Ontdek de complexiteit van de seizoenen op aarde met een nieuwe geanimeerde kaart

Hotspots van seizoensasynchronie: heldere kleuren tonen gebieden waar de timing van seizoensgebonden activiteit sterk varieert over korte afstanden. Credit: Terasaki Hart et al. / Nature

De jaarlijkse klok van de seizoenen—winter, lente, zomer, herfst—wordt vaak als vanzelfsprekend beschouwd. Maar onze nieuwe studie in Nature, die een nieuwe benadering voor het observeren van seizoensgebonden groeicycli vanuit de ruimte gebruikt, toont aan dat deze opvatting veel te eenvoudig is.

We presenteren een ongekend en intiem portret van de seizoenscycli van de landgebonden ecosystemen van de aarde. Dit onthult “hotspots” van seizoensasynchronie over de hele wereld—gebieden waar de timing van seizoenscycli uit sync kan zijn tussen nabijgelegen locaties. We laten zien dat deze verschillen in timing verrassende ecologische, evolutionaire en zelfs economische gevolgen kunnen hebben.

De seizoenen vanuit de ruimte bekijken

De seizoenen bepalen het ritme van het leven. Levensvormen, inclusief mensen, passen de timing van hun jaarlijkse activiteiten aan om hulpbronnen en omstandigheden te benutten die door het jaar heen fluctueren. De studie van deze timing, bekend als “fenologie,” is een eeuwenoude vorm van menselijke observatie van de natuur. Tegenwoordig kunnen we fenologie echter ook vanuit de ruimte observeren.

Met tientallen jaren aan archieven van satellietbeelden kunnen we computers gebruiken om seizoenscycli van plantengroei beter te begrijpen. Methoden hiervoor zijn vaak gebaseerd op de veronderstelling van eenvoudige seizoenscycli en duidelijke groeiseizoenen. Dit werkt goed in veel delen van Europa, Noord-Amerika en andere gebieden met hoge breedtegraden met sterke winters. Echter, deze methode kan moeite hebben in de tropen en in droge gebieden, waar satellietgebaseerde schattingen van plantengroei subtiele variaties gedurende het jaar vertonen, zonder duidelijke groeiseizoenen.

Verrassende patronen

Door een nieuwe analyse toe te passen op 20 jaar satellietbeelden, hebben we een betere kaart gemaakt van de timing van plantengroeicycli over de hele wereld. Naast verwachte patronen, zoals vertraagde lente op hogere breedtegraden en hoogtes, zagen we ook meer verrassende patronen. Een verrassend patroon doet zich voor in de vijf mediterrane klimaatzones van de aarde, waar de winters mild en nat zijn en de zomers heet en droog. Deze omvatten Californië, Chili, Zuid-Afrika, het zuiden van Australië en het Middellandse Zeegebied zelf.

Deze regio’s delen allemaal een “dubbele piek” seizoenspatroon, eerder gedocumenteerd in Californië, omdat de groeicycli van bossen doorgaans ongeveer twee maanden later pieken dan andere ecosystemen. Ze vertonen ook sterke verschillen in de timing van plantengroei ten opzichte van hun aangrenzende droge gebieden, waar zomerneerslag gebruikelijker is.

Hotspots identificeren

Deze complexe mix van seizoensactiviteitspatronen verklaart een belangrijke bevinding van ons werk: de mediterrane klimaten en hun aangrenzende droge gebieden zijn hotspots van asynchrone seizoensactiviteit. Met andere woorden, het zijn regio’s waar de seizoenscycli van nabijgelegen plaatsen dramatisch verschillende timing kunnen hebben.

Neem bijvoorbeeld het markante verschil tussen Phoenix, Arizona (waar de winter- en zomerneerslag vergelijkbaar zijn) en Tucson, slechts 160 km verderop (waar de meeste neerslag afkomstig is van de zomermonsoon).

Andere wereldwijde hotspots bevinden zich voornamelijk in tropische bergen. De ingewikkelde patronen van asynchrone seizoenen die we daar waarnemen, kunnen verband houden met de complexe manieren waarop bergen de luchtstromen beïnvloeden, wat lokale patronen van seizoensneerslag en bewolking dicteert. Deze fenomenen zijn nog slecht begrepen, maar kunnen fundamenteel zijn voor de verspreiding van soorten in deze regio’s met uitzonderlijke biodiversiteit.

Seizoensgebondenheid en biodiversiteit

Het identificeren van wereldwijde gebieden waar seizoenspatronen uit sync zijn, was de oorspronkelijke motivatie voor ons werk. En onze bevinding dat deze gebieden overlappen met veel van de biodiversiteitshotspots van de aarde—plaatsen met grote aantallen plant- en diersoorten—is wellicht geen toeval.

In deze regio’s, omdat seizoenscycli van plantengroei uit sync kunnen zijn tussen nabijgelegen plaatsen, kan de seizoensgebonden beschikbaarheid van hulpbronnen ook uit sync zijn. Dit zou de seizoensgebonden voortplantingscycli van veel soorten beïnvloeden, en de ecologische en evolutionaire gevolgen kunnen diepgaand zijn.

Een dergelijke gevolg is dat populaties met asynchrone voortplantingscycli minder waarschijnlijk met elkaar zullen kruisen. Als gevolg hiervan zou men verwachten dat deze populaties genetisch divergeren, en misschien uiteindelijk zelfs splitsen in verschillende soorten. Als dit zou gebeuren met zelfs maar een klein percentage van de soorten op elk gegeven moment, dan zouden deze regio’s op de lange termijn grote hoeveelheden biodiversiteit voortbrengen.

Terug naar de aarde

We weten nog niet of dit daadwerkelijk gebeurt. Maar ons werk zet de eerste stappen om dit te ontdekken. We tonen aan dat, voor een breed scala aan plant- en diersoorten, onze satellietgebaseerde kaart scherpe verschillen voorspelt in de timing van plantbloei en in genetische verwantschap tussen nabijgelegen populaties.

Onze kaart voorspelt zelfs de complexe geografie van koffie-oogsten in Colombia. Hier kunnen koffieboerderijen die een dag rijden van elkaar verwijderd zijn over de bergen, voortplantingscycli hebben die zo uit sync zijn alsof ze op verschillende hemisferen liggen.

Het begrijpen van seizoenspatronen in ruimte en tijd is niet alleen belangrijk voor de evolutionaire biologie. Het is ook fundamenteel voor het begrijpen van de ecologie van dierenbeweging, de gevolgen van klimaatverandering voor soorten en ecosystemen, en zelfs de geografie van landbouw en andere vormen van menselijke activiteit.

Wil je meer weten? Je kunt onze resultaten in meer detail verkennen met deze interactieve online kaart.