Você já se perguntou qual é a temperatura ideal para a vida na Terra? Para os seres humanos, 20°C são confortáveis. Se estivermos mais quentes, trabalharemos com menos eficiência, porque a liberação de calor requer energia.
Sabemos que muitas espécies podem viver em temperaturas muito mais frias ou mais quentes do que os seres humanos. Mas nossa revisão sistemática de pesquisas publicadas descobriu que as faixas térmicas de animais, plantas e micróbios que vivem no ar e na água se sobrepõem aos 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 que os processos biológicos aumentam de acordo com a temperatura, atingem um máximo e depois diminuem rapidamente quando fica muito quente.
Recentemente, um grupo de pesquisa da Nova Zelândia observou que o número de espécies marinhas não atingiu o pico no equador, como geralmente se supõe. Em vez disso, o número diminuiu, com picos nas regiões subtropicais.
Estudos de monitoramento mostram que essa queda tem se aprofundado desde a última era glacial, há cerca de 20 mil 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
Uma pesquisa na Tasmânia modelou as taxas de crescimento de micróbios e organismos multicelulares e descobriu que a temperatura mais estável para seus processos biológicos também era de 20°C.
Esse “modelo de Corkrey” baseou-se em outros estudos que mostraram que 20°C era a temperatura mais estável para moléculas biológicas. Uma terceira coincidência?
Fizemos uma parceria com colegas do Canadá, Escócia, Alemanha, Hong Kong e Taiwan para procurar padrões gerais sobre como a temperatura afeta a vida. Para nossa surpresa, em todos os lugares que olhamos, descobrimos que, de fato, 20°C é uma temperatura essencial para muitas medidas de biodiversidade, e não apenas para espécies marinhas.
Exemplos mostram que temperaturas mais altas do que cerca de 20°C resultam em reduções em várias medidas cruciais:
Tolerância das espécies marinhas e de água doce ao baixo nível de oxigênio
Produtividade de algas marinhas pelágicas (que vivem em águas abertas) e bentônicas (que vivem no fundo do mar) e taxas de predação de peixes em iscas
riqueza global de espécies de peixes pelágicos, plâncton, invertebrados bentônicos e moluscos fósseis
e diversidade genética.
Também houve aumento das extinções no registro fóssil quando as temperaturas excederam 20°C.
Aumento da diversidade 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 concentram em 20°C. O mesmo efeito é observado nos 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, as extinções no registro fóssil - incluindo esponjas, conchas de lâmpadas, moluscos, tapetes marinhos (briozoários), estrelas-do-mar e ouriços-do-mar, vermes e crustáceos - foram menores a 20°C.
À medida que as espécies evoluem para viver em temperaturas acima e abaixo de 20°C, seu nicho térmico se amplia. Isso significa que a maioria delas ainda pode viver a 20°C, mesmo que habitem lugares 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, isso deve maximizar a diversidade de espécies em todos os domínios da vida, desde as bactérias até as plantas e os animais multicelulares. Portanto, o modelo fornece uma explicação teórica para esse “efeito 20°C”.
Os efeitos das mudanças climáticas
O fato de a vida parecer centrada em torno de 20°C implica limitações fundamentais que comprometem a capacidade das espécies tropicais de se adaptarem a temperaturas mais altas.
Enquanto as espécies puderem mudar suas áreas de distribuição para se adaptar ao aquecimento global, o efeito 20°C significa que haverá aumentos locais na diversidade de espécies até uma média anual de 20°C. Acima disso, a diversidade diminuirá.
Isso significa que as muitas espécies marinhas que podem se adaptar ao aquecimento global mudando sua distribuição geográfica provavelmente não serão extintas devido às mudanças climáticas.
Entretanto, as espécies terrestres talvez não consigam mudar suas distribuições geográficas tão facilmente devido às paisagens modificadas pelas cidades, agricultura e outras infraestruturas humanas.
O efeito 20°C é a explicação mais simples para os fenômenos acima, incluindo: tendências na diversidade de espécies e diversidade genética com a temperatura; taxas de extinção no registro 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 em nível celular sejam refletidas nesses outros aspectos da biodiversidade.
O motivo exato pelo qual a temperatura de 20°C é essencial e eficiente em termos de energia para os processos celulares pode ser devido às propriedades moleculares da água associada às células. Essas propriedades também podem ser o motivo pelo qual ~42°C parece ser um limite absoluto para a maioria das espécies.
Uma maior conscientização sobre esse efeito de 20°C pode levar a novas percepções sobre como a temperatura controla os processos do ecossistema, a abundância e a distribuição das espécies e a evolução da vida.