Что мы теперь знаем о влиянии температуры на живые организмы?
Ученые представили результаты масштабного исследования, которое объединило более 2500 различных кривых термической производительности. Анализ охватил огромное разнообразие видов – от микроорганизмов и растений до пресмыкающихся, рыб и насекомых. Результат оказался неожиданным: несмотря на миллиарды лет эволюции и многообразие форм жизни, все организмы остаются в пределах одного базового правила реагирования на температуру, пишет 24 Канал со ссылкой на SciTechDaily.
Смотрите также Новый вид гигантских анаконд нашли в Амазонии во время съемок фильма с Уиллом Смитом
Универсальная термическая кривая показывает четкий паттерн: когда организм нагревается, его производительность постепенно возрастает до оптимальной точки, где достигает максимума. После превышения этого оптимума показатели резко снижаются. Такая стремительная деградация при перегреве создает серьезные риски, включая физиологический сбой или гибель.
Эндрю Джексон, профессор зоологии в школе естественных наук Тринити-колледжа и соавтор исследования, объясняет, что форма кривой остается очень похожей для тысяч видов и почти всех групп жизни. В то же время разные виды имеют очень разные оптимальные температуры – от 5 до 100 градусов Цельсия. Производительность также может существенно отличаться в зависимости от показателя, который измеряется, и самого вида.
Это привело к появлению бесчисленного количества вариаций моделей для объяснения различий. Однако новое исследование демонстрирует, что все различные кривые на самом деле является одной и той же кривой, только растянутой и смещенной в различных температурных диапазонах. Более того, ученые показали, что оптимальная температура и критическая максимальная температура, при которой наступает гибель, неразрывно связаны между собой.
В итоге оказывается, что все температурные кривые на самом деле являются одной и той же кривой, но с учетом индивидуальных температур: смотрите видео
Независимо от вида, организм неизбежно имеет более узкий температурный диапазон жизнеспособности после того, как температура превышает оптимум. Это фундаментальное ограничение означает, что эволюция может лишь смещать кривую в температурном спектре, но не может изменить ее базовую форму.
Николас Пейн, старший автор исследования из школы естественных наук Тринити-колледжа, отмечает, что паттерн действует для видов во всех основных группах, которые разделились в течение миллиардов лет эволюции. Несмотря на богатое разнообразие жизни, исследование показывает, что практически все формы жизни остаются поразительно ограниченными этим правилом влияния температуры на их функциональность. Наибольшее, чего достигла эволюция – это перемещение кривой в температурном диапазоне, но жизнь не нашла способа отклониться от этой конкретной формы термической производительности.
Биологическая производительность всего дерева жизни сводится к универсальной кривой тепловой производительности (UTPC). Показано примерно 30 000 измерений производительности, полученных из семи царств, 39 типов и 2710 экспериментов. Производительность представлена различными показателями, включая метаболизм, индивидуальный рост, интенсивность поиска пищи, добровольную активность и рост популяции / Фото Николаса Пейна и Эндрю Джексона
Что это нам дает на практике?
Открытие имеет важное значение для понимания адаптации к глобальным климатическим изменениям. Исследование, опубликовано в журнале PNAS, свидетельствует, что виды могут иметь меньшую гибкость для приспособления к изменению климата, чем считалось ранее, особенно учитывая продолжение роста температур в большинстве регионов планеты.
Ученые также обнаружили теоретическую основу для прогнозирования, что производительность теплолюбивых организмов будет более чувствительной к температурным колебаниям и менее толерантной к ним. Это критически важное соображение в контексте климатических изменений, поскольку многие экосистемы могут столкнуться с непредсказуемыми последствиями потепления.
Что дальше?
Следующим шагом исследователи планируют использовать эту модель как своеобразный эталон для поиска видов или систем, которые, возможно, хоть немного отклоняются от выявленного паттерна. Если такие найдутся, ученые стремятся выяснить, почему и как им это удается – особенно учитывая прогнозы относительно дальнейшего потепления климата в ближайшие десятилетия.