دانشمندان دمای بهینه برای زندگی روی زمین را شناسایی کردند

بسیاری از گونه‌های موجودات می‌توانند در دماهای بسیار سردتر یا گرم‌تر زندگی کنند، اما تحقیقات منتشر شده نشان داده‌اند که محدوده حرارتی حیوانات، گیاهان و میکروب‌هایی که در هوا و آب زندگی می‌کنند، در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد همپوشانی دارند. اما آیا این امر تصادفی است؟

برای همه گونه‌ها، رابطه با دما یک منحنی نامتقارن است. این بدان معناست که فرآیندهای بیولوژیکی مطابق با دما افزایش می‌یابند، سپس به حداکثر رسیده و پس از گرم شدن بیش از حد، به سرعت کاهش می‌یابند.
 

فرآیندهای بیولوژیکی و تنوع زیستی

محققین سرعت رشد میکروب‌ها و موجودات چندسلولی را مدل‌سازی کردند و دریافتند که پایدارترین دما برای فرآیندهای بیولوژیکی ۲۰ درجه سانتی‌گراد است. این “Corkrey model” (مدل کورکری) بر اساس مطالعات دیگر ساخته شده است که نشان می‌دهد دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد پایدارترین دما برای مولکول‌های بیولوژیکی است. 

مثال‌های مختلفی نشان می‌دهد که دمای بالاتر از حدود ۲۰ درجه سانتی‌گراد باعث کاهش رشد گونه‌های متعدد مانند پلانکتون‌ها، بی‌مهرگان و نرم‌تنان می‌شود، حتی انقراض فسیل ها نیز در دمای بالای ۲۰ درجه افزایش می‌یابد.
 

افزایش غنای گونه‌ای

دامنه دمایی که ماهی‌های صخره‌ای و بی‌مهرگان در آن زندگی می‌کنند، در میان گونه‌هایی که پراکندگی جغرافیایی آنها روی 20 درجه سانتی‌گراد متمرکز است، کمتر است. همین اثر در میکروب‌ها نیز دیده می‌شود.

در حالی که بسیاری از گونه‌ها برای زندگی در دماهای گرم‌تر و سردتر تکامل یافته‌اند، اکثر گونه ها در دمای 20 درجه سانتیگراد زندگی می‌کنند. همچنین، انقراض‌ها در سوابق فسیلی – از جمله اسفنج‌ها، نرم‌تنان، ستاره‌های دریایی و خارپشت‌های دریایی، کرم‌ها و سخت پوستان – در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد کمتر بوده است.

مدل ریاضی Corkrey پیش‌بینی می‌کند که وسعت حرارتی باید به حداقل برسد و فرآیندهای بیولوژیکی باید در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد پایدارتر و کارآمدتر باشند. طبق این اصل، باید تنوع و غنای گونه‌ای باکتری‌ها، گیاهان، چندسلولی‌ها ، به حداکثر رسانده شود. بنابراین این مدل یک توضیح نظری برای این “اثر ۲۰ درجه سانتیگراد” ارائه می‌دهد.
 

پیش بینی اثرات تغییرات آب و هوا

این یافته‌ها همچنین به محدودیت‌های اساسی دلالت دارد که توانایی گونه‌های گرمسیری را برای سازگاری با دماهای بالاتر به خطر می اندازد. تا زمانی که گونه‌های مختلف بتوانند محدوده خود را تغییر دهند تا با گرمایش جهانی سازگار شوند، اثر ۲۰ درجه سانتی گراد به این معنی است که افزایش غنای گونه‌ها تا میانگین۲۰ 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 زیرساخت‌های انسانی تغییر دهند.

علیرغم پیچیدگی گونه‌های چند سلولی، بازده دمای سطح سلولی در جنبه‌های دیگر تنوع زیستی، منعکس می‌شود. اینکه چرا دمای ۲۰ درجه سانتی گراد برای فرآیندهای سلولی محوری و کارآمد است، ممکن است به دلیل خواص مولکولی آب مرتبط با سلول‌ها باشد. این خصوصیات همچنین ممکن است دلیلی باشد که دمای ۴۲ درجه سانتیگراد برای اکثر گونه‌ها حد مطلق باشد.

آگاهی بیشتر از  تأثیر دمای ۲۰ درجه سانتیگراد ممکن است به بینش جدیدی در مورد چگونگی کنترل دما، فرآیندهای اکوسیستم، فراوانی و توزیع گونه‌ها و تکامل حیات منجر شود.