Растения и насекомые эволюционировали одновременно и появились весной примерно в одно и то же время. Марек Межеевски/Shutterstock

Живые изгороди в середине февраля традиционно могли казаться белыми от снега; в этом году белый цвет был результатом цветения терновника – предвестника весны. Раннее цветение, хотя и является приятным знаком после влажной и мрачной зимы, вызывает беспокойство у опытных наблюдателей за сезоном. Интересно, это растение всегда цвело в середине февраля, или что-то меняется?

К счастью, наука о регистрации и понимании сезонных явлений, фенология, имеет в Британии долгую историю. Роберт Маршам, натуралист XVIII века, вел записи о появлении цветов, птиц и насекомых в своей деревне в Норфолке еще в 18 году. Потомки Маршема продолжали записи до 1736 года. Woodland Trust поддерживает традицию с Календарь природы, схема, в которой представителям общественности предлагается записывать различные сезонные события.

Детальный анализ почти полмиллиона записей о растениях, сделанных учеными в 2022 году, показали, что, если рассматривать все виды вместе, среднее время цветения в Великобритании увеличилось на месяц за последние 40 лет. Между видами были различия. Боярышник, обычное растение для живой изгороди, обычно цветет на 13 дней раньше, чем в начале 1980-х годов, тогда как цветы конского каштана появляются на десять дней раньше.

С 1980-х годов климат быстро потеплел. Цветя раньше, растения понимают, что зимы становятся короче и мягче. Они чувствуют, что дни становятся теплее, и меняют свое весеннее развитие так же, как люди, ощущая тепло на своей коже, выходят из дома с меньшим количеством слоев одежды. Точные механизмы обнаружения этих сигналов различаются у растений и животных, но оба реагируют на климат по мере его изменения.

Обнаружение света и тепла без глаз и кожи

Растения обнаруживают сокращение осенних дней с помощью пигмента фитохрома, который особенно чувствителен к длинам волн в красной области электромагнитного спектра. Более длинные осенние ночи меняют качество этого красного света. Хотя этот тонкий сдвиг ускользает от человека (наши глаза не чувствительны к этой части спектра), растение может обнаружить этот переход и начать меняться.

Подобно тому, как осень может вызвать падение уровня гормона серотонина в нашей крови, растение, почувствовавшее приближение зимы, увеличит выработку гормона, называемого абсцизовой кислотой. Это имеет несколько эффектов. У лиственных деревьев ветки перестают расти и на них образуются жесткие зимние почки, способные пережить мороз и снег, а листья опадают.

Рост весной определяется такими же факторами, как длина света и температура, но температура обычно играет более важную роль. Если бы растения обращали внимание только на свет, они бы рисковали начать рост, когда все еще существует угроза смертельных заморозков, или упустить хорошее время для роста в мягкие ранние весенние дни. Определение температуры определяет, когда появятся весенние цветы. Вот почему глобальное потепление проявляется в более раннем появлении этих цветов.

До конца не понятно, как растения определяют температуру. Частично это может быть связано с тем, что гормон, задерживающий рост, в его клетках разрушается, когда температура воздуха падает ниже определенной температуры, что, в свою очередь, позволяет увеличить уровень гормона роста.

В то время как у людей в коже есть нервы, которые определяют температуру, растения, вероятно, полагаются на пигменты, хотя механизм этого процесса до конца не изучен. Тепло является частью того же электромагнитного спектра, к которому чувствителен фитохром, поэтому, возможно, здесь замешан этот пигмент. Какие бы механизмы ни отвечали за начало роста, температура также определяет, насколько быстро растут растения.

Цветы и опылители не синхронизированы

Насекомые-опылители, такие как пчелы, должны синхронизировать свои жизненные циклы, чтобы они были в полете, когда появляются цветы, которыми они питаются. Время их выхода из зимы также определяется воздействием температуры и длины дня и опосредовано гормонами.

Эволюция, работающая над многими поколениями опылителей, создала тесную связь между появлением цветов и появлением их опылителей. Если появление цветков и опылителей не синхронизировано, у насекомых нет нектара и растения не оплодотворяются.

Аналогичная связь существует между появлением листьев и травоядными насекомыми, которые их пасутся. Скорость изменения климата и небольшие различия в том, как реагируют две группы, рискуют нарушить эту синхронность с серьезными последствиями для обеих сторон.

Большое исследование Немецкие ученые, изучавшие время появления цветов и их опылителей в период с 1980 по 2020 год, обнаружили сложную картину. Оба отреагировали на изменение климата более ранним цветением и появлением, но растения претерпели большие изменения.

Между группами насекомых наблюдались различия: пчелы и бабочки перемещались синхронно с растениями, но у журчалок этого не наблюдалось. Между видами этих насекомых также существовали различия.

Даже если растения и зависимые от них насекомые синхронно меняют время, следующий этап пищевой цепи может оказаться не таким гибким. Дубовые листья питаются гусеницами дубовой моли. Это, в свою очередь, является основным кормом птенцов таких птиц, как лазоревки и мухоловки-пеструшки. текст ссылки. Птенцы вылупились примерно в одно и то же время, а дубовые листья и гусеницы появились раньше и пока держатся синхронно. Но как долго?

Цветы терновника остаются долгожданным облегчением после зимы и признаком приближения весны. Но они также являются признаком изменения климата: разворачивающийся эксперимент по определению времени и синхронности существования растений и животных, а также сложных пищевых цепочек, частью которых они являются.

Пол Эштон, заведующий кафедрой биологии, Университета Edge Hill

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

ИНГ