Какая температура является наиболее оптимальной для жизни на Земле

Для человека, например, вполне комфортной является температура в 20-22 градуса по Цельсию. Чуть теплее – и мы работаем менее эффективно, ведь для отвода тепла нужна дополнительная энергия. Более того, ученые говорят, что для всех видов зависимость от температуры имеет вид асимметричной кривой, похожей на колокол: биологические процессы растут до определенной температуры, достигают максимума, а затем стремительно снижаются, когда становится слишком жарко. Многие виды животных могут вполне комфортно жить при значительно более низких или более высоких температурах, чем человек, но ученые нашли один конкретный градус, который перекрывает возможные температурные диапазоны существования всех животных, растений и микробов, которые живут на суше, в воздухе и воде. Может ли это быть совпадением?

Смотрите также Как крупные морские млекопитающие спят под водой

Самая комфортная температура

Недавно новозеландская исследовательская группа заметила, что количество морских видов не достигает пика на экваторе, как обычно считалось. Наоборот, их количество уменьшается, достигая пика еще в субтропиках. Дальнейшие исследования показали, что это падение количества живых существ становилось все глубже со времени последнего ледникового периода около 20 000 лет назад. И оно обостряется из-за глобального потепления океана. Когда виды живых существ изобразили на графике относительно среднегодовой температуры, то оказалось, что их количество снизилось после порога в 20 градусов по Цельсию.

Исследования в Тасмании смоделировали скорость роста микробов и многоклеточных организмов и обнаружили, что самая стабильная температура для их биологических процессов также составляет 20 градусов. Эта модель в свою очередь строилась на основе других исследований, которые показали, что 20 градусов является самой стабильной температурой для биологических молекул.

Ученые из Канады, Шотландии, Германии, Гонконга и Тайваня обратили внимание на эти "совпадения" и решили исследовать этот вопрос подробнее, чтобы найти общие закономерности влияния температуры на жизнь. Они говорят: "К нашему удивлению, куда бы мы ни посмотрели, продолжали видеть, что 20 градусов по Цельсию является ключевой температурой для многих показателей биоразнообразия, и не только для морских видов".

Примеры показывают, что температура, выше 20 градусов, приводит к снижению различных важных показателей:

• Толерантность морских и пресноводных видов к низкому содержанию кислорода.
• Продуктивность морских пелагических (живущих в открытой воде) и бентосных (живущих на морском дне) водорослей и уровень реакции рыбы на наживку.
• Глобальное видовое богатство пелагических рыб, планктона, придонных беспозвоночных и ископаемых моллюсков.
• Генетическое разнообразие.

Что интересно, в ископаемом мире также наблюдалось увеличение количества вымираний, когда температура превышала 20 градусов.

Во всем мире диапазон температур, при которых живут рифовые рыбы и беспозвоночные, является самым узким среди видов, чье географическое распространение сосредоточено на отметке 20 градусов. Тот же эффект наблюдается и у микробов.

Хотя многие виды эволюционировали, чтобы жить при более теплых и холодных температурах, большинство видов спокойно живут при 20 градусах. Кроме того, темпы вымирания ископаемых видов, в частности губок, ламповых раковин, моллюсков, морских ковриков (мшанки), морских звезд и морских ежей, червей и ракообразных, были меньше при 20 градусах.

По мере того как виды эволюционируют и приспосабливаются к жизни при температурах выше и ниже 20 градусов, их температурная ниша расширяется. Это означает, что большинство видов все еще могут жить при 20 градусах, даже если они обитают в более жарких или холодных местах.

Математическая модель предусматривает, что при температуре 20 градусов тепловой диапазон должен быть минимальным, а биологические процессы наиболее стабильными и эффективными. Это должно максимизировать видовое богатство во всех сферах жизни — от бактерий до многоклеточных растений и животных. Таким образом, модель дает теоретическое объяснение этому "эффекту 20 градусов". Но здесь есть и неприятный вывод: животные и растения, проживающие в теплых регионах планеты, имеют меньшие способности к приспособлению, чем те, кто распространены в более холодных зонах. Тропические виды с меньшей вероятностью адаптируются к более холодной или теплой температуре, чем те, которые всю жизнь провели в широтах, где температура ниже.

Что будет, если поднимется температура

То, что жизнь, кажется, сосредоточена вокруг 20 градусов, означает фундаментальные ограничения, которые ставят под угрозу способность тропических видов адаптироваться к более высоким температурам. Мы знаем много примеров из истории планеты, когда повышение температуры всего на несколько градусов приводило к массовому вымиранию. Более того, мы видим это и сейчас, когда с ускорением потепления ускоряется и темп вымирания видов.

Смотрите также Массовое вымирание видов: ученые говорят, что на земном дереве жизни погибают целые ветви

Пока виды могут менять свои ареалы, чтобы адаптироваться к глобальному потеплению, эффект 20 градусов означает локальное увеличение видового богатства до среднегодового уровня 20 градусов. Выше этой отметки богатство видов будет уменьшаться.

Это означает, что многие морские виды, которые могут приспособиться к глобальному потеплению, изменив свой географический ареал, вряд ли вымрут из-за изменения климата.

Однако наземные виды, возможно, не смогут так легко изменить свое географическое распространение из-за ландшафтов, в том числе и измененных городами, сельским хозяйством и другими человеческими инфраструктурами.

В чем причина

Ученые предполагают, что "идеальность" 20 градусов связана с молекулярными свойствами воды, которая взаимодействует с клетками. Эти свойства также могут быть причиной того, что 42 градуса являются пределом для большинства видов.