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L’horloge annuelle des saisons – hiver, printemps, été, automne – est souvent considérée comme une donnée acquise.

Mais notre nouvelle étude dans Nature , utilisant une nouvelle approche pour observer les cycles de croissance saisonniers à partir de satellites, montre que cette notion est beaucoup trop simple.

Nous présentons un portrait inédit et intime des cycles saisonniers des écosystèmes terrestres de la Terre. Ce portrait révèle des « points chauds » d’asynchronisme saisonnier à travers le monde, des régions où le rythme des cycles saisonniers peut être décalé entre des sites proches.

Nous montrons ensuite que ces différences de timing peuvent avoir des conséquences écologiques, évolutives et même économiques surprenantes.

Observer les saisons depuis l’espace
Les saisons rythment la vie. Les êtres vivants, y compris les humains, ajustent le calendrier de leurs activités annuelles pour exploiter les ressources et les conditions qui fluctuent tout au long de l’année.

L’étude de ce rythme, appelée « phénologie », est une forme ancestrale d’observation humaine de la nature . Mais aujourd’hui, nous pouvons également observer la phénologie depuis l’espace.

Grâce à des archives d’images satellites datant de plusieurs décennies, nous pouvons utiliser l’informatique pour mieux comprendre les cycles saisonniers de croissance des plantes. Cependant, les méthodes utilisées pour y parvenir reposent souvent sur l’ hypothèse de cycles saisonniers simples et de saisons de croissance distinctes.

Cette méthode fonctionne bien dans une grande partie de l’Europe, de l’Amérique du Nord et d’autres régions de haute latitude aux hivers rigoureux. Cependant, elle peut s’avérer difficile sous les tropiques et dans les régions arides. Dans ces régions, les estimations de la croissance des plantes par satellite peuvent varier légèrement tout au long de l’année, sans saisons de croissance clairement définies.

Des motifs surprenants
En appliquant une nouvelle analyse à 20 ans d’images satellite, nous avons pu cartographier plus précisément la chronologie des cycles de croissance des plantes à travers le monde. Outre les tendances attendues, comme le retard du printemps aux latitudes et altitudes plus élevées, nous avons également observé des phénomènes plus surprenants.

Un schéma surprenant se produit dans les cinq régions climatiques méditerranéennes de la planète, où les hivers sont doux et humides et les étés chauds et secs. Il s’agit notamment de la Californie, du Chili, de l’Afrique du Sud, du sud de l’Australie et de la Méditerranée elle-même.

Ces régions partagent toutes un schéma saisonnier à « double pic », déjà observé en Californie , car les cycles de croissance des forêts atteignent généralement leur pic environ deux mois plus tard que dans les autres écosystèmes. Elles présentent également des différences marquées dans le calendrier de croissance des plantes par rapport aux zones arides voisines, où les précipitations estivales sont plus fréquentes.

Repérer les points chauds
Ce mélange complexe de schémas d’activité saisonnière explique une découverte majeure de nos travaux : les climats méditerranéens et les zones arides voisines sont des foyers d’activité saisonnière désynchronisée. Autrement dit, ce sont des régions où les cycles saisonniers des zones voisines peuvent avoir des amplitudes temporelles radicalement différentes.

Considérez, par exemple, la différence marquée entre Phoenix, en Arizona (où les précipitations hivernales et estivales sont similaires) et Tucson, à seulement 160 km (où la plupart des précipitations proviennent de la mousson d’été).

D’autres points chauds mondiaux se situent principalement dans les montagnes tropicales. Les schémas complexes de saisons décalées que nous y observons pourraient être liés à l’influence complexe des montagnes sur les flux d’air , dictant ainsi les schémas locaux de précipitations saisonnières et de nébulosité.

Ces phénomènes sont encore mal compris, mais pourraient être fondamentaux pour la répartition des espèces dans ces régions de biodiversité exceptionnelle .

Saisonnalité et biodiversité
L’identification des régions du monde où les schémas saisonniers sont décalés était la motivation initiale de nos travaux. Et notre constatation que ces régions chevauchent de nombreux points chauds de la biodiversité terrestre – des lieux abritant un grand nombre d’espèces végétales et animales – n’est peut-être pas une coïncidence.

Dans ces régions, les cycles saisonniers de croissance des plantes pouvant être décalés entre les sites voisins, la disponibilité saisonnière des ressources peut également être décalée. Cela affecterait les cycles de reproduction saisonniers de nombreuses espèces, et les conséquences écologiques et évolutives pourraient être profondes.

L’une de ces conséquences est que les populations dont les cycles de reproduction sont décalés seraient moins susceptibles de se croiser. Par conséquent, on pourrait s’attendre à ce que ces populations divergent génétiquement , voire finissent par se diviser en différentes espèces.

Si cela arrivait à un petit pourcentage d’espèces à un moment donné, alors à long terme, ces régions produiraient de grandes quantités de biodiversité.

Retour sur Terre
Nous ne savons pas encore si cela s’est réellement produit. Mais nos travaux constituent les premiers pas vers une réponse.

Nous montrons que, pour une large gamme d’espèces végétales et animales, notre carte par satellite prédit de fortes différences sur le terrain dans le moment de la floraison des plantes et dans la parenté génétique entre les populations voisines.

Notre carte prédit même la géographie complexe des récoltes de café en Colombie. Ici, les plantations de café, séparées par une journée de route à travers les montagnes, peuvent avoir des cycles de reproduction aussi décalés que si elles se trouvaient à un hémisphère de distance.

Comprendre les schémas saisonniers dans l’espace et le temps n’est pas seulement important pour la biologie évolutive. C’est également fondamental pour comprendre l’écologie des déplacements des animaux , les conséquences du changement climatique sur les espèces et les écosystèmes , et même la géographie de l’agriculture et d’autres formes d’activité humaine.

Adaptation Terra Projects

Source : https://www.sciencealert.com/

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