Pernahkah anda terfikir tentang suhu optimum untuk kehidupan di Bumi? Bagi manusia, 20°C adalah selesa. Mana-mana lebih panas dan kami bekerja dengan kurang cekap kerana membebaskan haba memerlukan tenaga.
Kita tahu banyak spesies boleh hidup pada suhu yang lebih sejuk atau lebih panas daripada manusia. Tetapi kami semakan sistematik penyelidikan yang diterbitkan mendapati julat haba haiwan, tumbuhan dan mikrob yang hidup di udara dan air bertindih pada 20°C. Mungkinkah ini satu kebetulan?
Untuk semua spesies, hubungan dengan suhu ialah lengkung berbentuk loceng tidak simetri. Ini bermakna proses biologi meningkat sejajar dengan suhu, mencapai maksimum, dan kemudian menurun dengan cepat apabila ia menjadi terlalu panas.
Baru-baru ini, kumpulan penyelidik New Zealand melihat bilangan spesies marin tidak memuncak di khatulistiwa, seperti yang biasa diandaikan. Sebaliknya, bilangannya menurun, dengan puncak di subtropika.
Susulan kajian menunjukkan penurunan ini semakin dalam sejak zaman ais terakhir kira-kira 20,000 tahun yang lalu. Dan ia telah semakin dalam dengan lebih cepat disebabkan oleh pemanasan lautan global.
Apabila bilangan spesies diplotkan terhadap purata suhu tahunan, terdapat penurunan melebihi 20°C. Kebetulan kedua?
Proses biologi dan kepelbagaian biologi
Penyelidikan di Tasmania memodelkan kadar pertumbuhan mikrob dan organisma berbilang selular dan mendapati suhu paling stabil untuk proses biologinya juga ialah 20°C.
"Model Corkrey" ini dibina pada kajian lain menunjukkan 20°C adalah suhu paling stabil untuk molekul biologi. Kebetulan ketiga?
Kami bekerjasama dengan rakan sekerja dari Kanada, Scotland, Jerman, Hong Kong dan Taiwan untuk mencari corak umum tentang cara suhu mempengaruhi kehidupan. Yang mengejutkan kami, di mana-mana sahaja kami melihat kami sentiasa mendapati bahawa, sememangnya, 20°C adalah suhu penting untuk banyak ukuran biodiversiti, dan bukan sahaja untuk spesies marin.
Contoh menunjukkan suhu lebih panas daripada sekitar 20°C mengakibatkan penurunan dalam pelbagai langkah penting:
-
toleransi spesies marin dan air tawar terhadap oksigen rendah
-
pelagis marin (hidupan air terbuka) dan bentik (hidupan dasar laut) produktiviti alga dan kadar pemangsaan ikan pada umpan
-
kekayaan spesies global dalam ikan pelagik, plankton, invertebrata bentik dan moluska fosil
-
dan kepelbagaian genetik.
Terdapat juga peningkatan kepupusan dalam rekod fosil apabila suhu melebihi 20°C.
Peningkatan kekayaan spesies
Di peringkat global, julat suhu tempat hidup ikan terumbu dan invertebrata adalah paling sempit di kalangan spesies yang taburan geografinya berpusat pada 20°C. Kesan yang sama dilihat pada mikrob.
Walaupun banyak spesies telah berkembang untuk hidup pada suhu yang lebih panas dan lebih sejuk, kebanyakan spesies hidup pada 20°C. Juga, kepupusan dalam rekod fosil – termasuk span, cangkerang lampu, moluska, tikar laut (bryozoa), sulaiman dan landak laut, cacing dan krustasea – lebih rendah pada 20°C.
Apabila spesies berkembang untuk hidup pada suhu di atas dan di bawah 20°C, niche haba mereka menjadi lebih luas. Ini bermakna kebanyakannya masih boleh hidup pada suhu 20°C walaupun mereka mendiami tempat yang lebih panas atau lebih sejuk.
Model Corkrey matematik meramalkan bahawa keluasan haba harus diminimumkan, dan proses biologi paling stabil dan cekap, pada 20°C. Sebaliknya, ini harus memaksimumkan kekayaan spesies merentas semua domain kehidupan, daripada bakteria kepada tumbuhan dan haiwan berbilang selular. Oleh itu, model memberikan penjelasan teori untuk "kesan 20°C" ini.
Meramalkan kesan perubahan iklim
Kehidupan itu kelihatan berpusat sekitar 20°C membayangkan kekangan asas yang menjejaskan keupayaan spesies tropika untuk menyesuaikan diri dengan suhu yang lebih tinggi.
Selagi spesies boleh mengubah julat mereka untuk menyesuaikan diri dengan pemanasan global, kesan 20°C bermakna akan terdapat peningkatan tempatan dalam kekayaan spesies sehingga purata tahunan 20°C. Di atas itu, kekayaan akan merosot.
Ini bermakna banyak spesies marin yang boleh menyesuaikan diri dengan pemanasan global dengan mengalihkan taburan geografi mereka tidak mungkin pupus akibat perubahan iklim.
Walau bagaimanapun, spesies tanah mungkin tidak dapat mengalihkan taburan geografi mereka dengan begitu mudah kerana landskap yang diubah suai oleh bandar, pertanian dan infrastruktur manusia yang lain.
Kesan 20°C ialah penjelasan paling mudah untuk fenomena di atas, termasuk: trend dalam kekayaan spesies dan kepelbagaian genetik dengan suhu; kadar kepupusan dalam rekod fosil; produktiviti biologi; kadar pertumbuhan optimum; dan kadar pemangsaan marin.
Walaupun kerumitan spesies berbilang selular, adalah mengagumkan bahawa kecekapan suhu peringkat selular dicerminkan dalam aspek biodiversiti yang lain.
Tepat mengapa 20°C adalah penting dan cekap tenaga untuk proses selular mungkin disebabkan oleh sifat molekul air yang dikaitkan dengan sel. Sifat-sifat ini juga mungkin sebab ~42°C nampaknya had mutlak untuk kebanyakan spesies.
Kesedaran yang lebih tinggi tentang kesan 20°C ini boleh membawa kepada pandangan baharu tentang cara suhu mengawal proses ekosistem, kelimpahan dan pengedaran spesies serta evolusi hidupan.
Mark John Costello, Profesor, Fakulti Biosains dan Akuakultur, Universiti Nord and Ross Corkrey, Penyelidik Kanan Adjung dalam Biostatistik, Universiti Tasmania
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku tentang Persekitaran daripada senarai Penjual Terbaik Amazon
"Musim Bunga Senyap"
oleh Rachel Carson
Buku klasik ini merupakan mercu tanda dalam sejarah alam sekitar, menarik perhatian kepada kesan berbahaya racun perosak dan kesannya terhadap alam semula jadi. Kerja Carson membantu memberi inspirasi kepada pergerakan alam sekitar moden dan kekal relevan hari ini, sambil kami terus bergelut dengan cabaran kesihatan alam sekitar.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Bumi Tidak Boleh Didiami: Kehidupan Selepas Pemanasan"
oleh David Wallace-Wells
Dalam buku ini, David Wallace-Wells menawarkan amaran keras tentang kesan buruk perubahan iklim dan keperluan mendesak untuk menangani krisis global ini. Buku ini menggunakan penyelidikan saintifik dan contoh dunia nyata untuk memberikan pandangan yang serius tentang masa depan yang kita hadapi jika kita gagal mengambil tindakan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Kehidupan Tersembunyi Pokok: Apa Yang Mereka Rasa, Bagaimana Mereka Berkomunikasi? Penemuan dari Dunia Rahsia"
oleh Peter Wohlleben
Dalam buku ini, Peter Wohlleben meneroka dunia pokok yang menarik dan peranannya dalam ekosistem. Buku ini menggunakan penyelidikan saintifik dan pengalaman Wohlleben sendiri sebagai ahli hutan untuk menawarkan pandangan tentang cara kompleks pokok berinteraksi antara satu sama lain dan dunia semula jadi.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Rumah Kami Terbakar: Pemandangan Keluarga dan Planet Dalam Krisis"
oleh Greta Thunberg, Svante Thunberg, dan Malena Ernman
Dalam buku ini, aktivis iklim Greta Thunberg dan keluarganya menawarkan akaun peribadi tentang perjalanan mereka untuk meningkatkan kesedaran tentang keperluan mendesak untuk menangani perubahan iklim. Buku ini menyediakan akaun yang kuat dan mengharukan tentang cabaran yang kita hadapi dan keperluan untuk bertindak.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
"Kepupusan Keenam: Sejarah Tidak Semulajadi"
oleh Elizabeth Kolbert
Dalam buku ini, Elizabeth Kolbert meneroka kepupusan besar-besaran berterusan spesies yang disebabkan oleh aktiviti manusia, menggunakan penyelidikan saintifik dan contoh dunia nyata untuk memberikan pandangan yang mendalam tentang kesan aktiviti manusia terhadap alam semula jadi. Buku ini menawarkan seruan tindakan yang menarik untuk melindungi kepelbagaian hidupan di Bumi.
