O relógio anual das estações – inverno, primavera, verão, outono – é frequentemente tomado como um dado. Mas Nosso novo estudo em Naturezausando uma nova abordagem para observar os ciclos de crescimento sazonal dos satélites, mostra que essa noção é muito simples.
Meus colegas e eu apresentamos um retrato sem precedentes e íntimos dos ciclos sazonais dos ecossistemas terrestres da Terra. Isso revela “pontos de acesso” de assincronia sazonal em todo o mundo – regiões em que o momento dos ciclos sazonais pode ficar fora de sincronia entre os locais próximos.
Em seguida, mostramos essas diferenças no tempo pode ter consequências ecológicas, evolutivas e até econômicas surpreendentes.
Assistindo as estações do espaço
As estações estabeleceram o ritmo da vida. Os seres vivos, incluindo os seres humanos, ajustam o momento de suas atividades anuais para explorar recursos e condições que flutuam ao longo do ano.
O estudo desse tempo, conhecido como fenologia, é uma forma milenar de observação humana da natureza. Mas hoje, também podemos assistir a fenologia de espaço.
Com os arquivos de décadas de imagens de satélite, podemos usar a computação para entender melhor os ciclos sazonais de crescimento das plantas. No entanto, os métodos para fazer isso geralmente são baseados no suposição de ciclos sazonais simples e estações de crescimento distintas.
Isso funciona bem em grande parte da Europa, América do Norte e outros lugares de alta latitude com invernos fortes. No entanto, esse método pode lutar nos trópicos e nas regiões áridas. Aqui, as estimativas baseadas em satélite de crescimento de plantas podem variar sutilmente ao longo do ano, sem estações de crescimento claro.
Padrões surpreendentes
Ao aplicar uma nova análise a 20 anos de imagens de satélite, fizemos um mapa melhor do momento dos ciclos de crescimento de plantas em todo o mundo. Juntamente com os padrões esperados, como a mola atrasada em latitudes e altitudes mais altas, também vimos mais surpreendentes.
Um padrão surpreendente ocorre nas cinco regiões climáticas do Mediterrâneo da Terra, onde os invernos são leves e úmidos e os verões estão quentes e secos. Isso inclui Califórnia, Chile, África do Sul, sul da Austrália e o próprio Mediterrâneo.
Todas essas regiões compartilham um padrão sazonal de “pico duplo”, anteriormente documentado na Califórniaporque os ciclos de crescimento florestal tendem a atingir o pico aproximadamente dois meses depois do que outros ecossistemas. Eles também mostram fortes diferenças no momento do crescimento das plantas de suas terras secas vizinhas, onde a precipitação do verão é mais comum.
Recognizing hotspots
Essa complexa mistura de padrões de atividade sazonal explica uma grande descoberta de nosso trabalho: os climas do Mediterrâneo e suas terras secas vizinhas são hotspots de atividade sazonal fora de sincronização. Em outras palavras, são regiões onde os ciclos sazonais de locais próximos podem ter um tempo dramaticamente diferente.
Considere, por exemplo, o diferença acentuada Entre Phoenix, o Arizona (que tem quantidades semelhantes de chuva de inverno e verão) e Tucson a apenas 160 quilômetros de distância (onde a maior parte das chuvas vem das monções de verão).
Hotspots de assincronia sazonal: cores mais brilhantes mostram regiões onde o momento da atividade sazonal varia muito em curtas distâncias. Crédito da imagem: Terasaki Hart et al. / Natureza
Outros pontos de acesso globais ocorrem principalmente em montanhas tropicais. Os padrões intrincados de temporadas fora de sincronia que observamos que podem se relacionar com as maneiras complexas pelas quais as montanhas podem influenciar o fluxo de arditando padrões locais de precipitação e nuvem sazonais. Esses fenômenos ainda são pouco compreendidos, mas podem ser fundamentais para a distribuição de espécies nestes regiões de biodiversidade excepcional.
Sazonalidade e biodiversidade
Identificar regiões globais onde os padrões sazonais estão fora de sincronia foi a motivação authentic para o nosso trabalho. E nossa descoberta que eles se sobrepõem a muitos dos da Terra hotspots de biodiversidade– Locais com um grande número de espécies vegetais e animais – podem não ser uma coincidência.
Nessas regiões, como os ciclos sazonais de crescimento das plantas podem estar fora de sincronia entre os locais próximos, a disponibilidade sazonal de recursos também pode estar fora de sincronia. Isso afetaria os ciclos reprodutivos sazonais de muitas espécies, e as consequências ecológicas e evolutivas poderiam ser profundas.
Uma dessas conseqüências é que as populações com ciclos reprodutivos fora do sincronizam teriam menos probabilidade de serem entreparados. Como resultado, essas populações seria de esperar divergir geneticamente e, talvez, até mesmo se dividir em diferentes espécies.
Se isso acontecesse com uma pequena porcentagem de espécies a qualquer momento, a longo prazo essas regiões produziriam grandes quantidades de biodiversidade.
De volta à terra
Ainda não sabemos se isso realmente está acontecendo. Mas nosso trabalho dá os primeiros passos para descobrir.
Mostramos que, para uma ampla gama de espécies vegetais e animais, nosso mapa à base de satélite prevê diferenças fortes no native no momento da floração de plantas e na relação genética entre populações próximas.
Nosso mapa até prevê a complexa geografia das colheitas de café na Colômbia. Aqui, as fazendas de café separadas por um dia de carro sobre as montanhas podem ter ciclos reprodutivos tão fora de sincronia como se fossem um hemisfério separado.
Compreender os padrões sazonais no espaço e no tempo não é apenas importante para a biologia evolutiva. Também é elementary para entender a ecologia de movimento animalas consequências da mudança climática para espécies e ecossistemase até a geografia da agricultura e outras formas de atividade humana.
Quer saber mais? Você pode explorar nossos resultados em mais detalhes com Este mapa on-line interativo.
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