คุณเคยสงสัยเกี่ยวกับอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกหรือไม่? สำหรับมนุษย์ อุณหภูมิ 20°C กำลังสบาย อบอุ่นกว่านี้และเรา ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยลง เพราะการปล่อยความร้อนต้องใช้พลังงาน

เรารู้ว่าสัตว์หลายชนิดสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในอุณหภูมิที่เย็นกว่าหรืออุ่นกว่ามนุษย์มาก แต่ของเรา การทบทวนอย่างเป็นระบบ จากงานวิจัยที่ตีพิมพ์พบว่าช่วงความร้อนของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในอากาศและน้ำซ้อนทับกันที่อุณหภูมิ 20°C นี่อาจเป็นเรื่องบังเอิญหรือเปล่า?

สำหรับสัตว์ทุกชนิด ความสัมพันธ์กับอุณหภูมิจะเป็นเส้นโค้งรูประฆังไม่สมมาตร นี่หมายถึงกระบวนการทางชีววิทยา เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิให้ถึงจุดสูงสุด แล้วลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อร้อนเกินไป

เมื่อเร็ว ๆ นี้ กลุ่มวิจัยของนิวซีแลนด์สังเกตเห็นจำนวนชนิดพันธุ์สัตว์ทะเล ไม่ได้ถึงจุดสูงสุดที่เส้นศูนย์สูตรดังที่สมมติกันโดยทั่วไป แต่ตัวเลขกลับลดลงโดยมีจุดสูงสุดในเขตร้อนชื้น

การติดตามผล การศึกษา แสดงให้เห็นว่าการจุ่มนี้ลึกลงไปตั้งแต่ยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายเมื่อประมาณ 20,000 ปีที่แล้ว และลึกลงไปเร็วขึ้นเนื่องจากภาวะโลกร้อนในมหาสมุทร

เมื่อวางแผนจำนวนชนิดเทียบกับอุณหภูมิเฉลี่ยต่อปี อุณหภูมิจะลดลงเกิน 20°C เหตุบังเอิญครั้งที่สอง?

กระบวนการทางชีวภาพและความหลากหลายทางชีวภาพ

การวิจัยในรัฐแทสเมเนีย จำลองอัตราการเติบโต ของจุลินทรีย์และสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ และพบว่าอุณหภูมิที่เสถียรที่สุดสำหรับกระบวนการทางชีวภาพคือ 20°C เช่นกัน

“โมเดล Corkrey” นี้สร้างขึ้นบน การศึกษาอื่น ๆ การแสดงอุณหภูมิ 20°C เป็นอุณหภูมิที่เสถียรที่สุดสำหรับโมเลกุลทางชีววิทยา เหตุบังเอิญครั้งที่สาม?

เราร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจากแคนาดา สกอตแลนด์ เยอรมนี ฮ่องกง และไต้หวัน เพื่อค้นหารูปแบบทั่วไปว่าอุณหภูมิส่งผลต่อชีวิตอย่างไร เราต้องประหลาดใจเมื่อมองดูทุกที่ เราพบว่าอุณหภูมิ 20°C เป็นอุณหภูมิที่สำคัญสำหรับการวัดความหลากหลายทางชีวภาพหลายๆ แบบ และไม่เพียงแต่สำหรับสัตว์ทะเลเท่านั้น

ตัวอย่างแสดงอุณหภูมิที่อุ่นกว่าประมาณ 20°C ส่งผลให้มาตรการสำคัญต่างๆ ลดลง:

• ความทนทานต่อออกซิเจนต่ำของสัตว์ทะเลและน้ำจืด

• ผลผลิตสาหร่ายทะเล (สิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำเปิด) และสัตว์หน้าดิน (สัตว์ก้นทะเล) และอัตราการล่าปลาด้วยเหยื่อ

• ความอุดมสมบูรณ์ของสายพันธุ์ทั่วโลกในปลาทะเล แพลงก์ตอน สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหน้าดิน และฟอสซิลหอย

• และความหลากหลายทางพันธุกรรม

นอกจากนี้ ยังมีการสูญพันธุ์ที่เพิ่มขึ้นในบันทึกฟอสซิลเมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 20°C

เพิ่มความสมบูรณ์ของสายพันธุ์

ช่วงอุณหภูมิทั่วโลกที่ปลาในแนวปะการังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอาศัยอยู่นั้นแคบที่สุดในบรรดาสายพันธุ์ที่มีการกระจายทางภูมิศาสตร์โดยมีศูนย์กลางอยู่ที่ 20°C ผลเช่นเดียวกันนี้พบได้ในจุลินทรีย์

แม้ว่าสัตว์หลายชนิดจะวิวัฒนาการมาเพื่ออาศัยอยู่ในอุณหภูมิที่อุ่นขึ้นและเย็นลง แต่สายพันธุ์ส่วนใหญ่จะมีอุณหภูมิอยู่ที่ 20°C นอกจากนี้ การสูญพันธุ์ในบันทึกฟอสซิล ได้แก่ ฟองน้ำ เปลือกหอย หอย เสื่อทะเล (ไบรโอซัว) ปลาดาวและเม่นทะเล หนอน และสัตว์น้ำที่มีเปลือกแข็ง – อุณหภูมิต่ำกว่าที่ 20°C

เมื่อสิ่งมีชีวิตต่างๆ วิวัฒนาการเพื่อมีชีวิตอยู่ที่อุณหภูมิสูงกว่าและต่ำกว่า 20°C ช่องระบายความร้อนของพวกมันก็จะกว้างขึ้น ซึ่งหมายความว่าคนส่วนใหญ่ยังสามารถมีชีวิตอยู่ที่อุณหภูมิ 20°C ได้ แม้ว่าพวกเขาจะอาศัยอยู่ในสถานที่ที่ร้อนกว่าหรือเย็นกว่าก็ตาม

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ Corkrey คาดการณ์ว่าความกว้างของความร้อนควรลดลง และกระบวนการทางชีวภาพมีความเสถียรและมีประสิทธิภาพมากที่สุดที่อุณหภูมิ 20°C ในทางกลับกัน สิ่งนี้ควรเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของสายพันธุ์ให้สูงสุดในทุกขอบเขตของชีวิต ตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงพืชและสัตว์หลายเซลล์ แบบจำลองนี้จึงให้คำอธิบายทางทฤษฎีสำหรับ "ผลกระทบ 20°C" นี้

การทำนายผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ชีวิตนั้นดูเหมือนว่ามีศูนย์กลางอยู่ที่ประมาณ 20°C บ่งบอกถึงข้อจำกัดพื้นฐานที่ส่งผลต่อความสามารถของสิ่งมีชีวิตในเขตร้อนในการปรับตัวให้เข้ากับอุณหภูมิที่สูงขึ้น

ตราบใดที่สายพันธุ์ต่างๆ สามารถเปลี่ยนขอบเขตเพื่อปรับตัวให้เข้ากับภาวะโลกร้อนได้ ผลกระทบที่ 20°C หมายความว่าความสมบูรณ์ของสายพันธุ์ในท้องถิ่นจะเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยสูงสุดที่ 20°C ต่อปี เกินกว่านั้นความร่ำรวยก็จะลดลง

ซึ่งหมายความว่าสัตว์ทะเลหลายชนิดที่สามารถปรับตัวให้เข้ากับภาวะโลกร้อนโดยการเปลี่ยนการกระจายตัวทางภูมิศาสตร์ไม่น่าจะสูญพันธุ์เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

อย่างไรก็ตาม พันธุ์ที่ดินอาจไม่สามารถเปลี่ยนการกระจายทางภูมิศาสตร์ได้อย่างง่ายดาย เนื่องจากภูมิประเทศที่ปรับเปลี่ยนโดยเมือง เกษตรกรรม และโครงสร้างพื้นฐานของมนุษย์อื่นๆ

ผลกระทบของอุณหภูมิ 20°C เป็นคำอธิบายที่ง่ายที่สุดสำหรับปรากฏการณ์ข้างต้น ซึ่งรวมถึง: แนวโน้มความสมบูรณ์ของชนิดพันธุ์และความหลากหลายทางพันธุกรรมตามอุณหภูมิ อัตราการสูญพันธุ์ในบันทึกฟอสซิล ผลผลิตทางชีวภาพ อัตราการเติบโตที่เหมาะสม และอัตราการปล้นสะดมทางทะเล

แม้จะมีความซับซ้อนของสายพันธุ์หลายเซลล์ แต่ก็น่าทึ่งที่ประสิทธิภาพอุณหภูมิระดับเซลล์สะท้อนให้เห็นในด้านอื่น ๆ ของความหลากหลายทางชีวภาพ

สาเหตุที่อุณหภูมิ 20°C เป็นจุดสำคัญและประหยัดพลังงานสำหรับกระบวนการระดับเซลล์อาจเนื่องมาจากคุณสมบัติระดับโมเลกุลของน้ำที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ คุณสมบัติเหล่านี้อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้อุณหภูมิ ~42°C ดูเหมือนเป็นขีดจำกัดที่แน่นอนสำหรับสายพันธุ์ส่วนใหญ่

การตระหนักรู้มากขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบจากอุณหภูมิ 20°C นี้อาจนำไปสู่ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับวิธีการควบคุมอุณหภูมิกระบวนการของระบบนิเวศ ความอุดมสมบูรณ์และการกระจายพันธุ์ และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

มาร์คจอห์นคอสเตลโล, ศาสตราจารย์ คณะชีววิทยาศาสตร์และการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ มหาวิทยาลัยนอร์ด และ รอสส์ คอร์กรีย์, ผู้ช่วยนักวิจัยอาวุโสด้านชีวสถิติ มหาวิทยาลัยแทสเมเนีย

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมจากรายการขายดีของ Amazon

"ฤดูใบไม้ผลิเงียบ"

โดยราเชล คาร์สัน

หนังสือคลาสสิกเล่มนี้เป็นจุดสังเกตในประวัติศาสตร์ของการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ดึงความสนใจไปที่ผลกระทบที่เป็นอันตรายของสารกำจัดศัตรูพืชและผลกระทบต่อโลกธรรมชาติ งานของคาร์สันช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้กับการเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่และยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน ในขณะที่เรายังคงต่อสู้กับความท้าทายด้านสุขอนามัยสิ่งแวดล้อม

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"โลกที่ไม่เอื้ออำนวย: ชีวิตหลังภาวะโลกร้อน"

โดย David Wallace-Wells

ในหนังสือเล่มนี้ David Wallace-Wells นำเสนอคำเตือนที่ชัดเจนเกี่ยวกับผลกระทบร้ายแรงของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความจำเป็นเร่งด่วนในการจัดการกับวิกฤตโลกนี้ หนังสือเล่มนี้ใช้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงเพื่อให้มองเห็นอนาคตที่เราเผชิญหากเราไม่ดำเนินการ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"ชีวิตที่ซ่อนอยู่ของต้นไม้: สิ่งที่พวกเขารู้สึก, วิธีที่พวกเขาสื่อสาร? การค้นพบจากโลกลับ"

โดย Peter Wohlleben

ในหนังสือเล่มนี้ Peter Wohlleben สำรวจโลกอันน่าทึ่งของต้นไม้และบทบาทของพวกมันในระบบนิเวศ หนังสือเล่มนี้ใช้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และประสบการณ์ของ Wohlleben ในฐานะนักป่าไม้ เพื่อนำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการอันซับซ้อนที่ต้นไม้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและกับโลกธรรมชาติ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"บ้านเราติดไฟ: ฉากของครอบครัวและโลกในวิกฤต"

โดย Greta Thunberg, Svante Thunberg และ Malena Ernman

ในหนังสือเล่มนี้ Greta Thunberg นักเคลื่อนไหวด้านสภาพอากาศและครอบครัวของเธอนำเสนอเรื่องราวส่วนตัวเกี่ยวกับการเดินทางของพวกเขาเพื่อสร้างความตระหนักรู้เกี่ยวกับความจำเป็นเร่งด่วนในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หนังสือเล่มนี้ให้เรื่องราวที่ทรงพลังและน่าประทับใจเกี่ยวกับความท้าทายที่เราเผชิญและความจำเป็นในการดำเนินการ

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ

"การสูญพันธุ์ครั้งที่หก: ประวัติศาสตร์ที่ผิดธรรมชาติ"

โดย Elizabeth Kolbert

ในหนังสือเล่มนี้ เอลิซาเบธ คอลเบิร์ตจะสำรวจการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่อย่างต่อเนื่องของสิ่งมีชีวิตที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ โดยใช้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์และตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริงเพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบของกิจกรรมของมนุษย์ที่มีต่อโลกธรรมชาติ หนังสือเล่มนี้นำเสนอคำกระตุ้นการตัดสินใจที่น่าสนใจเพื่อปกป้องความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลก

คลิกเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมหรือสั่งซื้อ