Растения зацветают раньше, чем когда-либо: как они чувствуют смену сезонов

Цветение терновника в середине февраля — признак весны, но и тревожный сигнал для фенологов. Наука о сезонных явлениях, фенология, имеет в Британии долгую историю наблюдений, начиная с записей натуралиста XVIII века Роберта Маршема.

Данные показывают ускорение

• Анализ почти полумиллиона записей (2022 г.) показал, что среднее время цветения в Великобритании сдвинулось на месяц раньше за последние 40 лет.
• Сдвиг варьируется: боярышник зацветает на 13 дней раньше, а конский каштан — на 10 дней раньше, чем в начале 1980-х.

Растения реагируют на более короткие и мягкие зимы, вызванные быстрым потеплением климата с 1980-х годов.

Как растения обнаруживают свет и тепло без глаз и кожи

Обнаружение осени:

• Растения чувствуют укорочение осенних дней с помощью пигмента фитохрома, чувствительного к красной области спектра.
• Длинные ночи меняют качество этого красного света, что запускает выработку гормона абсцизовой кислоты. Это останавливает рост, формирует зимние почки и вызывает листопад.

Запуск весны:

• На рост весной влияют длина дня и температура, но температура играет более значительную роль.
• Растения не полагаются только на свет, чтобы избежать гибельных заморозков или использовать тёплые дни.
• Механизм обнаружения температуры до конца не изучен. Возможно, он связан с распадом гормона, тормозящего рост, при определённой температуре, что позволяет растительному гормону активироваться.
• Вероятно, растения используют пигменты (возможно, тот же фитохром) для детекции тепла, который также определяет скорость роста.

Цветы и опылители выходят из синхронизации

Насекомые-опылители (пчёлы, бабочки) также синхронизируют свой жизненный цикл с цветением через температуру и длину дня. Эволюция создала тесную связь между ними.

Риски из-за изменения климата:

• Быстрое изменение климата и разные скорости реакции у растений и насекомых рискуют разорвать эту синхронность. Это грозит отсутствием нектара для насекомых и опыления для растений.
• Крупное немецкое исследование (1980–2020 гг.) показало сложную картину: растения и опылители реагируют более ранним появлением, но сдвиг у растений больше.
• Реакция варьируется: пчёлы и бабочки сдвигались синхронно с растениями, а у журчалок такой синхронности не наблюдалось.

Угроза для пищевых цепей:

Даже если растения и насекомые синхронизируются, следующие звенья цепи могут не успевать. Например, дубовые листья и гусеницы дубовой пяденицы появляются раньше и пока синхронны. Однако птенцы синиц и мухоловок вылупляются примерно в одно и то же время. Вопрос в том, как долго сохранится эта синхронность.

Цветение терновника — не только предвестник весны, но и знак разворачивающегося эксперимента по изменению сроков и синхронности в сложных пищевых цепях из-за изменения климата.