animation earth seasons space based satellites
© Terasaki Hart et al. / NatureSnimka zaslona iz animacije koja ilustrira promjenu godišnjih doba na Zemlji
Godišnji sat sezonskih ciklusa - zime, proljeća, ljeta, jeseni - često se uzima zdravo za gotovo. No, naša nova studija u časopisu Nature, koristeći novi pristup promatranju sezonskih ciklusa rasta sa satelita, pokazuje da je taj pojam previše jednostavan.

Predstavljamo neviđen i dublji portret sezonskih ciklusa Zemljinih kopnenih ekosustava. To otkriva "vruće točke" sezonske asinkronosti diljem svijeta - regije gdje vrijeme sezonskih ciklusa može biti neusklađeno između obližnjih lokacija.

Zatim pokazujemo da te razlike u vremenu mogu imati iznenađujuće ekološke, evolucijske, pa čak i ekonomske posljedice.

Promatranje godišnjih doba iz svemira

Godišnja doba određuju ritam života. Živa bića, uključujući ljude, prilagođavaju vrijeme svojih godišnjih aktivnosti kako bi iskoristila resurse i uvjete koji fluktuiraju tijekom godine.

Proučavanje ovog vremena, poznato kao "fenologija", vjekovni je oblik ljudskog promatranja prirode. Ali danas fenologiju možemo promatrati i iz svemira.

S desetljećima dugim arhivama satelitskih snimaka možemo koristiti računarstvo kako bismo bolje razumjeli sezonske cikluse rasta biljaka. Međutim, metode za to često se temelje na pretpostavci o jednostavnim sezonskim ciklusima i različitim sezonama rasta.

Ovo dobro funkcionira u većem dijelu Europe, Sjeverne Amerike i drugim mjestima na visokim geografskim širinama s jakim zimama. Međutim, ova metoda može imati poteškoća u tropima i sušnim regijama. Ovdje se satelitske procjene rasta biljaka mogu suptilno razlikovati tijekom godine, bez jasno definiranih sezona rasta.

Iznenađujući obrasci

Primjenom nove analize na 20 godina satelitskih snimaka, napravili smo bolju kartu vremena ciklusa rasta biljaka diljem svijeta. Uz očekivane obrasce, poput odgođenog proljeća na višim geografskim širinama i nadmorskim visinama, vidjeli smo i iznenađujuće.


Prosječni sezonski ciklusi rasta biljaka diljem svijeta. Svaki piksel varira od svog minimuma (smeđe) do svog maksimuma (tamnozelene) tijekom cijele godine.


Jedan iznenađujući obrazac događa se u pet mediteranskih klimatskih regija Zemlje, gdje su zime blage i vlažne, a ljeta vruća i suha. To uključuje Kaliforniju, Čile, Južnu Afriku, južnu Australiju i sam Mediteran.

Sve ove regije dijele sezonski obrazac "dvostrukog vrhunca", prethodno dokumentiran u Kaliforniji, jer ciklusi rasta šuma obično dosežu vrhunac otprilike dva mjeseca kasnije od drugih ekosustava. Također pokazuju velike razlike u vremenu rasta biljaka u odnosu na susjedna sušna područja, gdje su ljetne oborine češće.

Uočavanje vrućih točaka

Ova složena mješavina obrazaca sezonske aktivnosti objašnjava jedan glavni nalaz našeg rada: mediteranska klima i susjedna sušna područja su vruća mjesta neusklađene sezonske aktivnosti. Drugim riječima, to su regije u kojima sezonski ciklusi obližnjih mjesta mogu imati dramatično različito vrijeme.

Razmotrite, na primjer, značajnu razliku između Phoenixa u Arizoni (koji ima slične količine zimskih i ljetnih oborina) i Tucsona udaljenog samo 160 km (gdje većina oborina dolazi od ljetnog monsuna).
earth seasonal changes
© Terasaki Hart et al. / NatureVruće točke sezonske asinkronosti: svjetlije boje pokazuju regije gdje vrijeme sezonske aktivnosti znatno varira na kratkim udaljenostima
Druge globalne žarišne točke uglavnom se javljaju u tropskim planinama. Zamršeni obrasci neusklađenih godišnjih doba koje tamo opažamo mogu biti povezani sa složenim načinima na koje planine mogu utjecati na protok zraka, diktirajući lokalne obrasce sezonskih oborina i oblaka. Ove pojave su još uvijek slabo shvaćene, ali mogu biti temeljne za rasprostranjenost vrsta u tim regijama iznimne bioraznolikosti.

Sezonalnost i bioraznolikost

Identificiranje globalnih regija gdje sezonski obrasci nisu sinkronizirani bila je izvorna motivacija za naš rad. A naš nalaz da se preklapaju s mnogim žarišnim točkama bioraznolikosti Zemlje - mjestima s velikim brojem biljnih i životinjskih vrsta - možda nije slučajnost.

U tim regijama, budući da sezonski ciklusi rasta biljaka mogu biti neusklađeni između obližnjih mjesta, sezonska dostupnost resursa također može biti neusklađena. To bi utjecalo na sezonske reproduktivne cikluse mnogih vrsta, a ekološke i evolucijske posljedice mogle bi biti duboke.

Jedna od takvih posljedica je da bi se populacije s neusklađenim reproduktivnim ciklusima manje vjerojatno križale. Kao rezultat toga, očekivalo bi se da će se te populacije genetski razilaziti, a možda se na kraju čak i podijeliti u različite vrste.

Ako bi se to dogodilo čak i malom postotku vrsta u bilo kojem trenutku, dugoročno bi te regije proizvele velike količine bioraznolikosti.

Povratak na Zemlju

Još ne znamo događa li se to doista. Ali naš rad čini prve korake prema otkrivanju.

Pokazujemo da, za širok raspon biljnih i životinjskih vrsta, naša satelitska karta predviđa oštre razlike na terenu u vremenu cvjetanja biljaka i u genetskoj srodnosti između obližnjih populacija.

Naša karta čak predviđa složenu geografiju berbi kave u Kolumbiji. Ovdje plantaže kave odvojene danom vožnje preko planina mogu imati reproduktivne cikluse toliko neusklađene kao da su hemisfera odvojene jedna od druge.

Razumijevanje sezonskih obrazaca u prostoru i vremenu nije važno samo za evolucijsku biologiju. Također je temeljno za razumijevanje ekologije kretanja životinja, posljedica klimatskih promjena za vrste i ekosustave, pa čak i geografije poljoprivrede i drugih oblika ljudske aktivnosti.

Želite li saznati više? Naše rezultate možete detaljnije istražiti pomoću ove interaktivne online karte, koju također uključujemo u nastavku.