春季物候与全球气候变化

2017年3月17日更新
黄腰莺在春天红枫树林
黄腰莺。 约翰·舒马赫(Johann Schumacher)/摄影库/盖蒂图片社

随着春天的到来,我们注意到天气,天气以及许多自然事件都在改变季节。取决于您居住的地方,番红花可能会在雪地里戳戳,双胸斑马可能会回来,或者樱花可能会开花。似乎发生了一系列有序的事件,各种春天的花朵依次出现,红枫芽破裂成新叶,或者谷仓闻到空气中的旧丁香。这种自然现象的季节性周期称为物候学。 全球气候变化 在物种相互作用的核心,它似乎正在干扰许多物种的物候。

什么是物候学?

在像美国北半部这样的温带地区,冬季的生物活动相对较少。大多数植物都处于休眠状态,昆虫也以它们为食。反过来,依赖这些昆虫的动物(例如蝙蝠和鸟类)正在冬眠或在更偏南的地方度过寒冷的几个月。 等温线 像爬行动物和两栖动物一样,它们从环境中吸收热量,它们的活动阶段也与季节相关。漫长的冬季将植物和动物所做的所有生长,繁殖和传播活动限制在一个短的有利窗口内。这就是使春天如此充满活力的原因,植物开花并重新生长,昆虫不断出现并繁殖,鸟类飞回去利用这种短暂的赏金。这些活动中的每一项的发作加起来有很多物候标记。

什么触发了物候事件?

不同的生物对不同的线索做出响应以启动季节性活动。经过一段时间的休眠后,许多植物将再次开始生长叶片,这在很大程度上决定了叶片的离开窗口。可以更精确地确定何时发芽的线索可能是土壤温度,空气温度或水的可用性。同样,温度提示可以促进昆虫活动的开始。日长本身可能是某些季节性事件的有效触发因素。只有在足够的日照时间时,许多鸟类才会产生生殖激素。

为什么科学家对物候研究感到担忧?

大多数动物生命中最需要能量的时期是繁殖时。因此,在食物最丰富的时期进行同时繁殖(对于许多人来说,是年轻人的成长)对他们有利。毛毛虫应该像刚硬的橡树幼树一样孵化,然后变硬,变得营养不足。繁殖的鸣禽需要在幼虫活动达到高峰的时候计时其幼虫的孵化时间,因此它们可以利用这种丰富的蛋白质来喂养后代。许多物种已经进化以利用资源可用性的高峰,因此所有这些看似独立的物候事件确实是复杂的精确交互网络的一部分。季节性事件的中断会对生态系统产生深远影响。

气候变化如何影响物候学?

政府间气候变化专门委员会在2007年的一份报告中,估计在过去30年中,春季每十年提前2.3至5.2天到达。在观察到的数百种变化中,日本银杏树的落叶,紫丁香的开花以及莺的到来都在今年早些时候发生了变化。问题在于,并非所有这些转变都以相同的速率发生(如果有的话)。例如:

  • 正当幼小的橡树叶从它们的芽中爆裂时,冬蛾就被定时孵化了。随着气候变化,这两种情况都已在今年早些时候发生,但在冬季蛾类孵化中则更为明显。然后,年轻的新兴毛毛虫饿死了。
  • 一些北美迁徙鸣鸟提高了其到达数据。然而,他们觅食的至少一种主要树种甚至早些转移了叶子。然后,鸟类可能会错过在这些树木上发现的昆虫可利用性的峰值,并在鸟类筑巢季节开始时为其提供所需的能量和蛋白质。

自然界中重要事件的这种错位称为物候错位。当前,正在进行大量研究以识别这些不匹配可能发生的位置。