Яка температура є найбільш оптимальною для життя на Землі

Ви коли-небудь замислювалися про оптимальну температуру для всього земного життя? Те, що може бути комфортним для одних істот, неприйнятно для інших. А хтось виживає навіть у відкритому космосі. Де ж знаходиться ця золота середина?

Для людини, наприклад, цілком комфортною є температура у 20-22 градуси за Цельсієм. Трохи тепліше — і ми працюємо менш ефективно, адже для відведення тепла потрібна додаткова енергія. Ба більше, вчені кажуть, що для всіх видів залежність від температури має вигляд асиметричної кривої, схожої на дзвін: біологічні процеси зростають до певної температури, досягають максимуму, а потім стрімко знижуються, коли стає занадто спекотно. Багато видів тварин можуть цілком комфортно жити при значно нижчих або вищих температурах, ніж людина, але вчені знайшли один конкретний градус, який перекриває можливі температурні діапазони існування всіх тварин, рослин і мікробів, які живуть на суші, у повітрі та воді. Чи може це бути збігом?

Найкомфортніша температура

Нещодавно новозеландська дослідницька група помітила, що кількість морських видів не досягає піку на екваторі, як зазвичай вважалося. Навпаки, їхня кількість зменшується, досягаючи піку ще у субтропіках. Подальші дослідження показали, що це падіння кількості живих істот ставало все глибшим з часу останнього льодовикового періоду близько 20 000 років тому. І воно загострюється через глобальне потепління океану. Коли види живих істот зобразили на графіку відносно середньорічної температури, то виявилося, що їхня кількість знизилася після порогу в 20 градусів за Цельсієм.

Дослідження в Тасманії змоделювали швидкість росту мікробів і багатоклітинних організмів і виявили, що найстабільніша температура для їхніх біологічних процесів також становить 20 градусів. Ця модель своєю чергою будувалася на основі інших досліджень, які показали, що 20 градусів є найстабільнішою температурою для біологічних молекул.

Вчені з Канади, Шотландії, Німеччини, Гонконгу та Тайваню звернули увагу на ці “збіги” й вирішили дослідити це питання детальніше, щоб знайти загальні закономірності впливу температури на життя. Вони кажуть: “На наш подив, куди б ми не подивилися, продовжували бачити, що 20 градусів за Цельсієм є ключовою температурою для багатьох показників біорізноманіття, і не тільки для морських видів”.

Приклади показують, що температура, вища за 20 градусів, призводить до зниження різних важливих показників:

• Толерантність морських і прісноводних видів до низького вмісту кисню.
• Продуктивність морських пелагічних (що живуть у відкритій воді) і бентосних (що живуть на морському дні) водоростей та рівень реакції риби на наживку.
• Глобальне видове багатство пелагічних риб, планктону, придонних безхребетних і викопних молюсків.
• Генетичне різноманіття.

У всьому світі діапазон температур, за яких живуть рифові риби та безхребетні, є найвужчим серед видів, чиє географічне поширення зосереджене на позначці 20 градусів. Той самий ефект спостерігається й у мікробів.

Хоча багато видів еволюціонували, щоб жити при тепліших і холодніших температурах, більшість видів спокійно живуть при 20 градусах. Крім того, темпи вимирання викопних видів, зокрема губок, лампових раковин, молюсків, морських килимків (моховаток), морських зірок і морських їжаків, черв’яків і ракоподібних, були меншими при 20 градусах.

Мірою того, як види еволюціонують і пристосовуються до життя при температурах вище і нижче 20 градусів, їхня температурна ніша розширюється. Це означає, що більшість видів все ще можуть жити при 20 градусах, навіть якщо вони мешкають у більш спекотних чи холодних місцях.

Математична модель передбачає, що при температурі 20 градусів тепловий діапазон має бути мінімальним, а біологічні процеси найбільш стабільними та ефективними. Це має максимізувати видове багатство в усіх сферах життя — від бактерій до багатоклітинних рослин і тварин. Таким чином, модель дає теоретичне пояснення цьому “ефекту 20 градусів”. Але тут є й неприємний висновок: тварини та рослини, які проживають у теплих регіонах планети, мають менші здібності до пристосування, ніж ті, хто поширені в холодніших зонах. Тропічні види з меншою імовірністю адаптуються до холоднішої або теплішої температури, ніж ті, які все життя провели у широтах, де температура нижча.

Що буде, якщо підніметься температура

Те, що життя, здається, зосереджене навколо 20 градусів, означає фундаментальні обмеження, які ставлять під загрозу здатність тропічних видів адаптуватися до вищих температур. Ми знаємо багато прикладів з історії планети, коли підвищення температури всього на кілька градусів призводило до масових вимирань. Ба більше, ми бачимо це й зараз, коли з пришвидшенням потепління прискорюється й темп вимирання видів.

Допоки види можуть змінювати свої ареали, щоб адаптуватися до глобального потепління, ефект 20 градусів означає локальне збільшення видового багатства до середньорічного рівня 20 градусів. Вище цієї позначки багатство видів зменшуватиметься.

Це означає, що багато морських видів, які можуть пристосуватися до глобального потепління, змінивши свій географічний ареал, навряд чи вимруть через зміну клімату.

Однак, наземні види, можливо, не зможуть так легко змінити своє географічне поширення через ландшафти, в тому числі й змінені містами, сільським господарством та іншими людськими інфраструктурами.

У чому причина

Вчені припускають, що “ідеальність” 20 градусів пов’язана з молекулярними властивостями води, яка взаємодіє з клітинами. Ці властивості також можуть бути причиною того, що 42 градуси є межею для більшості видів.

За якими критеріями відбувається нормування якості повітря?

Нормування як засіб правового регулювання відносин у сфері охорони повітря визнається законодавством і правовою доктриною. Разом зі стандартизацією він проводиться з метою встановлення комплексу обов’язкових норм, правил, вимог до охорони повітря від забруднення та забезпечення екологічної безпеки. Системоутворюючим нормативно-правовим актом у галузі нормування є Закон України «Про охорону атмосферного повітря» від 16 жовтня 1992 року № 2707-XII (далі — Закон № 2707). Він визначає правові, організаційні основи та екологічні вимоги, за допомогою яких реалізується конституційна функція держави із забезпечення безпечного для життя та здоров’я довкілля. Водночас, законодавче визначення терміну «нормування» відсутнє.

Довідково: Згідно з визначенням, наведеним у ст. 1 Закону № 2707, норматив якості повітря — критерій, який відображає гранично допустимий вміст забруднюючих речовин у повітрі, за якого відсутній негативний вплив на здоров’я людини. Нормативи екологічної безпеки та нормативи якості можна розглядати як ціле та частину поруч із гранично допустимими рівнями впливу фізичних та біологічних чинників.

Європейська система надає нормативам якості ширшого значення, визначаючи всі інші нормативи у сфері охорони повітря похідними від них. Серед спеціальних екологічних принципів ЄС важливе місце займає комплексний підхід, відповідно до якого заходи щодо запобігання і скорочення викидів шкідливих речовин не повинні призводити до зростання навантаження на інші природні середовища (Директива 96/61/ЄС). Нормативи якості атмосферного повітря у законодавстві України представлені нормативами ГДК, які закріплені у Державних санітарних правилах охорони атмосферного повітря населених місць.

Закон України «Про засади моніторингу, звітності та верифікації викидів парникових газів» від 12 грудня 2019 року № 377-IX є не менш важливим актом, спрямованим на виконання зобов’язань України за міжнародними договорами.

Основоположний документ ЄС у сфері охорони та нормування якості повітря — Директива 2008/50/ЄС, спрямована на зменшення викидів забруднюючих речовин безпосередньо в джерелах утворення. Директивою затверджені цільові нормативи (граничні рівні/концентрації), які підлягають досягненню у визначені періоди часу з подальшим їхнім підтриманням на досягнутому рівні.

Найнебезпечніші забруднюючі речовини, що викидаються в повітря: важкі метали, органічні аміни, леткі та стійкі органічні сполуки, хлор, бром, фтор

Незважаючи на різні підходи до встановлення нормативів якості повітря, більшість полютантів, що регламентуються європейським законодавством, закріплені і вітчизняним. Відповідно до постанови Кабінету Міністрів України «Про затвердження переліку найбільш поширених і небезпечних забруднюючих речовин, викиди яких в атмосферне повітря підлягають регулюванню» від 29 листопада 2001 року № 1598 найпоширенішими є оксиди нітрогену, діоксид та інші сполуки сульфуру, оксиди карбону, озон; найнебезпечнішими: важкі метали, органічні аміни, леткі та стійкі органічні сполуки, хлор, бром, фтор. Однак недостатньо врегульованим залишається вміст твердих часток пилу в повітрі та відсутня регламентація тонкодисперсного пилу (pm 10, pm 2,5), визначених Директивою 2008/50/ЄС.

Увага! Стаття публікується частково!

Повна версія – в журналі «ECOBUSINESS. Екологія підприємства» №10, 2020 в статті «Нормування якості повітря: що потрібно знати природокористувачеві?», автора Тетяни Морозової, кандидата біологічних наук, доцента

Стаття також роз’яснить:

У чому розбіжності між європейським та українським підходами до цього питання?
Як визначати граничні значення навантаження?
Як правильно здійснити обґрунтування інтегральної міри навантаження на природні об’єкти?

Дізнавайтесь першими найсвіжіші новини з екології на нашій сторінці в Facebook