Ciclos sazonais vistos por satélite revelam pontos críticos de assincronia

O relógio anual das estações - inverno, primavera, verão e outono - costuma ser encarado como algo óbvio.

No entanto, um novo estudo publicado na Nature - que recorre a uma abordagem inédita para observar, por satélite, os ciclos de crescimento sazonais - mostra que essa ideia é demasiado simplista.

Apresentamos um retrato sem precedentes e particularmente detalhado dos ciclos sazonais dos ecossistemas terrestres do planeta. Este trabalho revela “pontos críticos” de assincronia sazonal em várias partes do mundo - zonas onde o calendário dos ciclos sazonais pode estar desfasado entre locais muito próximos.

De seguida, demonstramos que estes desfasamentos no tempo podem ter efeitos inesperados, com implicações ecológicas, evolutivas e até económicas.

Observar as estações a partir do espaço

As estações impõem o compasso da vida. Os seres vivos, incluindo os humanos, ajustam o timing das suas actividades anuais para tirar partido de recursos e condições que mudam ao longo do ano.

O estudo desse timing, conhecido como “fenologia”, é uma prática ancestral de observação humana da natureza. Hoje, porém, também é possível acompanhar a fenologia a partir do espaço.

Graças a arquivos de imagens de satélite acumulados ao longo de décadas, podemos recorrer à computação para compreender melhor os ciclos sazonais do crescimento das plantas. Ainda assim, muitos dos métodos usados para este fim assentam na suposição de ciclos sazonais simples e de épocas de crescimento bem definidas.

Isto funciona bem em grande parte da Europa, da América do Norte e noutras regiões de latitudes elevadas, onde os invernos são rigorosos. Mas, nos trópicos e em zonas áridas, a mesma abordagem pode falhar. Aí, as estimativas do crescimento vegetal obtidas por satélite podem oscilar de forma subtil ao longo do ano, sem épocas de crescimento claramente delimitadas.

Padrões surpreendentes

Ao aplicar uma nova análise a 20 anos de imagens de satélite, construímos um mapa mais preciso do momento em que ocorrem, em todo o globo, os ciclos de crescimento das plantas. Além de padrões esperados - como a primavera mais tardia em latitudes e altitudes mais elevadas - também detectámos outros mais inesperados.

Um desses padrões verifica-se nas cinco regiões do planeta com clima mediterrânico, onde os invernos são amenos e húmidos e os verões quentes e secos. Estas regiões incluem a Califórnia, o Chile, a África do Sul, o sul da Austrália e o próprio Mediterrâneo.

Todas elas partilham um padrão sazonal de “duplo pico”, já documentado anteriormente na Califórnia, porque os ciclos de crescimento das florestas tendem a atingir o máximo cerca de dois meses mais tarde do que outros ecossistemas. Além disso, exibem contrastes muito marcados no calendário do crescimento das plantas quando comparadas com as zonas áridas vizinhas, onde a precipitação de verão é mais frequente.

Identificar pontos críticos

Esta combinação complexa de padrões de actividade sazonal ajuda a explicar um dos principais resultados do nosso trabalho: os climas mediterrânicos e as zonas áridas adjacentes são pontos críticos de actividade sazonal desfasada. Ou seja, são regiões onde os ciclos sazonais de locais próximos podem ocorrer em momentos muito diferentes.

Veja-se, por exemplo, a diferença acentuada entre Phoenix, no Arizona (onde a precipitação no inverno e no verão ocorre em quantidades semelhantes), e Tucson, a apenas 160 km (onde a maior parte da chuva chega com a monção de verão).

Outros pontos críticos globais surgem sobretudo em montanhas tropicais. Os padrões intrincados de estações desfasadas que ali observamos podem estar ligados às formas complexas como as montanhas influenciam o fluxo do ar, determinando padrões locais de chuva sazonal e de nebulosidade.

Estes fenómenos continuam a ser pouco compreendidos, mas podem ser fundamentais para explicar a distribuição de espécies nestas regiões de biodiversidade excepcional.

Sazonalidade e biodiversidade

O objectivo inicial do nosso trabalho foi identificar, à escala global, as regiões onde os padrões sazonais não estão sincronizados. E o facto de termos constatado que essas regiões se sobrepõem a muitos dos pontos críticos de biodiversidade da Terra - locais com um grande número de espécies de plantas e animais - pode não ser mero acaso.

Nestas zonas, se os ciclos sazonais do crescimento vegetal estiverem desfasados entre áreas vizinhas, então a disponibilidade sazonal de recursos também poderá estar desfasada. Isso afectaria os ciclos reprodutivos sazonais de muitas espécies, com consequências ecológicas e evolutivas potencialmente profundas.

Uma dessas consequências é que populações com ciclos reprodutivos desfasados teriam menor probabilidade de se cruzarem entre si. Como resultado, seria expectável que essas populações divergirem geneticamente e, talvez, acabassem por se separar em espécies diferentes.

Se isto acontecesse mesmo a uma pequena percentagem de espécies em determinado momento, então, ao longo do tempo, estas regiões produziriam grandes quantidades de biodiversidade.

De volta ao terreno

Ainda não sabemos se este processo tem, de facto, ocorrido. Mas o nosso trabalho dá os primeiros passos para o investigar.

Mostramos que, para uma ampla variedade de espécies de plantas e animais, o nosso mapa baseado em satélite antecipa diferenças marcantes no terreno no momento de floração das plantas e no grau de parentesco genético entre populações próximas.

O nosso mapa chega mesmo a prever a geografia complexa das colheitas de café na Colômbia. Aí, explorações separadas por uma viagem de carro de um dia através das montanhas podem ter ciclos reprodutivos tão desfasados como se estivessem em hemisférios opostos.

Compreender padrões sazonais no espaço e no tempo não é importante apenas para a biologia evolutiva. É também essencial para entender a ecologia dos movimentos dos animais, as consequências das alterações climáticas para espécies e ecossistemas e até a geografia da agricultura e de outras formas de actividade humana.

Quer saber mais? Pode explorar os nossos resultados com mais detalhe neste mapa interactivo online, que também incluímos abaixo.

Drew Terasaki Hart, Ecólogo, CSIRO

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.