地球的季節(jié)不同步，科學(xué)家從太空發(fā)現(xiàn)

季節(jié)的年度時(shí)鐘——冬天、春天、夏天、秋天——通常被認(rèn)為是既定的。

但我們的新研究自然界，使用一種從衛(wèi)星觀察季節(jié)性生長周期的新方法表明，這個(gè)概念太簡單了。

我們以前所未有的方式描繪了地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的季節(jié)性周期。這揭示了世界各地季節(jié)性異步的“熱點(diǎn)”——在這些地區(qū)，附近地點(diǎn)之間季節(jié)性周期的時(shí)間可能不同步。

相關(guān)：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了隱藏在地核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的跡象

然后，我們表明這些時(shí)間差異可能會(huì)產(chǎn)生令人驚訝的生態(tài)、進(jìn)化甚至經(jīng)濟(jì)后果。

從太空觀看季節(jié)

季節(jié)決定了生活的節(jié)奏。包括人類在內(nèi)的生物會(huì)調(diào)整其年度活動(dòng)的時(shí)間，以開發(fā)全年波動(dòng)的資源和條件。

對(duì)這種時(shí)間的研究，被稱為“物候?qū)W”，是人類對(duì)自然觀察的一種古老形式.但今天，我們也可以從太空觀察物候。

憑借長達(dá)數(shù)十年的衛(wèi)星圖像檔案，我們可以使用計(jì)算來更好地了解植物生長的季節(jié)性周期。但是，執(zhí)行此作的方法通常基于假設(shè)簡單的季節(jié)周期和不同的生長季節(jié)。

這在歐洲大部分地區(qū)、北美和其他冬季嚴(yán)寒的高緯度地區(qū)效果很好。然而，這種方法在熱帶地區(qū)和干旱地區(qū)可能會(huì)遇到困難。在這里，基于衛(wèi)星的植物生長估計(jì)全年可能會(huì)略有變化，沒有明確的生長季節(jié)。

令人驚訝的模式

通過對(duì) 20 年的衛(wèi)星圖像進(jìn)行新的分析，我們繪制了一張更好的全球植物生長周期時(shí)間圖。除了預(yù)期的模式，例如高緯度和高海拔地區(qū)的春季延遲，我們還看到了更多令人驚訝的模式。

地球上的五個(gè)地中海氣候區(qū)發(fā)生了一個(gè)令人驚訝的模式，那里的冬季溫和潮濕，夏季炎熱干燥。其中包括加利福尼亞、智利、南非、澳大利亞南部和地中海本身。

這些地區(qū)都具有“雙高峰”的季節(jié)性模式，之前在加利福尼亞州記錄過，因?yàn)樯稚L周期往往比其他生態(tài)系統(tǒng)晚大約兩個(gè)月達(dá)到頂峰。它們還顯示出植物生長時(shí)間與鄰近旱地的明顯差異，那里的夏季降水更為常見。

發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)

這種復(fù)雜的季節(jié)性活動(dòng)模式組合解釋了我們工作的一個(gè)主要發(fā)現(xiàn)：地中海氣候及其鄰近的旱地是不同步的季節(jié)性活動(dòng)的熱點(diǎn)。換句話說，這些地區(qū)附近地方的季節(jié)周期可能具有截然不同的時(shí)間。

例如，考慮顯著差異在亞利桑那州鳳凰城（冬季和夏季降雨量相似）和僅 160 公里外的圖森（大部分降雨來自夏季季風(fēng)）之間。

其他全球熱點(diǎn)主要出現(xiàn)在熱帶山區(qū)。我們?cè)谀抢镉^察到的不同步季節(jié)的復(fù)雜模式可能與山脈影響氣流的復(fù)雜方式，決定了季節(jié)性降雨和云的當(dāng)?shù)啬Ｊ健?/p>

這些現(xiàn)象仍然知之甚少，但可能是這些物種分布的基礎(chǔ)生物多樣性獨(dú)特的地區(qū).

季節(jié)性和生物多樣性

確定季節(jié)性模式不同步的全球區(qū)域是我們工作的最初動(dòng)機(jī)。我們發(fā)現(xiàn)它們與地球上的許多重疊生物多樣性熱點(diǎn)– 擁有大量動(dòng)植物物種的地方 – 可能并非巧合。

在這些地區(qū)，由于附近地方之間植物生長的季節(jié)性周期可能不同步，因此資源的季節(jié)性可用性也可能不同步。這將影響許多物種的季節(jié)性繁殖周期，其生態(tài)和進(jìn)化后果可能是深遠(yuǎn)的。

其中一個(gè)后果是，生殖周期不同步的種群雜交的可能性較小。因此，這些人群預(yù)計(jì)會(huì)在遺傳上分化，甚至可能最終分裂成不同的物種。

如果這種情況在任何給定時(shí)間發(fā)生在哪怕是一小部分物種身上，那么隨著時(shí)間的推移，這些地區(qū)將產(chǎn)生大量的生物多樣性。

回到地球

我們還不知道這是否真的發(fā)生過。但我們的工作邁出了找出答案的第一步。

我們表明，對(duì)于廣泛的植物和動(dòng)物物種，我們基于衛(wèi)星的地圖預(yù)測了植物開花時(shí)間和附近種群之間遺傳相關(guān)性的明顯地面差異。

我們的地圖甚至可以預(yù)測復(fù)雜的地理環(huán)境咖啡哥倫比亞的收獲。在這里，隔著一天車程翻山越嶺的咖啡農(nóng)場的繁殖周期可能會(huì)不同步，就好像它們相隔一個(gè)半球一樣。

了解空間和時(shí)間的季節(jié)性模式不僅對(duì)進(jìn)化生物學(xué)很重要。這也是了解生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)，的后果氣候變化為物種和生態(tài)，甚至農(nóng)業(yè)和其他形式的人類活動(dòng)的地理。

想了解更多嗎？您可以通過以下方式更詳細(xì)地探索我們的結(jié)果這張交互式在線地圖，我們還在下面包括。

德魯·寺崎·哈特生態(tài)學(xué)家CSIRO的

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