Bilim adamları dünyadaki tüm yaşam için ideal sıcaklığı keşfetti

Dünya üzerinde yaşam için en uygun sıcaklık ne olabilir dersiniz? İnsanlar için, 20°C rahat bir sıcaklık olarak kabul edilir. Daha sıcak bir ortamda verimlilik azalır çünkü vücut ısısını korumak için enerji harcanır.

Çok sayıda türün insanlardan çok daha soğuk veya sıcak ortamlarda yaşayabildiği biliniyor. Ancak yapılan yayınlanmış araştırmaların sistematik bir incelemesi, hayvanlar, bitkiler ve mikropların yaşam aralıklarının hava ve su ortamlarında 20°C’de örtüştüğünü buldu. Bu tesadüf olabilir mi?

Tüm türler için, sıcaklıkla ilişkisi asimetrik bir çan eğrisi şeklinde. Bu, biyolojik süreçlerin sıcaklıkla arttığını, bir maksimuma ulaştığını ve sonra da sıcaklık arttıkça hızla azaldığını gösterir.

Yakın zamanda, Yeni Zelanda’daki bir araştırma grubu, deniz türlerinin sayısının ekvator civarında zirve yapmadığını fark etti. Bunun yerine, sayının dip yaptığı ve zirvelerin subtropik bölgelerde olduğu görüldü.

Yapılan takip çalışmaları, bu düşüşün son buzul çağı olan yaklaşık 20.000 yıl öncesinden bu yana derinleştiğini ve küresel okyanus ısınması nedeniyle daha hızlı derinleşmeye devam ettiğini ortaya koydu.

Tür sayısı, yıllık ortalama sıcaklıkla karşılaştırıldığında, 20°C’nin üzerinde bir azalma gösterdi. Bu da bir tesadüf mü?

Biyo çeşitlilik ve biyolojik süreçler

Tazmanya’daki bir araştırma, mikropların ve çok hücreli organizmaların büyüme oranlarını modelledi ve biyolojik süreçlerinin en istikrarlı olduğu sıcaklığın yine 20°C olduğunu buldu.

Bu “Corkrey modeli”, biyolojik moleküller için 20°C’nin en istikrarlı sıcaklık olduğunu gösteren diğer çalışmalara dayanıyordu. Bu da bir tesadüf mü?

Kanada, İskoçya, Almanya, Hong Kong ve Tayvan’daki bilim adamları bir araya gelerek, sıcaklığın yaşamı nasıl etkilediği konusunda genel düzenekler aramaya karar verdiler. Şaşırtıcı bir şekilde, baktıkları her yerde, gerçekten de, biyo çeşitliliğin birçok ölçüsü için 20°C’nin hayati bir sıcaklık olduğunu keşfettiler, ve bu yalnızca deniz türleri için değil, diğer türler için de geçerliydi.

Örnekler, 20°C’nin üzerindeki sıcaklıkların çeşitli önemli ölçülerde azalmalara neden olduğunu gösteriyor:

• Deniz ve tatlı su türlerinin düşük oksijen toleransı
• Deniz pelajik (açık su yaşamı) ve bentik (deniz tabanı yaşamı) alg üretkenliği ve yem avlama oranları
• Pelajik balıkların, planktonun, bentik omurgasızların ve fosil yumuşakçaların küresel tür zenginliği
• Genetik çeşitlilik.

Sıcaklıkla birlikte artan yok olma oranları da görülmüştür.

Genişleyen biyo çeşitlilik

Dünya çapında, mercan balıkları ve omurgasızların yaşadığı sıcaklık aralığı, coğrafi dağılımları 20°C civarında olan türler arasında en dar olanlardır. Aynı etki mikroplarda da görülür.

Çoğu tür, daha sıcak ve daha soğuk sıcaklıklarda yaşamak için evrim geçirmiştir, ancak çoğu tür 20°C’de yaşar. Ayrıca, 20°C’de deniz süngerleri, lamba kabukları, yumuşakçalar, deniz matları (briyozolar), yıldız balıkları ve deniz kestaneleri, solucanlar ve kabuklular da dahil olmak üzere fosil kayıtlarında yok olma oranları daha düşüktür.

Türler, 20°C’nin üzerinde ve altında yaşamak için evrim geçirdikçe, termal nişleri genişler. Bu, 20°C’de yaşayabilen ve daha sıcak veya daha soğuk yerlerde yaşayan türlerin çoğunun hala 20°C’de yaşayabileceği anlamına gelir.

Matematiksel Corkrey modeli, termal genişliğin en aza indirilmesi gerektiğini ve biyolojik süreçlerin en istikrarlı ve verimli olduğu 20°C’de olduğunu öngörüyor. Bunun sonucunda, bakterilerden çok hücreli bitkilere ve hayvanlara kadar tüm yaşam alanlarında tür zenginliği maksimize edilir. Model, bu “20°C etkisi” için teorik bir açıklama sunar.

İklim Değişikliğinin Etkilerini Öngörmek

Hayatın temelinde 20°C’nin olması, tropikal türlerin daha yüksek sıcaklıklara adapte olma yeteneklerini tehlikeye sokan temel kısıtlamaları ima ediyor.

Türler, küresel ısınmaya adapte olmak için aralıklarını değiştirebiliyorsa, 20°C etkisi, yıllık ortalaması 20°C’ye kadar yerel olarak tür çeşitliliğinde artışlara neden olacak. Bu sıcaklığın üstünde, çeşitlilik azalacak.

Bu durum, coğrafi dağılımlarını değiştirerek küresel ısınmaya uyum sağlayabilen birçok deniz türünün, iklim değişikliği nedeniyle soyu tükenme tehlikesi altında olmadığı anlamına gelir.

Ancak, kentler, tarım ve diğer insan altyapıları tarafından modifiye edilen manzara nedeniyle kara türlerinin coğrafi dağılımlarını o kadar kolay değiştiremeyebilecekleri bir gerçektir.

20°C etkisi, tür çeşitliliği ve genetik çeşitlilikteki eğilimlerle birlikte sıcaklık; fosil kayıtlarında soy tükenme oranları; biyolojik üretkenlik; optimal büyüme hızı; ve deniz avcılığı oranları gibi yukarıdaki fenomenlerin en basit açıklamasıdır.

Çok hücreli türlerin karmaşıklığına rağmen, hücresel düzeydeki sıcaklık verimliliklerinin, biyolojik çeşitliliğin diğer yönlerinde yansıtılması dikkat çekicidir.

Tam olarak neden 20°C’nin hücresel süreçler için belirleyici ve enerji verimli olduğu ve neden ~42°C’nin çoğu tür için mutlak bir sınır gibi göründüğü, hücrelerle ilişkilendirilen suyun moleküler özelliklerinden kaynaklanabilir.

Bu 20°C etkisinin daha iyi anlaşılması, sıcaklığın ekosistem süreçlerini, türlerin bolluğunu ve dağılımını, ve yaşamın evrimini nasıl kontrol ettiğine dair yeni ön görülere yol açabilir.