Aasta perioodide määramisel lähtume aastaajad, mis on ligikaudu kolm kuud iga, mida iseloomustavad stabiilsed meteoroloogilised tingimused antud piirkonnas. Aastaajad on: kevad, suvi, sügis ja talv. Selle järjestus tuleneb Maa telje kaldest orbiidi tasapinna suhtes, mistõttu erinevad piirkonnad saavad aasta jooksul erinevas koguses päikesevalgust.
See nähtus ei mõjuta mitte ainult temperatuuri ja päeva pikkust, vaid ka pinda tabava päikesevalguse intensiivsust ja kallet. Need variatsioonid mõjutavad otseselt taimestikku, eriti ekvaatorist kaugemal asuvates piirkondades, kus aastaajad on märgatavamad. Parasvöötme ja boreaalsetes vööndites, nagu Euroopa ja Põhja-Ameerika, on väga väljendunud hooajalised muutused, mis peegelduvad taimestikutsüklites.
Maa hingamine
Aastaajad ei mõjuta mitte ainult kliimat, vaid mõjutavad otseselt ka taimestiku tsükleid. Seda nähtust tuntakse kui maa hingamine. Aastaaegade muutudes reageerivad taimed erinevalt. The lehttaimed, nagu tammed või kastanipuud, kaotavad sügisel oma lehed, et vältida talvel veekadu, ja tärkavad kevadel uuesti, valmistudes õitsemiseks ja paljunemiseks.
Taimkatte tsüklid hõlmavad põhiprotsesse, nagu seemnete idanemine, kasv, õitsemine ja lehtede langemine. Nende tsüklite regulaarsus on tihedalt seotud hooajalise kliimaga. Küll aga ilmnevad sellised nähtused nagu kliimamuutused ja metsade hävitamine on neid looduslikke rütme tõsiselt mõjutanud, muutes kasvuaegu ja mõjutades bioloogilist mitmekesisust.
See tsükliline protsess on võimaldanud teadlastel jälgida planeedi omamoodi "hingamist", mis on nähtav satelliidipiltide kaudu. Nendes animatsioonides näete, kuidas taimestik kasvab, neelates kevadel ja suvel süsinikdioksiidi (CO2) ning kuidas see sügisel ja talvel puhkeolekusse sisenedes süsinikku vabastab.
"Maahingamine" pole mitte ainult visuaalselt muljetavaldav, vaid on oluline kõigi planeedi liikide elutsükli jaoks. Me sõltume sellest tsüklist saada toit, hapnik ja muud olulised ressursid.
Taimkatte ja satelliidiandmete hooajalised muutused
Keegi Bremer on välja töötanud silmatorkavad visualiseeringud Maa "hingamisest", mis põhinevad andmetel NOAA TÄHT (Satelliidiuuringute ja rakenduste keskus). Nad kasutavad andurit VIIRS (Visible Infrared Imager Radiometer Suite), mis asub satelliidi pardal SNPP (Suomi National Polar-Orbiting Partnership). See seade mõõdab iganädalaselt ülemaailmse taimestiku muutusi, pakkudes üksikasjalikku teavet selle kohta, kuidas rohelus aastaringselt muutub.
Nende piltide kaudu on võimalik näha, kuidas muutused on rohkem väljendunud põhjapoolkera piirkondades, kus registreeritakse suuri hooajalisi erinevusi. Sellised piirkonnad nagu Uus-Meremaa, Brasiilia ja Lõuna-Aafrika näitavad vastupidist tsüklit nende asukoha tõttu lõunapoolkeral, kus aastaajad esinevad vastupidiselt.
Rohelisus: peamine muutuja hooajaliste tsüklite uurimisel
Peamine näitaja nende hooajaliste muutuste mõõtmiseks on Rohelisusvõi Normaliseeritud erinevuse taimestiku indeks (IVDN). See indeks mõõdab piirkonnas esineva taimestiku hulka ja seda kasutatakse kasvuperioodi alguse, samuti taimede vananemise või elutsükli lõpu tuvastamiseks sügise lõpus.
IVDN on ka kliimamuutuste uuringute oluline tööriist, kuna roheluse vähenemine või suurenemine võib viidata drastilistele muutustele taimede kasvumustrites, mis on tingitud globaalse temperatuuri tõusust. Taimkatteta piirkondades, nagu kõrbed või mäed, võib indeks anda asjakohast teavet ka maastikutingimuste kohta.
Maa hingamise elavdamise taga olevad teaduslikud väljakutsed
Märkimisväärseks väljakutseks oli taimkatte tsüklitel põhineva Maa hingamist peegeldava animatsiooni väljatöötamine. The animatsioon hõlmab 50.000 XNUMX tsüklit, mis vastab aasta 52 nädalale. Täiustatud algoritmide abil loodi iga nädalatsükli jooksul täpne ülevaade sellest, kuidas taimestik neelab ja vabastab CO2.
Selle protsessi tehniline keerukus hõlmas erinevate animatsioonimeetodite testimist, kuni saavutati parim võimalik esitus. Jada näitab, kuidas metsad ja muud taimkattega alad "hingavad", neelavad kevadel ja suvel suures koguses süsinikdioksiidi, et vabastada see talvekuudel.
Nagu animatsiooni loojad mainivad, on võimalik jälgida veelgi detailsemaid ja aeglasemaid versioone, et hinnata protsesside arengut täpsema ajalise eraldusvõimega.
Maa ja selle süsiniku "hingamine"
Mõiste süsiniku hingamine on ülioluline, et mõista, kuidas taimestiku tsüklid globaalset süsinikuringet mõjutavad. Tsükli jooksul absorbeerivad taimed fotosünteesi teel süsinikku ja vabastavad selle lagunemise või põletamise käigus. See pideva süsinikuvahetuse süsteem atmosfääri, pinnase ja ookeanide vahel on ülemaailmse kliimatasakaalu jaoks ülioluline.
El ookean Samuti mängib see selles protsessis võtmerolli, kuna neelab tohutul hulgal süsinikku, palju rohkem, kui talletub Maa atmosfääri ja biosfääri. Tegelikult kogub ookean rohkem süsinikku kui maismaa ökosüsteemid. Taimed on aga jätkuvalt üheks kõige olulisemaks elemendiks, eriti troopilistel ja parasvöötmetel, kus nad neelavad kevadel ja suvel rohkem CO2, vabastades seda talvel.
See vahetus on kliimamuutuste suhtes väga tundlik, mistõttu on süsiniku hingamise uuringud kliimamuutuste leevendamise ülemaailmsete jõupingutuste põhiosa.
Kliimamuutuste mõju hooajalistele tsüklitele
El kliimamuutused on hakanud neid tsüklilisi mustreid häirima. Kõrgemad globaalsed temperatuurid põhjustavad taimestiku tsüklite edenemist, muutes idanemise ja vananemise aega. Ka kasvuperioodid on mitmes piirkonnas pikenenud, mis võib küll alguses tunduda põllumajandusele kasulik, kuid pikemas perspektiivis võib sellel olla hukatuslik tagajärg, mis hävitab ökosüsteemide loomuliku tasakaalu.
Näiteks troopilised ökosüsteemid on läbimas olulisi muutusi. Suurte süsiniku neeldajatena toimivad Amazonase vihmametsad kaotavad suurenenud metsaraie ja üha sagedasemate põudade tõttu oma võimet CO2 siduda. Kui selle võimsuse kadumine jätkub, mõjutab see süsinikuringe oluliselt, suurendades CO2 kogust atmosfääris ja kiirendades globaalset soojenemist.
Taimkatte hooajaliste tsüklite uurimise tähtsus ei seisne mitte ainult mõistmises, kuidas loodus reageerib kliimamuutustele, vaid ka selles, kuidas saame leevendada selle mõju selliste peamiste ökosüsteemide nagu troopiliste vihmametsade, boreaalsete piirkondade ja lõpuks ka ookeanide kaitsmise kaudu.
Kõik need protsessid, alates fotosünteesist kuni Maa hingamiseni, paljastavad keeruka vastastikuse seose, mis hoiab meie kliima ja elu planeedil tasakaalus. Kliimamuutuste väljakutsetega silmitsi seistes muutub nende tsüklite mõistmine ja kaitsmine olulisemaks kui kunagi varem.