20℃ 地球生命最佳成長溫度

編譯/韋士塔 |2024.03.09
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化石紀錄顯示,在20℃的環境中物種滅絕的狀況最少。圖/美聯社
高溫乾旱會抑制物種的多樣化程度。圖/美聯社
20℃是許多生物多樣性指標的關鍵溫度。圖/法新社
研究顯示最適合地球物種生存的溫度是20℃。圖/美聯社

編譯/韋士塔

氣候變遷及地球暖化議題備受關注,也促使研究人員對最適合人類以及其他生物的溫度範圍產生興趣;科學家依據已發布的研究報告進行系統性比對,推測最適合地球上各種形態生命存在的溫度是20℃。

對人類來說,20℃的環境相當舒適,一旦溫度升高,人類的工作效率就會降低,因為釋放多餘的熱量需消耗人體的能量。儘管有許多物種能在遠高於或遠低於20℃的環境生存,但整體而言,在空氣及水中生存的動物、植物以及微生物數量,仍以20℃的環境為最多。

紐西蘭的研究團隊指出,生物體維持自身功能完整性並與環境因素相互作用的動態過程,稱為「生物作用」(biological process);生物作用包含許多化學反應或其他與生命形式的延續、轉化有關的事件,並且會隨著溫度升高而增加,但溫度過高時,生物作用會從峰值迅速下降。

研究小組指出,海洋物種的數量可以說明生物作用及溫度之間的關聯。海洋生物的物種數量最多的地區並非在赤道,而是在亞熱帶地區。此外,從2萬年前最後一個冰河時期以來,赤道地區的海洋生物物種數量正加速下滑,原因是海洋的溫度愈來愈高。

研究人員把物種數量與平均氣溫進行比對,發現物種數量下滑的狀況,都出現在溫度超過20℃的地區。

此外,澳洲塔斯馬尼亞(Tasmania)的研究,模擬微生物、多細胞生物的生長速度後發現,生物作用最穩定的溫度也是20℃。

這幾項發現,促使研究人員開始收集世界各地的資料,尋求溫度與生命的關聯模式;研究團隊調查加拿大、蘇格蘭、德國、香港及台灣的資料後發現,20℃是許多生物多樣性指標的關鍵溫度,不僅限於海洋物種。

氣溫高於20℃會導致各種多樣性關鍵指標下降,包括海洋及淡水物種對低氧的耐受性、藻類生產力、魚類的捕食率等。

塔斯馬尼亞大學生物統計學教授兼高級研究員寇克雷(Ross Corkrey)指出,以全球範圍來說,許多物種雖然已進化到可在高溫或低溫下生存,但生物作用最穩定、最高效的溫度仍是20℃。這個溫度,可以大幅提高細菌、多細胞動植物等生命的物種豐富度。

此外,化石紀錄也顯示,在20℃的環境中,包括海綿、腕足動物、軟體動物、海星、海膽、蠕蟲及甲殼類動物,較少出現滅絕狀況。

寇克雷把這項研究結果稱為「20℃效應」,並表示這將有助進一步了解溫度如何影響生物作用、物種數量、分布以及生命進化。他表示,只要物種能夠改變其活動範圍以適應全球暖化,就有機會避免因氣候變遷而滅絕。這種效應,對海洋物種來說最有可能實現,但陸地物種的風險較高,因為城市建設、農業與其他基礎設施已大幅改變自然景觀。

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