季節的變換，遠比想象的復雜

人們常常覺得一年四季——冬、春、夏、秋——是理所當然的。四季設定了生命的節奏。包括人類在內的生物，都會調節年度的活動時間，以適應全年不斷變化的資源與環境條件。

然而，在一項新發表于《自然》雜志的研究中，一個研究團隊利用全新的衛星觀測法追蹤季節性生長周期，發現這種看法過于簡單化了。

在這項研究中，研究人員首次對地球陸地生態系統的季節周期進行了細致而全面的描繪，揭示了全球范圍內存在季節性不同步的“熱點”——在這些地區，相鄰地點的季節節律可以表現出不一致。進一步的分析顯示，這些時間上的差異會帶來意想不到的生態、進化，甚至經濟層面的影響。

從太空觀察季節

不同的植物群落在一年中的生長節律上存在顯著差異。這樣的差異并不是偶然的，而是植物在進化過程中將自身的生命周期適應于不同陸地環境所共同塑造的結果。換句話說，植物的開花、結果、落葉等時間安排，因環境的不同（氣候、土壤、水分等）而表現出巨大的多樣性。

這種由植物年度生長節律差異所形成的時空格局，被稱為地表物候學（Land Surface Phenology）。這是一門自古以來就有人類觀察記錄的學問，它能傳遞豐富的生態生理學信息，不僅揭示了生物氣候與植物功能之間的關系，還展示了人類土地利用對這一關系所造成的改變。

為了理解植物的生長節律，傳統的方法通常假設植物的生長季周期是單一、清晰的。這樣的方法雖在冬季嚴寒的高緯度地區（如歐洲、北美）適用，但在熱帶或干旱地區則難以奏效——因為在那些地方，植物的生長往往會在一年中都存在持續而微妙的變化，沒有明確的“生長季”。

現在，衛星讓科學家得以從太空角度監測物候。在新的研究中，研究人員通過分析20年的衛星數據，繪制出了更精準的全球植物生長節律地圖。

令人驚訝的模式

這次，研究人員除了發現符合預期的規律（如高緯度和高海拔地區的春季推遲）之外，還發現了意想不到的模式。

例如，其中一個令人驚訝的模式是，在加州、智利、南非、南澳大利亞和地中海沿岸這五大全球地中海氣候（冬天溫和潮濕，夏天炎熱干燥）區，森林生長通常呈現“雙峰”模式，而且比其他生態系統的峰值晚約兩個月。同時，這些地區與鄰近旱地（夏季降水更常見）在植物生長時間上存在顯著差異。

全球植物生長的平均季節節律。每個像素展示了植物在一年中從最低生長水平（棕褐色）到最高生長水平（深綠色）的變化。（圖/Terasaki Hart et al. / Nature via The Conversation）

這種復雜的季節性組合，解釋了這項研究的一個核心發現：地中海氣候區及其鄰近旱地，是季節節律差異最為顯著的地區，即季節性不同步的“熱點”地區。換言之，在這些地方，相距不遠的地區，季節節律就可能截然不同。

季節節律不同步的熱點：較亮的顏色代表季節性活動時間在短距離內存在顯著差異的地區。（圖/Terasaki Hart et al. / Nature）

研究人員還觀察到，全球其他的熱點多出現在熱帶山地。那些地區錯綜復雜的物候模式，可能與山脈影響氣流、降雨和云層有關。這些現象尚未被完全理解，但可能正是這些地區物種高度多樣化的關鍵原因。

季節性與生物多樣性

確定全球哪些地區存在季節節律不同步，是這項研究的初衷。而研究人員發現，這些區域往往還與生物多樣性熱點高度重疊。他們認為——這可能不是巧合。

在這些地區，由于植物生長周期不同步，資源供應的季節性也會錯位。這將深刻影響物種的季節性繁殖周期，進而產生深遠的生態與進化后果。

其中一個后果是：繁殖時間不同步的種群較難雜交，因此它們可能會產生基因分化，甚至可能逐漸演變為不同的物種。如果這種情況哪怕只發生在少量物種身上，長期積累下來，也足以孕育出龐大的生物多樣性。

不過，這樣的過程是否真的在發生？研究人員尚不能給出確切的答案。但他們的工作已經為探索這個問題邁出了第一步。這項研究表明，基于衛星的地圖能夠預測大量物種在開花時間和基因分化上的地理差異。甚至在農業系統中也能看到相似的格局：在哥倫比亞，僅一山之隔、車程一天的咖啡農場，其收獲季節的節律竟如同跨越了半個地球般不同步。

理解時空上的季節模式，不僅對進化生物學至關重要，也為我們認識動物遷徙、氣候變化對物種和生態系統的影響，以及農業等人類活動的分布提供了關鍵線索。

#參考來源：

https://theconversation.com/see-earths-seasons-in-all-their-complexity-in-a-new-animated-map-262935

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09410-3

#圖片來源：

封面圖&首圖：Terasaki Hart et al. / Nature