Você já se perguntou sobre a temperatura ideal para a vida na Terra? Para os humanos, 20°C é confortável. Qualquer calor e nós trabalhar com menos eficiência porque a liberação de calor requer energia.
Sabemos que muitas espécies podem viver em temperaturas muito mais frias ou mais quentes que os humanos. Mas o nosso revisão sistemática de pesquisas publicadas descobriram que as faixas térmicas de animais, plantas e micróbios que vivem no ar e na água se sobrepõem a 20°C. Isso poderia ser uma coincidência?
Para todas as espécies, a relação com a temperatura é uma curva assimétrica em forma de sino. Isso significa processos biológicos aumento de acordo com a temperatura, atinge o máximo e diminui rapidamente quando fica muito quente.
Recentemente, um grupo de pesquisa da Nova Zelândia notou o número de espécies marinhas não atingiu o pico no equador, como tem sido comumente assumido. Em vez disso, o número caiu, com picos nas regiões subtropicais.
Follow-up caso mostraram que esta queda tem se tornado mais profunda desde a última era glacial, há cerca de 20,000 anos. E tem se aprofundado mais rapidamente devido ao aquecimento global dos oceanos.
Quando o número de espécies foi plotado em relação à temperatura média anual, houve um declínio acima de 20°C. Uma segunda coincidência?
Processos biológicos e biodiversidade
Pesquisa na Tasmânia modelou as taxas de crescimento de micróbios e organismos multicelulares e descobriu que a temperatura mais estável para os seus processos biológicos também era de 20°C.
Este “modelo Corkrey” construído sobre outros estudos mostrar que 20°C era a temperatura mais estável para moléculas biológicas. Uma terceira coincidência?
Juntámo-nos a colegas do Canadá, Escócia, Alemanha, Hong Kong e Taiwan para procurar padrões gerais sobre como a temperatura afecta a vida. Para nossa surpresa, para onde quer que olhássemos, continuávamos a descobrir que, de facto, 20°C é uma temperatura crucial para muitas medidas de biodiversidade, e não apenas para espécies marinhas.
Os exemplos mostram que temperaturas superiores a cerca de 20°C resultam em reduções em várias medidas cruciais:
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tolerância das espécies marinhas e de água doce ao baixo teor de oxigênio
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produtividade de algas pelágicas marinhas (vida em águas abertas) e bentônicas (vida no fundo do mar) e taxas de predação de peixes em iscas
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riqueza global de espécies em peixes pelágicos, plâncton, invertebrados bentônicos e moluscos fósseis
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e diversidade genética.
Também houve aumento de extinções no registro fóssil quando as temperaturas ultrapassaram 20°C.
Maior riqueza de espécies
Globalmente, a faixa de temperaturas em que vivem os peixes e invertebrados de recife é mais estreita entre as espécies cujas distribuições geográficas se centram em 20°C. O mesmo efeito é observado em micróbios.
Embora muitas espécies tenham evoluído para viver em temperaturas mais quentes e mais frias, a maioria das espécies vive a 20°C. Além disso, extinções no registro fóssil – incluindo esponjas, conchas de lâmpadas, moluscos, esteiras marinhas (briozoários), estrelas-do-mar e ouriços-do-mar, minhocas e crustáceos – foram mais baixas a 20°C.
À medida que as espécies evoluem para viver a temperaturas acima e abaixo de 20°C, o seu nicho térmico torna-se mais amplo. Isto significa que a maioria ainda pode viver a 20°C, mesmo que habitem locais mais quentes ou mais frios.
O modelo matemático de Corkrey prevê que a amplitude térmica deve ser minimizada e os processos biológicos mais estáveis e eficientes, a 20°C. Por sua vez, isto deverá maximizar a riqueza de espécies em todos os domínios da vida, desde bactérias até plantas e animais multicelulares. O modelo fornece, portanto, uma explicação teórica para este “efeito 20°C”.
Prevendo os efeitos das mudanças climáticas
O facto de a vida parecer centrada em torno dos 20°C implica restrições fundamentais que comprometem a capacidade das espécies tropicais de se adaptarem a temperaturas mais elevadas.
Desde que as espécies possam mudar a sua distribuição para se adaptarem ao aquecimento global, o efeito de 20°C significa que haverá aumentos locais na riqueza de espécies até uma média anual de 20°C. Acima disso, a riqueza diminuirá.
Isto significa que é pouco provável que muitas espécies marinhas que conseguem adaptar-se ao aquecimento global, alterando a sua distribuição geográfica, sejam extintas devido às alterações climáticas.
No entanto, as espécies terrestres podem não ser capazes de mudar as suas distribuições geográficas tão facilmente devido às paisagens modificadas pelas cidades, pela agricultura e por outras infra-estruturas humanas.
O efeito 20°C é a explicação mais simples para os fenómenos acima, incluindo: tendências na riqueza de espécies e diversidade genética com a temperatura; taxas de extinção no registo fóssil; produtividade biológica; taxa de crescimento ideal; e taxas de predação marinha.
Apesar da complexidade das espécies multicelulares, é notável que as eficiências de temperatura a nível celular se reflitam nesses outros aspectos da biodiversidade.
Exatamente por que 20°C é fundamental e energeticamente eficiente para processos celulares pode ser devido às propriedades moleculares da água associadas às células. Estas propriedades também podem ser a razão pela qual ~42°C parece ser um limite absoluto para a maioria das espécies.
Uma maior consciência deste efeito de 20°C pode levar a novos conhecimentos sobre como a temperatura controla os processos dos ecossistemas, a abundância e distribuição das espécies e a evolução da vida.
Marco John Costello, Professor, Faculdade de Biociências e Aquicultura, Universidade do Norte e Ross Corkrey, Pesquisador Sênior Adjunto em Bioestatística, Universidade de Tasmânia
Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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