Instrumente meteorologice vii. Ce ne spun plantele despre schimbările climatice?

Ghiocelul, așa cum sugerează și numele său, este vestitorul primăverii, organul sparge flori pentru George Day și o garnitură preferată pentru sărbătorile de Ziua Mamei, băutura proaspătă făcută din gusturile de soc din perioada examenului, în timp ce teiul miroase a absolvire. Cel puțin pentru mine. Pentru că sunt cei care nu suportă sosirea primăverii, deoarece înseamnă sezonul polenului și, astfel, reapariția enervantă a alergiilor în fiecare an. Și alții, văzând primele raze de soare de primăvară, se gândesc deja la ce să semene în grădină sau cum vor supraviețui invaziei de țânțari din acest an. Deși sentimentele evocate sunt amestecate, există un anume: în Ungaria - unde putem caracteriza clima cu patru anotimpuri - aceste evenimente sezoniere ale naturii au loc în fiecare an și le putem atribui chiar și o perioadă calendaristică aproximativă pe baza observațiilor .

O rândunică nu face încă vara, spune zicala. Dar dacă nu doar un mesager, ci mai multe păsări migratoare ajung mai repede? Sau dacă păpădia înflorește din ce în ce mai devreme? De ce s-ar putea ca semănatul să se coacă săptămâni mai devreme într-o vară și să nu germineze în alta? Aceste probleme și altele similare au preocupat mult timp scafandrii, fermierii și cercetătorii, astfel încât evenimente importante pentru ei, cum ar fi înflorirea sau maturarea, au început să fie monitorizate și înregistrate în mod regulat. Deoarece aceste evenimente fenologice sunt strâns legate de factorii locali de mediu și climatici, aceste documente, care datează de secole în urmă, oferă, de asemenea, informații importante pentru cercetătorii climatici.

Ce este fenologia?

Fenologia examinează fenomenele de viață recurente periodic ale florei și faunei care depind de condițiile de mediu (de exemplu, explozia mugurilor, înflorirea, migrația), literal „știința fenomenelor de apariție”. Puneți mai sensibil „Pulsarea sezonieră a naturii” este obiectul studiului fenologiei. Fenomenele recurente sezoniere ale vieții în organismele vii se numesc fenofaze (adesea etape de dezvoltare la animale), care pot fi studiate în primul rând în zone ale sistemelor climatice în schimbare sezonieră, cum ar fi climatele temperate și reci. În cazul plantelor, cele mai importante fenofaze sunt izbucnirea mugurilor, deriva frunzelor, înflorirea, coacerea, decolorarea frunzelor, frunzișul, în timp ce în cazul animalelor astfel de etape de viață recurente sunt, de exemplu, repausul, stadiul larvelor, reproducerea, toamna și programul migrației de primăvară.

Conform cercetărilor fenologice, faptul că multe plante dintr-o anumită regiune înfloresc în timpul sezonului caracteristic sugerează că aceste specii au un mecanism de reglare care interacționează cu condițiile climatice și climatice în continuă schimbare pe tot parcursul anului. În special, iluminarea (lungimea zilei) și cantitatea de căldură (sau caracteristica măsurată a temperaturii) sunt astfel de constrângeri. Asa ca momentul fenofazelor este ceea ce este puternic influențat de climă, prin urmare, din punct de vedere climatologic, seriile temporale pe termen lung (decenii, posibil secole) de fenofaze înregistrate au informații importante. Monitorizarea și înregistrarea etapelor de dezvoltare a culturilor este esențială pentru fermieri și pentru analize și prognoze agrometeorologice.

De ce sunt „termometre” bune pentru anumite plante?

În cercetările interdisciplinare care combină fenologia și climatologia, se sugerează adesea că apariția fenofazelor plantelor este atât de strâns dependentă de temperatură încât pot fi considerate variabile proxy, astfel putând fi utilizate reconstituirea reciprocă a datelor din trecut. De exemplu, dacă există o corelație puternică între momentul fenofazei unei plante și temperatura care poate fi bine descris prin mijloace statistice, atunci acea anumită fenofază poate fi un bun indicator climatic, adică un "termometru".

Indicatorii climatici indicatori păstrează anumite caracteristici fizice din trecut, astfel încât pot înlocui măsurătorile meteorologice instrumentale cu un anumit grad de acuratețe și pot ajuta la reconstituirea condițiilor climatice predominante într-o perioadă dată. Deoarece măsurătorile instrumentale regulate și fiabile sunt disponibile numai din ultimele două secole înguste, instrumentele paleoclimatologiei și utilizarea proxy-urilor trebuie utilizate pentru a investiga condițiile climatice înainte de aceasta. Cele mai utilizate proxy în paleoclimatologie sunt modelele de găuri de gheață, sedimentele oceanelor și lacurilor, polenii fosili, inelele copacilor, scheletele de corali și resturile de insecte, care sunt prezentate în detaliu în acest articol:

În zonele caracterizate de anotimpuri, cel mai frecvent studiu fenologic al plantelor este un mugurii izbucnesc și înfloresc, deoarece (mai ales în zona temperată) aceste fenofaze de primăvară sunt cele mai sensibile la schimbările climatice, în special la temperatură. În unele peisaje (de exemplu mediteraneene, zone musonice), în care sezonul ploios și seceta se schimbă destul de regulat, umiditatea acționează și ca factor de reglare a creșterii/dezvoltării.

Cele mai lungi înregistrări fenologice din lume atestă florile de cireș din Japonia și datează din secolul al VIII-lea. Folosind aceste date, cercetătorii au reușit să reconstruiască temperatura medie a primăverii de peste o mie de ani în jurul Kyoto. În Marea Britanie, înregistrările periodice ale evenimentelor fenologice ale plantelor și animalelor au fost făcute încă din secolul al XVIII-lea, în timp ce în Elveția, reconstrucția temperaturii primăverii datează din 1808 folosind date care descriu decăderea castanilor. La Serviciul Meteorologic Național, observațiile fenologice regulate ale plantelor au început în anii 1950, care s-au ofilit după schimbarea regimului și s-au încheiat la sfârșitul mileniului. Cu toate acestea, observațiile sunt în curs de desfășurare în multe țări și există un număr tot mai mare de rețele profesionale și voluntare.

Un monument cultural istoric (și fonologic vegetal) foarte valoros este „Cartea viitorului strugurilor” din Kőszeg. Începând cu prima jumătate a anilor 1700, în orașul Kőszeg era obișnuit să prezinte primii lăstari de viță de primăvară („viitorul”) la primărie în fiecare an în ziua Sfântului Gheorghe (24 aprilie), iar apoi au fost trase în mărimea lor naturală pentru Vița de vie. În cartea sa. Ritul de prezentare a lăstarilor poate să fi evoluat dintr-un obicei medieval. Lungimea lăstarilor depinde de vremea primăverii, astfel încât vremea primăverii din ultimii 200 de ani ar putea fi reconstruită pe baza desenelor dimensionale.

Fragment din Cartea venirii strugurilor (Sursa: site-ul orașului Kőszeg)

În deriva schimbărilor climatice

Potrivit cercetărilor la nivel mondial, impactul creșterii schimbărilor climatice globale în ultimele decenii a fost evidențiat de „obiceiurile” florei și faunei care se repetă an de an. decalaj. Fenofazele de primăvară - cum ar fi apariția frunzelor și florilor, primul zbor de fluturi, așezarea păsărilor - prezintă schimbări definite în tendințe în diferite părți ale lumii (majoritatea schimbări anterioare), în timp ce fenofazele de toamnă, precum decolorarea frunzelor, foioase păsări, păsări migratoare în funcție de specie, se poate observa și o schimbare mai târziu și mai devreme.

După cum avertizează studii cuprinzătoare, schimbările climatice sunt principala cauză a acestor schimbări: fenofazele de primăvară se deplasează înainte în multe locuri din cauza iernilor mai blânde și a primăverii devreme. Printre altele, acest lucru nu este bun, deoarece debutul prematur al circulației umezelii poate provoca daune grave plantelor în cazul unui îngheț târziu. În cazul toamnei, se pot observa și schimbări asemănătoare tendințelor, deși imaginea este mai puțin uniformă, deoarece frunzele de toamnă ale copacilor sunt influențate de mulți alți factori, pe lângă cei mai importanți doi factori, zilele mai scurte și mai reci, precum ca secete, stres termic, precipitații abundente, vânt puternic.

in Europa Analiza datelor fenologice de înflorire a 6 specii de plante foarte frecvente (crin de vale, păpădie, liliac comun, soc negru, salcâm alb, tei cu frunze mici) arată tendințele anterioare de înflorire în multe regiuni biogeografice din perioada 1970–2010. Majoritatea speciilor au prezentat modificări semnificative în regiunea continentală (3-8,3 zile pe deceniu), alpină (2-3,8 zile pe deceniu) și boreală (2,2-9,6 zile pe deceniu). Cercetarea a relevat, de asemenea, că în multe regiuni biogeografice din Europa, timpul de răspuns al plantelor lemnoase (salcâm alb și tei cu frunze mici) este mai puternic decât cel al plantelor erbacee (păpădie și crin de vale). Mai mult, se pare că

în a doua jumătate a secolului al XX-lea, plantele au răspuns, de asemenea, ritmului crescând de încălzire a primăverii cu o schimbare din ce în ce mai mare, adică au tăiat flori din ce în ce mai devreme.

Examinând aceleași 6 plante din zonele geografice ale Ungariei, sa dovedit că în a doua jumătate a secolului trecut (1952-2000) data începerii înfloririi s-a modificat treptat mai devreme și în cea mai mare parte a Ungariei. Cea mai puternică trecere la trecut (2,8-4,4 zile pe deceniu) a fost observată în cazul teiului cu frunze mici. Motorii evenimentelor fenologice includ atât efecte pe termen scurt (vreme în lunile imediat premergătoare evenimentului fenologic), cât și efecte pe termen lung (vreme întârziată în lunile precedente).

Păpădie sau pansament de păpădie (denumire latină: Taraxacum officinale)

Schimbările climatice afectează și păsările migratoare. Din cauza complotului mereu încălzit (și a hrănirii animalelor) din cauza hranei disponibile pe tot parcursul iernii, multe păsări migratoare, cum ar fi berzele, nici măcar nu încearcă o călătorie mare spre sud. Potrivit Centrului de Cercetări Ecologice al Academiei Maghiare de Științe, păsările migratoare nu doar pleacă spre zonele de iarnă puțin mai târziu sau ajung mai devreme în primăvară din cauza lunilor încălzite toamnă-iarnă, dar strategia în sine se schimbă: pasărea migratoare devine o pasăre permanentă.

Transformarea ecosistemelor

Evenimentele fenologice afectează o gamă largă de procese ecologice, inclusiv demografia speciilor, distribuția speciilor și succesul speciilor invazive (cunoscute și ca specii de inundații extraterestre) asupra speciilor native. Speciile sunt capabile să se adapteze într-un anumit grad la condițiile climatice modificate (de exemplu, raza de acțiune a acestora se deplasează mai spre nord/mai înalt spre zonele muntoase), dar dacă schimbările climatice se produc prea repede, speciile de plante nu vor putea ține pasul sau vor putea a tine pasul. Cei care trăiesc în turism în New England, în vârful nord-estic al SUA, sunt deja îngrijorați, deoarece schimbările climatice ar putea împinge steaua populară a cavalcadei culorilor de toamnă, trestia de zahăr, mult mai la nord, lipsindu-i de culorile sale distinctive de toamnă - și în valoare de miliarde de dolari. În plus, schimbarea condițiilor climatice este, de asemenea, favorabilă răspândirii speciilor invazive și a dăunătorilor.

De asemenea, ecologiștii avertizează că relațiile între specii sunt adesea compromise ca urmare a schimbărilor fenofazice (de exemplu, interacțiuni între plante și polenizare) și diferențele de timp pot deranja funcționarea comunităților. De exemplu, dacă plantele nu înfloresc atunci când insectele polenizatoare sunt active, ambele grupuri pot fi afectate negativ. De asemenea, înseamnă că serviciile ecosistemice sunt deteriorate, ceea ce poate avea un impact asupra întregului lanț alimentar și a securității alimentare.

Prin urmare, se pune întrebarea cu privire la ce se poate face pentru a evita și a atenua efectele ecologice negative ale schimbărilor climatice provocate de om? Oricât de fundamental ar părea, experții spun că una dintre cele mai importante măsuri este protejarea habitatelor naturale. Animalele polenizatoare își pot face treaba perfect dacă au tot ce au nevoie pentru siguranța și sănătatea lor, cum ar fi materialele și condițiile de mediu necesare pentru a-și construi habitatul. Momentul diferitelor practici de gestionare a plantelor și terenurilor (de exemplu, cosirea, pășunatul, arderea, aplicarea pesticidelor) ar trebui, de asemenea, să fie planificate cu atenție, deoarece acestea pot dăuna direct și indirect insectelor, privându-le de habitatul și hrana lor.

Și în ceea ce privește schimbarea evenimentelor fenologice, fermierii pot proteja polenizatorii de posibila raritate a surselor de flori din habitatul lor prin crearea unui ansamblu abundent și divers de specii de plante. Polenizatorii, în special albinele, se hrănesc singuri și cu descendenții lor cu nectar și polen, în timp ce majoritatea speciilor de fluturi necesită nectar ca fluturi adulți și trăiesc și se hrănesc cu plante gazdă specializate ca omizi. Prin urmare, pentru ca cantitatea și varietatea potrivită de alimente să fie disponibile într-o anumită zonă pentru a satisface toate nevoile ciclului de viață ale tuturor speciilor polenizatoare, sunt necesare mai multe plante cu flori succesive pentru a acoperi întregul sezon de creștere.

Diversitatea și abundența alimentelor create în acest fel permite polenizatorilor să prospere și să-și poată juca rolul vital în ecosisteme, chiar și în condițiile climatice și de mediu în continuă schimbare.

Și voi puteți ajuta munca oamenilor de știință! Puteți trimite observațiile dvs. la OMSZ (ghidul detaliat de fenologie a plantelor este disponibil aici) și le puteți încărca în alte baze de date globale: Nature’s Notebook, Budburst, ISeeChange