Тайная симфония природы: как сезоны на Земле меняются от склона к склону

Новое исследование показывает, что сезонные циклы на Земле могут кардинально различаться даже на небольших расстояниях — в пределах одной и той же широты.

Учёные составили детальную карту сезонных ритмов по всему миру, которая демонстрирует, что некоторые физически близкие регионы имеют радикально различающиеся сроки таких явлений, как начало и конец вегетационного периода. Как заявляет команда, эти различия могут способствовать высокой биоразнообразию в определённых экосистемах, возникновению новых видов и даже объяснять разные типы кофе, собираемого в Колумбии.

«Сезонность часто представляется нам простым ритмом — зима, весна, лето, осень — но наша работа показывает, что календарь природы гораздо сложнее, — заявил в своём обращении соавтор исследования, эколог и специалист по анализу данных Дрю Терасаки Харт из австралийской Государственной объединённой научно-промышленной исследовательской организации (CSIRO). — Это особенно верно для регионов, где характер и сроки типичного местного сезонного цикла резко меняются на протяжении ландшафта. Это может иметь глубокие последствия для экологии и эволюции в таких районах».

Идея простой сезонной модели роста хорошо работает для растений, произрастающих на высоких широтах, например, в большей части Европы и Северной Америки, пишут исследователи в статье, опубликованной 27 августа в журнале Nature. Однако в засушливых или тропических экосистемах эта модель не столь эффективна.

В ходе исследования Терасаки Харт и его коллеги использовали 20-летние спутниковые данные, фиксирующие, как растения отражают инфракрасный свет в течение года, чтобы составить карту циклов роста растительности по всему миру.

Команда обнаружила, что сезонная асинхронность — различия в сезонных циклах на коротких дистанциях — часто проявляется на склонах гор в тропических регионах или в районах с мягким средиземноморским климатом. В этих областях доступность света и воды оказалась более важной для циклов роста местных растений, чем температура.

«Наша карта предсказывает резкие географические различия в сроках цветения и генетическом родстве у самых разнообразных видов растений и животных, — отметил Терасаки Харт. — Она даже объясняет сложную географию сезонов сбора кофе в Колумбии — стране, где кофейные фермы, разделённые дневным переездом через горы, могут иметь репродуктивные циклы, рассинхронизированные так, словно они находятся в противоположных полушариях».

Эти резко различные экологические ниши на малых расстояниях могут объяснить, почему тропические регионы обладают таким высоким биоразнообразием, пишет команда в исследовании. Виды растений и животных, существующие в разных сезонных циклах, медленно расходятся, размножаясь в разное время и, спустя многие годы, потенциально образуя новые виды.

Полученные результаты могут помочь понять, как виды эволюционируют в других экосистемах, например, в речных или океанических условиях, а также как среды адаптируются к изменению климата.

«Мы указываем на захватывающие будущие направления для эволюционной биологии, экологии изменения климата и исследований биоразнообразия, но такой взгляд на мир имеет интересные последствия даже за их пределами — например, в сельскохозяйственных науках или эпидемиологии», — добавил Терасаки Харт.

Это открытие переворачивает наше представление о климатической однородности регионов. Теперь учёным предстоит изучить, как эти микроклиматические «острова времени» влияют на миграцию животных, распространение болезней и устойчивость экосистем к глобальным изменениям. Возможно, именно в этих природных лабораториях, где сезоны меняются через каждую долину, скрыт ключ к пониманию эволюции жизни на нашей планете.