Sąsiedzi żyjący w zupełnie innych porach roku
Weźmy za przykład dwa miasta w Arizonie. Phoenix i Tucson dzieli zaledwie 160 kilometrów, a jednak ich roczne cykle opadowe są diametralnie różne. Tucson otrzymuje większość deszczu podczas letniego monsunu, podczas gdy w Phoenix szczyt opadów przypada na styczeń. To nie jest wyłącznie meteorologiczna ciekawostka. Takie różnice kształtują odmienne ekosystemy w miejscach, które na mapie wydają się bardzo podobne. Jeszcze bardziej ekstremalny przykład pochodzi z Kolumbii. Plantacje kawy oddalone od siebie o zaledwie 60 kilometrów (co w górzystym terenie oznacza całodzienną podróż) mogą mieć cykle wegetacyjne tak niezsynchronizowane, jakby znajdowały się na przeciwnych krańcach globu. Dane satelitarne pokazują, iż różnica w czasie kwitnienia między tymi farmami odpowiada różnicy między lokalizacjami oddalonymi od siebie o 60 stopni szerokości geograficznej.
Czytaj też: 17 gatunków dinozaurów w jednym grobie. Rumuńskie odkrycie zaskakuje paleontologów
Badacze zidentyfikowali obszary o szczególnie wysokiej asynchronii fenologicznej. Są to przede wszystkim tropikalne obszary górskie oraz regiony o klimacie śródziemnomorskim. Co istotne, miejsca te pokrywają się z globalnymi centrami bioróżnorodności i endemizmu, gdzie występuje wyjątkowo wiele unikalnych gatunków. Za tę lokalną różnorodność sezonów odpowiadają głównie dwa czynniki: asynchronia opadów oraz asynchronia minimalnej temperatury. W tropikach, gdzie wahania temperatury i długości dnia są niewielkie, rośliny i zwierzęta muszą polegać na innych sygnałach, takich jak dostępność wody czy natężenie światła przefiltrowanego przez chmury. Na terenach górskich te czynniki mogą się radykalnie zmieniać z każdym kilometrem. Ciekawym odkryciem jest globalny wzorzec obserwowany w pięciu regionach śródziemnomorskich na świecie (Kalifornii, Chile, Republice Południowej Afryki, południowej Australii i basenie Morza Śródziemnego). Cykle wzrostu lasów w tych miejscach osiągają szczyt mniej więcej dwa miesiące później niż w innych ekosystemach.
Niesynchronizowane pory roku mogą prowadzić do powstania nowych gatunków
Najbardziej fascynujące są ewolucyjne implikacje tego zjawiska. Naukowcy opisują mechanizm nazywany alochronią przez allopatrię. W uproszczeniu: gdy dwa sąsiadujące siedliska mają różne rytmy sezonowe, organizmy w nich żyjące przystosowują swoje cykle życiowe do lokalnych warunków. Wyobraźmy sobie rośliny, które w jednej dolinie kwitną w kwietniu, a w sąsiedniej – w czerwcu. Owady zapylające w każdej z dolin dostosują swoją aktywność do lokalnego harmonogramu. Nawet jeśli teoretycznie należą do tego samego gatunku, przez brak spotkania w odpowiednim czasie ich populacje genetycznie się rozchodzą. Po wielu pokoleniach może to doprowadzić do wykształcenia się odrębnych gatunków. Analizy wskazują, iż u prawie jednej piątej badanych grup roślin (17,3%) zmienność czasu kwitnienia da się wyjaśnić właśnie taką sezonową asynchronią. Sugeruje to, że ten mechanizm odgrywa w ewolucji większą rolę, niż wcześniej sądzono.
Konsekwencje od rolnictwa po prognozowanie klimatu
Odkrycie ma wymierne znaczenie poza światem akademickim. W rolnictwie zrozumienie lokalnych różnic sezonowych pomaga wyjaśnić, dlaczego uprawy na pozornie identycznych obszarach dają inne plony. Kolumbijscy plantatorzy kawy od dawna operują tą mikroregionalną wiedzą, bo harmonogram zbiorów potrafi być niezwykle złożony. W epidemiologii wzorce sezonowe mają kluczowe znaczenie dla rozprzestrzeniania się chorób przenoszonych przez wektory, takich jak komary czy kleszcze. Jeśli lokalne sygnały klimatyczne są niespójne, proste modele oparte na średnich zawiodą.
Czytaj też: Ostatni dziki kot Wielkiej Britannii znika na naszych oczach. Twój domowy pupil może być tego powodem
Sezonowość często może być postrzegana jako prosty rytm – zima, wiosna, lato, jesień – ale nasza praca pokazuje, że kalendarz natury jest o wiele bardziej złożony – podsumowuje Drew Terasaki Hart z University of California w Berkeley
Kluczowe znaczenie ma to dla modeli klimatycznych i strategii ochrony przyrody. Większość obecnych symulacji bazuje na uproszczonych założeniach dotyczących pór roku. Jeśli chcemy w miarę trafnie przewidzieć wpływ zmiany klimatu na ekosystemy, musimy wziąć pod uwagę lokalne wariacje, nawet na bardzo małych obszarach. Publikacja w Nature otwiera nowe ścieżki badawcze w biologii ewolucyjnej i ekologii. Pokazuje też potencjał teledetekcji satelitarnej, która pozwala dostrzec wzorce niewidoczne z poziomu gruntu. Dwie dekady danych z kosmosu ujawniły, że rytmy naszej planety są znacznie bardziej złożone i zindywidualizowane, niż kiedykolwiek przypuszczaliśmy.