Què és la fenologia i com ens ajuda a entendre l'impacte del canvi climàtic?

Les persones tenim calendaris i rellotges, però com s’ho fan les plantes i els animals per identificar el canvi d’estació i saber quan han de florir, migrar o deixar caure les fulles? Gràcies a estímuls interns i de l’entorn, sobretot per les hores de llum i la temperatura. 

I aquí és on entra la fenologia (del grec phainein, «mostrar o aparèixer», i logia, «estudi o ciència»), la ciència que estudia com el clima influeix en els cicles de vida i els canvis estacionals dels éssers vius. 

Quan el clima canvia, aquest rellotge es descompassa. Per això la fenologia és una eina clau per detectar els efectes del canvi climàtic. Al CREAF ho estudiem des de fa més de vint anys: amb els satèl·lits Sentinel-2, amb l’observatori ciutadà RitmeNatura i amb experiments als boscos mediterranis. En aquest article es recullen les seves troballes, els projectes en curs i recursos per continuar aprofundint-hi. 

Les dates fenologiques canvien abans, i de manera més visible, del que ho fa la mitjana climàtica. Per exemple, al gener, dos graus de temperatura per sobre de la mitjana és una xifra que pot sonar abstracta; però un ametller florit al novembre és un fenomen que qualsevol persona persona pot observar i contrastar. Per això la fenologia funciona com a sentinella de la crisi climàtica, doncs reflecteix com afecten el conjunt de la temperatura, les pluges i la insolació la natura. 

A Catalunya, el Servei Meteorològic de Catalunya (Meteocat) ha seguit aquests canvis a llarg termini. Alguns dels resultats indiquen que, respecte fa cinquanta anys, els cicles dels cultius s'ha alterat dràsticament: la perera madura 37 dies abans, l’albercoquer 28, la pomera 23 i l’olivera 19. Tanmateix, la verema es fa amb 11 dies d'antelació i les papallones volen pels prats setmanes abans del que estava previst. 

El motiu? Les anomalies tèrmiques confonen la vegetació. D’una banda, els pics inusuals de calor poden provocar avenços en la floració. De l’altra, sense prou fred hivernal, les espècies que necessiten passar un període de fred per florir correctament (vernalització) - ametller, cirerer, pomera, vinya, castanyer, blat d’hivern i espígol - poden florir malament i, en conseqüència, donar menys fruits. Ambdòs casos poden deixar sense recursos als pol·linitzadors que arriben puntualment a la primavera

La tesi doctoral d’Adrià Descals, premiada pel CSIC el 2024 entre les vint més rellevants de l’any, va reconstruir la fenologia global de la vegetació amb imatges Sentinel-2, donant lloc al primer mapa fenològic d’alta resolució de l’Àrtic i a mapes globals per al període 2001-2021. El resultat més impactant: les onades de calor avancen la caiguda de les fulles als boscos caducifolis més del que es pensava i, amb l’escalfament global, podria saturar-se la capacitat de les plantes per absorbir CO₂. 

Un treball de Josep Peñuelas, professor del CSIC al CREAF, publicat a Nature Climate Change amb Jian Wang, de la Universitat Estatal d’Ohio, va demostrar per primera vegada que la manca de pluja -i no només la calor- també avança la primavera fenològica a l’hemisferi nord. Menys núvols impliquen més hores de radiació, nits més fredes i oscil·lacions tèrmiques que les plantes interpreten com a senyals de primavera. Només per la reducció de les pluges prevista per a aquest segle, es preveu que la primavera s’avanci entre 1,2 i 2,2 dies per dècada. 

Un segon estudi publicat a Nature Climate Change, també amb la participació de Josep Peñuelas, va analitzar 393.139 parcel·les forestals de l’hemisferi nord. Els resultats mostraren que els boscos més rics en espècies són menys sensibles a l’augment de la temperatura i no avancen la brotada. Una possible explicació és trobaria en les característiques del sòl i de les plantes de les zones biodiverses. Una diversitat més gran d’espècies pot afavorir que hi hagi arrels que explorin capes més profundes del sòl, arribant a més recursos. Així mateix, aquests boscos solen tenir sòls més fèrtils, amb comunitats de microorganismes més diverses. En conjunt, tot això ajuda a esmorteir els efectes dels canvis en el clima local.

Les orenetes comunes (Hirundo rustica) tornen històricament d’Àfrica a finals de febrer o principis de març. Durant segles, el seu vol sobre els camps catalans ha marcat l’arribada de la primavera. Però avui ja no és així. Les estimacions generals confirmen que actualment l’oreneta arriba vint-i-quatre dies abans que el 1970. I això no és anecdòtic, sinó que és conseqüència del canvi climàtic i podem experimentar-ho en primera persona. 

Estudiar aquests canvis és l’objectiu de la fenologia. Avui dia, aquesta disciplina va molt més enllà de la teoria acadèmica: s’ha convertit en un termòmetre essencial de la crisi climàtica. 

Com hem vist amb les orenetes el canvi climàtic pot alterar els patrons migratoris dels ocells. Per una banda, pot passar que alguns ocells ja no necessitin migrar per buscar zones on hi hagi aliment i condicions climàtiques favorables. Altrament, es pot produir un desajust fenològic; per exemple, quan els ocells arriben a la primavera, pot ser ja hagi passat el pic de producció d’erugues i, com a conseqüència, no hi hagi tant aliment per a les cries. 

Aquests fenomens s’estan estudiant a múltiples projectes europeus, que precisament busquen cartografiar i entendre com està canviant el viatge dels ocells, gràcies a les dades recopilades en el projecte EuroBirdPortal, que compta amb el seu propi visor per seguir les migracions a Europa en temps real. 

Des del CREAF, participem en: 

• LIFE EBP Reinforcement: projecte coordinat pel nostre investigador Sergi Herrando, que també és el president de l’European Bird Census Council, que busca optimitzar i ampliar la quantitat i qualitat de dades de la base de dades d’EuroBirdPortal. 
• SPEAR: projecte que busca avaluar com el canvi climàtic altera l’abundància i la distribució dels ocells a Europa per redissenyar les polítiques i les àrees naturals protegides. 
• WildE: projecte en què treballa la nostra investigadora Ella Plumanns-Pouton, que estudia, juntament amb el seu equip, una funció poc explorada: la capacitat de les orenetes i d’altres espècies migratòries per transportar llavors a llarga distància, ajudant així a traslladar-les a zones climàticament més favorables. 

A la tardor, les fulles dels arbres caducifolis canvien de color abans de caure: quan la clorofil·la, responsable del verd, es degrada, queden al descobert altres pigments grocs i taronges, i en algunes espècies se’n sintetitzen de vermells. Al final del procés, els tanins, juntament amb la degradació i l’oxidació d’altres compostos, donen a les fulles les tonalitats marrons. Aquest canvi forma part d’una estratègia de supervivència de les plantes caducifòlies, que, abans de perdre les fulles, recuperen nutrients per reutilitzar-los a la primavera. 
 

 

Però no tots els marrons són iguals. El canvi climàtic i les sequeres poden alterar aquest fenomen i provocar que les fulles s’assequin i caiguin abans d’hora. A diferència de la coloració gradual i viva de la tardor, la sequera acostuma a provocar canvis més bruscos i colors més apagats. A més, si les fulles cauen prematurament, la planta pot tenir menys temps per recuperar-ne els nutrients. Tanmateix, tardors amb temperatures suaus poden endarrerir el canvi de color i la caiguda de les fulles, alterant el moment en què la matèria orgànica arriba al sòl i es reciclen els nutrients, així com el consum d’aigua de les plantes, entre altres. 

RitmeNatura és l’observatori fenològic ciutadà coordinat pel CREAF i liderat per Ester Prat des del 2015, en col·laboració amb el Servei Meteorològic de Catalunya. En aquest projecte, és la ciutadania qui recopila voluntàriament les observacions del seu entorn, al territori català, a través de l’aplicació iNaturalist. Participar-hi és tan senzill com seguir regularment el cicle d’un arbre o arbust del teu entorn i registrar-ne els canvis. Si vols saber com participar-hi, visita www.ritmenatura.cat/participa. Posteriorment, totes aquestes dades recopilades són validades per l’equip tècnic del projecte. 

Entre altres, aquestes observacions han permès detectar anomalies en els cicles de la vegetació al llarg dels anys, coincidint amb l'esperat en aquest context de canvi climàtic. Per exemple, entre el Juliol del 2023 i el Juny del 2024, RitmeNatura va registrar 214 espècies de plantes que van florir fora de la seva època habitual a Catalunya. També, durant la tardor del 2023, van rebrotar tarongers, ametllers, pruneres, magraners, ginestes, arços, murtes i moltes altres espècies, en un fenomen conegut com a "segona primavera". Fenomen què, com bé indica Ester Prat, suposa una despesa energètica en va per a les plantes, ja que aquestes flors moren amb el primer fred i les reserves consumides faltaran en el moment óptim de floració.

Des del 2021, RitmeNatura també es present en l’àmbit educatiu, apropant i fomentant la participació científica a l’aula, alhora que impulsa la xarxa de Fenocentres, de la que formen part aqueslls centres que envien dades fenològiques de manera recurrent durant tot un curs escolar. Així mateix, el projecte recull i ofereix materials didàctics gratuïts al web www.ritmenatura.cat/materials. Aquesta implicació educativa culmina actualment amb la nova situació d’aprenentatge «Seguim el ritme de la natura», desenvolupada conjuntament amb la Xarxa d’Escoles Verdes.

Internacionalment, RitmeNatura va incorporar-se a la xarxa de modelització fenològica coordinada pel Centre Lorentz dels Països Baixos, juntament amb la Universiteit Twente, l’INRAE francès, la Technische Universität München i la Universitat de Còrdova. Jornada que ha donat lloc a la publicació recent d’un article conjunt que traça un full de ruta, amb 21 preguntes clau, per al futur de la recerca en l’àmbit de la fenologia vegetal. Consultable aquí.  

Si vols estar al dia de les activitats de RitmeNatura, així com conèixer els altres projectes de ciència ciutadana del centre, pots subscriure't al butlletí trimestral MOSAIC . I si no et vols perdre cap activitat i contingut del CREAF, subscriu-te a la nostra newsletter !