지구상에서 생명체가 살기에 최적의 온도에 대해 궁금한 적이 있나요? 인간에게는 20°C가 편안합니다. 더 따뜻해지면 우리는 덜 효율적으로 일하다 열을 방출하려면 에너지가 필요하기 때문입니다.
우리는 많은 종들이 인간보다 훨씬 더 춥거나 더 따뜻한 온도에서 살 수 있다는 것을 알고 있습니다. 하지만 우리의 체계적인 검토 발표된 연구에 따르면 공기와 물 속에 사는 동물, 식물, 미생물의 열 범위가 20°C에서 겹치는 것으로 나타났습니다. 이것이 우연의 일치일까요?
모든 종의 경우 온도와의 관계는 비대칭 종 모양 곡선입니다. 이는 생물학적 과정을 의미합니다. 온도에 따라 증가, 최대에 도달한 다음 너무 뜨거워지면 급격히 감소합니다.
최근 뉴질랜드 연구 그룹은 해양 생물의 수를 발견했습니다. 적도에 정점에 도달하지 않았다, 일반적으로 가정되는 것처럼. 오히려 그 숫자는 줄어들었고, 아열대 지방에서는 최고치를 기록했습니다.
추적 조사 연구 이는 약 20,000년 전 마지막 빙하기 이후로 이러한 딥이 점점 더 깊어지고 있음을 보여줍니다. 그리고 지구 해양 온난화로 인해 더 빠르게 심화되고 있습니다.
연평균 기온을 기준으로 종 수를 표시한 결과 20°C 이상에서 감소한 것으로 나타났습니다. 두 번째 우연?
생물학적 과정과 생물다양성
태즈메이니아에서의 연구 성장률을 모델링했습니다. 미생물과 다세포 유기체의 생물학적 과정에서 가장 안정적인 온도도 20°C라는 사실을 발견했습니다.
이 "Corkrey 모델"은 다음을 기반으로 합니다. 다른 연구 20°C가 생물학적 분자의 가장 안정적인 온도임을 보여줍니다. 세 번째 우연?
우리는 캐나다, 스코틀랜드, 독일, 홍콩, 대만의 동료들과 협력하여 온도가 생명에 미치는 영향에 대한 일반적인 패턴을 검색했습니다. 놀랍게도 우리는 어디에서나 20°C가 해양 생물뿐만 아니라 다양한 생물 다양성 측정에 있어 중추적인 온도라는 사실을 계속 발견했습니다.
예를 들어 약 20°C보다 따뜻한 온도에서는 다양한 중요한 조치가 감소하는 것으로 나타났습니다.
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해양 및 담수종의 낮은 산소 내성
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해양 원양(외해 생활) 및 저서 생물(해저 생활) 조류 생산성 및 미끼에 대한 어류 포식률
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전 세계적으로 원양어류, 플랑크톤, 저서 무척추동물, 화석 연체동물의 풍부한 종 보유
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그리고 유전적 다양성.
화석 기록에 따르면 온도가 20°C를 초과하면 멸종이 증가했습니다.
종 풍부도 증가
전 세계적으로 산호초 어류와 무척추동물이 서식하는 온도 범위는 20°C를 중심으로 지리적 분포가 있는 종 중에서 가장 좁습니다. 동일한 효과가 미생물에서도 나타납니다.
많은 종들이 더 따뜻하고 추운 온도에서 살도록 진화했지만 대부분의 종은 20°C에서 삽니다. 또한 해면동물, 램프 껍질, 연체동물, 바다 매트를 포함한 화석 기록의 멸종(선식동물), 불가사리와 성게, 벌레와 갑각류는 20°C에서 더 낮았습니다.
종들이 20°C 이상 및 이하의 온도에서 살도록 진화함에 따라 이들의 열적 지위는 더욱 넓어집니다. 이는 대부분이 더 덥거나 추운 곳에 거주하더라도 20°C에서도 여전히 살 수 있음을 의미합니다.
수학적 Corkrey 모델은 20°C에서 열폭이 최소화되고 생물학적 과정이 가장 안정적이고 효율적이라고 예측합니다. 결과적으로 이는 박테리아에서 다세포 식물 및 동물에 이르기까지 모든 생명 영역에서 종의 풍부함을 극대화해야 합니다. 따라서 모델은 이 "20°C 효과"에 대한 이론적 설명을 제공합니다.
기후 변화의 영향 예측
생명체가 20°C 주변에 집중되어 있는 것처럼 보인다는 것은 열대 종의 더 높은 온도에 적응하는 능력을 손상시키는 근본적인 제약을 의미합니다.
종이 지구 온난화에 적응하기 위해 범위를 이동할 수 있는 한, 20°C 효과는 종 풍부도가 연간 평균 20°C까지 지역적으로 증가한다는 것을 의미합니다. 그 이상에서는 풍요가 감소할 것입니다.
이는 지리적 분포를 이동하여 지구 온난화에 적응할 수 있는 많은 해양 생물이 기후 변화로 인해 멸종될 가능성이 낮다는 것을 의미합니다.
그러나 토지 종은 도시, 농업 및 기타 인간 기반 시설에 의해 변경된 풍경으로 인해 지리적 분포를 그렇게 쉽게 이동하지 못할 수도 있습니다.
20°C 효과는 다음을 포함하여 위 현상에 대한 가장 간단한 설명입니다. 온도에 따른 종 풍부도 및 유전적 다양성의 추세; 화석 기록의 멸종률; 생물학적 생산성; 최적의 성장률; 해양 포식률.
다세포 종의 복잡성에도 불구하고 세포 수준의 온도 효율성이 생물 다양성의 다른 측면에 반영된다는 것은 놀랍습니다.
20°C가 세포 과정에 중추적이고 에너지 효율적인 이유는 세포와 관련된 물의 분자 특성 때문일 수 있습니다. 이러한 특성은 또한 ~42°C가 대부분의 종에 대한 절대 한계로 보이는 이유일 수 있습니다.
이러한 20°C 효과에 대한 더 큰 인식은 온도가 생태계 과정, 종의 풍부함과 분포, 생명의 진화를 어떻게 제어하는지에 대한 새로운 통찰력으로 이어질 수 있습니다.
마크 존 코스텔로, 생명과학 및 양식학부 교수, 노스 대학교 과 로스 코크리, 생물통계학 선임연구원, 태즈 메이 니아 대학
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