گیاهان و حشرات با هم تکامل یافتند تا تقریباً در همان زمان در بهار ظاهر شوند. مارک میرزیوسکی / شاتر استوک

پرچین ها در اواسط فوریه ممکن است به طور سنتی سفید با برف ظاهر شوند. امسال سفید کار شکوفه های خار سیاه بود - منادی بهار. اگرچه نشانه خوش آمدگویی پس از یک زمستان مرطوب و تاریک است، گلدهی زودهنگام باعث ناراحتی ناظران با تجربه فصل می شود. من تعجب کردم که آیا این گیاه همیشه در اواسط فوریه گل داده است یا چیزی در حال تغییر است؟

خوشبختانه علم ثبت و درک وقایع فصلی یعنی فنولوژی در بریتانیا سابقه طولانی دارد. رابرت مارشامیک طبیعت‌شناس قرن هجدهم، از ظاهر گل‌ها، پرندگان و حشرات در دهکده نورفولک خود در سال 18 سوابق داشت. نوادگان مارشام ضبط را تا سال 1736 ادامه دادند. وودلند تراست این سنت را حفظ می‌کند. تقویم طبیعت، طرحی که در آن از مردم برای ضبط رویدادهای فصلی مختلف دعوت می شود.

تحلیل دقیق تقریباً نیم میلیون رکورد گیاهی توسط دانشمندان در سال 2022 نشان داد که وقتی همه گونه ها با هم در نظر گرفته شدند، میانگین زمان گلدهی در بریتانیا در 40 سال گذشته یک ماه پیشرفت کرده است. بین گونه ها تنوع وجود داشت. زالزالک، گیاه رایج پرچین، عموماً 13 روز زودتر از اوایل دهه 1980 گل می دهد در حالی که گل های درخت شاه بلوط اسبی ده روز زودتر ظاهر می شوند.

آب و هوا از دهه 1980 به سرعت گرم شده است. با گل دادن زودتر، گیاهان متوجه می شوند که زمستان کوتاه تر و ملایم تر می شود. آن‌ها گرم‌تر شدن روزها را حس می‌کنند و رشد بهاری خود را به گونه‌ای تغییر می‌دهند که انسان‌ها روی پوست خود گرم می‌شوند و بنابراین با لایه‌های کمتری از لباس بیرون می‌روند. مکانیسم‌های دقیق برای تشخیص این نشانه‌ها بین گیاهان و حیوانات متفاوت است، اما هر دو در حال تغییر آب و هوا هستند.

تشخیص نور و گرما بدون چشم و پوست

گیاهان کوتاه شدن روزهای پاییز را با رنگدانه ای به نام فیتوکروم تشخیص می دهند که مخصوصاً به طول موج در ناحیه قرمز طیف الکترومغناطیسی حساس است. طولانی شدن شب های پاییز کیفیت این چراغ قرمز را تغییر می دهد. در حالی که این تغییر ظریف از انسان فرار می کند (چشم ما به این قسمت از طیف حساس نیست)، یک گیاه می تواند این انتقال را تشخیص دهد و شروع به تغییر کند.

همانطور که پاییز می تواند باعث کاهش سطح هورمون سروتونین در خون ما شود، گیاهی که نزدیک شدن به زمستان را حس کرده است، تولید هورمونی به نام اسید آبسیزیک را افزایش می دهد. این تاثیرات متعددی دارد. در درختان برگ ریز، شاخه ها رشد نمی کنند و جوانه های زمستانی سختی ایجاد می کنند که قادر به زنده ماندن در یخبندان و برف و ریزش برگ ها هستند.

رشد در بهار توسط محرک‌های مشابه طول نور و دما تعیین می‌شود، اما دما معمولاً نقش مهم‌تری دارد. اگر گیاهان فقط به نور توجه می کردند، خطر شروع رشد را در زمانی که یخبندان کشنده هنوز یک تهدید هستند یا از دست دادن زمان رشد خوب در روزهای خفیف اوایل بهار مواجه می شدند. تشخیص دما زمان ظهور گل های بهاری را مشخص می کند. به همین دلیل است که گرمای جهانی در ظاهر اولیه این گل ها مشهود است.

به طور کامل درک نشده است که گیاهان چگونه دما را تشخیص می دهند. برخی از آن ممکن است به دلیل شکسته شدن هورمون متوقف کننده رشد در سلول های آن هنگام پایین آمدن هوا به زیر دمای مشخصی باشد که به نوبه خود باعث افزایش هورمون رشد می شود.

در حالی که انسان ها برای تشخیص دما اعصابی در پوست خود دارند، گیاهان احتمالاً به رنگدانه ها متکی هستند، اگرچه مکانیسم آن به طور کامل شناخته نشده است. گرما بخشی از همان طیف الکترومغناطیسی است که فیتوکروم به آن حساس است، بنابراین احتمالاً این رنگدانه درگیر است. هر مکانیسمی که مسئول شروع رشد باشد، دما نیز تعیین کننده سرعت رشد گیاهان است.

گل ها و گرده افشان ها هماهنگ نیستند

گرده افشان های حشرات مانند زنبورها باید چرخه زندگی خود را به گونه ای هماهنگ کنند که هنگام ظهور شکوفه هایی که از آنها تغذیه می کنند، در بال باشند. زمان ظهور آنها از زمستان نیز با تأثیرات دما و طول روز و با واسطه هورمون ها تعیین می شود.

تکاملی که روی بسیاری از نسل‌های گرده‌افشان کار می‌کند، پیوند محکمی بین ظهور گل‌ها و گرده‌افشان‌ها ایجاد کرده است. اگر ظاهر گل ها و گرده افشان ها هماهنگ نباشد، حشرات شهد ندارند و گیاهان بارور نمی شوند.

پیوند مشابهی بین ظهور برگ ها و حشرات گیاهخواری که در آنها می چرند وجود دارد. سرعت تغییرات اقلیمی و تفاوت‌های جزئی در نحوه واکنش دو گروه خطر شکسته شدن این هماهنگی را با عواقب جدی برای هر دو طرف دارد.

یک مطالعه بزرگ توسط دانشمندان آلمانی که به بررسی زمان ظهور گل ها و گرده افشان های آنها بین سال های 1980 تا 2020 می پردازند، تصویر پیچیده ای پیدا کردند. هر دو با گلدهی و ظهور زودتر به تغییرات آب و هوایی پاسخ دادند، اما گیاهان تغییر بیشتری داده بودند.

بین گروه‌های حشرات تفاوت وجود داشت، زنبورها و پروانه‌ها همگام با گیاهان جابه‌جا شده بودند، اما این مورد در مگس‌های شناور مشاهده نشد. همچنین بین گونه های این حشرات تنوع وجود داشت.

حتی زمانی که گیاهان و حشرات وابسته به آنها زمان را به طور همزمان تغییر می دهند، مرحله بعدی زنجیره غذایی ممکن است چندان انعطاف پذیر نباشد. برگ های بلوط توسط کرم پروانه بلوط تغذیه می شوند. این به نوبه خود غذای اصلی جوجه های پرندگانی مانند تالارهای آبی و مگس گیرها است. متن پیوند. جوجه ها تقریباً در همان زمان از تخم بیرون می آیند، در حالی که برگ های بلوط و کرم ها زودتر ظاهر شده اند و تا کنون با هم هماهنگ هستند. اما تا کی؟

شکوفه‌های خار سیاه به عنوان آرامشی از زمستان و نشانه‌ای از رسیدن بهار باقی می‌مانند. اما آنها همچنین نشانه ای از تغییرات آب و هوایی هستند: آزمایشی در حال آشکار شدن در مورد زمان بندی و همزمانی گیاهان و حیوانات - و زنجیره های غذایی پیچیده ای که آنها بخشی از آن هستند.

پل اشتون، رئیس زیست شناسی، دانشگاه لبه هیل

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

نشستند