Vous êtes-vous déjà demandé quelle est la température optimale pour la vie sur Terre ? Pour les humains, 20°C est confortable. Plus il fait chaud et nous travailler moins efficacement car libérer de la chaleur nécessite de l’énergie.
Nous savons que de nombreuses espèces peuvent vivre à des températures beaucoup plus froides ou plus chaudes que les humains. Mais notre Revue systématique Des recherches publiées ont révélé que les plages thermiques des animaux, des plantes et des microbes vivant dans l’air et dans l’eau se chevauchent à 20°C. Serait-ce une coïncidence ?
Pour toutes les espèces, la relation avec la température est une courbe asymétrique en forme de cloche. Cela signifie des processus biologiques augmente en fonction de la température, atteint un maximum, puis diminue rapidement lorsqu'il fait trop chaud.
Récemment, un groupe de recherche néo-zélandais a remarqué le nombre d'espèces marines n'a pas culminé à l'équateur, comme on le suppose généralement. Le nombre a plutôt diminué, avec des pics dans les régions subtropicales.
Suivi et le cannabis ont montré que ce creux s'était accentué depuis la dernière période glaciaire, il y a environ 20,000 XNUMX ans. Et cette situation s’est aggravée plus rapidement en raison du réchauffement climatique des océans.
Lorsque le nombre d’espèces a été comparé à la température annuelle moyenne, on a constaté une baisse supérieure à 20°C. Une deuxième coïncidence ?
Processus biologiques et biodiversité
Recherche en Tasmanie modélisé les taux de croissance de microbes et d'organismes multicellulaires et ont découvert que la température la plus stable pour leurs processus biologiques était également de 20°C.
Ce « modèle Corkrey » construit sur d'autres études montrant que 20°C était la température la plus stable pour les molécules biologiques. Une troisième coïncidence ?
Nous avons fait équipe avec des collègues du Canada, d'Écosse, d'Allemagne, de Hong Kong et de Taiwan pour rechercher des tendances générales sur la façon dont la température affecte la vie. À notre grande surprise, partout où nous regardions, nous constations que 20°C est effectivement une température charnière pour de nombreuses mesures de la biodiversité, et pas seulement pour les espèces marines.
Des exemples montrent que des températures supérieures à 20 °C environ entraînent une diminution de diverses mesures cruciales :
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tolérance des espèces marines et d'eau douce à une faible teneur en oxygène
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Productivité des algues marines pélagiques (vivant en eau libre) et benthiques (vivant dans les fonds marins) et taux de prédation des poissons sur les appâts
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richesse mondiale en espèces de poissons pélagiques, de plancton, d'invertébrés benthiques et de mollusques fossiles
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et la diversité génétique.
Les extinctions de fossiles ont également augmenté lorsque les températures dépassaient 20°C.
Richesse spécifique accrue
À l’échelle mondiale, la plage de températures dans laquelle vivent les poissons et les invertébrés des récifs est la plus étroite parmi les espèces dont la répartition géographique est centrée sur 20°C. Le même effet est observé chez les microbes.
Alors que de nombreuses espèces ont évolué pour vivre à des températures plus chaudes et plus froides, la plupart des espèces vivent à 20°C. En outre, les extinctions dans les archives fossiles – notamment les éponges, les coquilles de lampes, les mollusques, les tapis marins (bryozoaires), les étoiles de mer et les oursins, les vers et les crustacés – étaient plus faibles à 20°C.
À mesure que les espèces évoluent pour vivre à des températures supérieures et inférieures à 20°C, leur niche thermique s’élargit. Cela signifie que la plupart peuvent encore vivre à 20°C même s’ils habitent des endroits plus chauds ou plus froids.
Le modèle mathématique de Corkrey prédit que l'ampleur thermique devrait être minimisée et les processus biologiques plus stables et efficaces, à 20°C. En retour, cela devrait maximiser la richesse en espèces dans tous les domaines de la vie, des bactéries aux plantes et animaux multicellulaires. Le modèle apporte donc une explication théorique à cet « effet 20°C ».
Prédire les effets du changement climatique
Que la vie semble centrée autour de 20°C implique des contraintes fondamentales qui compromettent la capacité des espèces tropicales à s'adapter à des températures plus élevées.
Tant que les espèces peuvent déplacer leur aire de répartition pour s’adapter au réchauffement climatique, l’effet 20°C signifie qu’il y aura une augmentation locale de la richesse spécifique jusqu’à une moyenne annuelle de 20°C. Au-delà, la richesse diminuera.
Cela signifie que les nombreuses espèces marines capables de s’adapter au réchauffement climatique en modifiant leur répartition géographique ne risquent pas de disparaître à cause du changement climatique.
Cependant, les espèces terrestres ne seront peut-être pas en mesure de modifier aussi facilement leur répartition géographique en raison des paysages modifiés par les villes, l’agriculture et d’autres infrastructures humaines.
L'effet de 20 °C est l'explication la plus simple des phénomènes ci-dessus, notamment : les tendances de la richesse spécifique et de la diversité génétique avec la température ; les taux d'extinction dans les archives fossiles ; productivité biologique; taux de croissance optimal; et les taux de prédation marine.
Malgré la complexité des espèces multicellulaires, il est remarquable que les efficacités thermiques au niveau cellulaire se reflètent dans ces autres aspects de la biodiversité.
La raison exacte pour laquelle 20 °C est cruciale et économe en énergie pour les processus cellulaires peut être due aux propriétés moléculaires de l'eau associées aux cellules. Ces propriétés peuvent également expliquer pourquoi ~42°C semble une limite absolue pour la plupart des espèces.
Une plus grande prise de conscience de cet effet de 20 °C pourrait conduire à de nouvelles connaissances sur la façon dont la température contrôle les processus écosystémiques, l’abondance et la répartition des espèces, ainsi que l’évolution de la vie.
Mark John Costello, Professeur, Faculté des Biosciences et de l'Aquaculture, Université du Nord ainsi que Ross Corkrey, chercheur principal adjoint en biostatistique, Université de Tasmanie
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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