולם סודי"

מאת פיטר וולבן

בספר זה חוקר פיטר וולבן את עולמם המרתק של העצים ותפקידם במערכת האקולוגית. הספר מסתמך על מחקר מדעי וחוויותיו של ווהליבן עצמו כיערן כדי להציע תובנות לגבי הדרכים המורכבות שבהן עצים מתקשרים זה עם זה ועם עולם הטבע.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"הבית שלנו בוער: סצינות של משפחה וכוכב לכת במשבר"

מאת גרטה תונברג, סוונטה תונברג ומלנה ארנמן

בספר זה, פעילת האקלים גרטה תונברג ומשפחתה מציעות תיאור אישי של מסעם להעלאת המודעות לצורך הדחוף לטפל בשינויי האקלים. הספר מספק תיאור עוצמתי ומרגש של האתגרים העומדים בפנינו והצורך בפעולה.

לחץ למידע נוסף או להזמנה

"ההכחדה השישית: היסטוריה לא טבעית"

מאת אליזבת קולברט

בספר זה, אליזבת קולברט חוקרת את ההכחדה ההמונית המתמשכת של מינים הנגרמת על ידי פעילות אנושית, תוך הסתמכות על מחקר מדעי ודוגמאות מהעולם האמיתי כדי לספק מבט מפוכח על השפעת הפעילות האנושית על העולם הטבעי. הספר מציע קריאה משכנעת לפעולה כדי להגן על מגוון החיים על פני כדור הארץ.

לחץ למידע נוסף או להזמנה