Kasvit ja hyönteiset kehittyivät yhdessä keväällä suunnilleen samaan aikaan. Marek Mierzejewski / Shutterstock

Pensaat helmikuun puolivälissä saattoivat perinteisesti näyttää lumen valkoisilta; tänä vuonna valkoinen oli orjankukkien työ – kevään enkeli. Vaikka aikainen kukinta onkin tervetullut merkki kostean ja synkän talven jälkeen, se tuo levottomuutta kokeneille kauden katsojille. Onko tämä kasvi aina kukkinut helmikuun puolivälissä, ihmettelin, vai onko jokin muuttumassa?

Onneksi kausitapahtumien kirjaamisen ja ymmärtämisen tieteellä, fenologialla, on pitkä historia Britanniassa. Robert Marsham, 18-luvun luonnontieteilijä, piti kirjaa kukkien, lintujen ja hyönteisten esiintymisestä Norfolk-kylässään jo vuonna 1736. Marshamin jälkeläiset jatkoivat tallennusta vuoteen 1958 asti. Woodland Trust ylläpitää perinnettä Luonnon kalenteri, järjestelmä, jossa yleisöä kutsutaan tallentamaan erilaisia ​​kausitapahtumia.

Yksityiskohtainen analyysi Tiedemiesten vuonna 2022 tekemä lähes puoli miljoonaa kasvitietuetta osoitti, että kun kaikkia lajeja tarkastellaan yhdessä, keskimääräinen kukinta-aika Yhdistyneessä kuningaskunnassa oli edennyt kuukaudella viimeisten 40 vuoden aikana. Lajien välillä oli vaihtelua. Hawthorn, yleinen pensasaita, kukkii yleensä 13 päivää aikaisemmin kuin 1980-luvun alussa, kun taas hevoskastanjan kukat ilmestyvät kymmenen päivää aikaisemmin.

Ilmasto on lämmennyt nopeasti 1980-luvulta lähtien. Kukintamalla aikaisemmin kasvit tunnistavat talvet lyhenevän ja leudoin. He aistivat päivien lämpenevän ja muuttavat kevään kehitystään samalla tavalla kuin ihmiset tuntevat lämpöä ihollaan ja astuvat ulos harvemmilla vaatekerroksilla. Tarkat mekanismit näiden vihjeiden havaitsemiseksi vaihtelevat kasvien ja eläinten välillä, mutta molemmat reagoivat ilmastoon sen muuttuessa.

Valon ja lämmön havaitseminen ilman silmiä ja ihoa

Kasvit havaitsevat syksyn lyhenevät päivät fytokromiksi kutsutulla pigmentillä, joka on erityisen herkkä sähkömagneettisen spektrin punaisen alueen aallonpituuksille. Pidemmät syysyöt muuttavat tämän punaisen valon laatua. Vaikka tämä hienovarainen muutos karkaa ihmisiltä (silmämme eivät ole herkkiä tälle spektrin osalle), kasvi voi havaita tämän siirtymän ja alkaa muuttua.

Aivan kuten syksy voi aiheuttaa serotoniinihormonin tason laskun veressämme, talven lähestymisen aistinut kasvi lisää abskisiinihapon hormonin tuotantoa. Tällä on useita vaikutuksia. Lehtipuissa oksat lopettavat kasvun ja kehittävät sitkeitä talvisilmuja, jotka selviävät pakkasesta ja lumesta ja lehtien putoamisesta.

Kevään kasvun määräävät samanlaiset valon pituuden ja lämpötilan laukaisevat tekijät, mutta tyypillisesti lämpötilalla on merkittävämpi rooli. Jos kasvit kiinnittäisivät huomiota vain valoon, ne olisivat vaarassa aloittaa kasvun, kun kohtalokkaat pakkaset ovat vielä uhka, tai menettäisivät hyvän kasvuajan leutoina alkukevätpäivinä. Lämpötilan tunnistus määrittää, milloin kevätkukkia ilmestyy. Tästä syystä globaali kuumeneminen näkyy näiden kukkien aikaisemmassa esiintymisessä.

Ei täysin ymmärretä, kuinka kasvit havaitsevat lämpötilan. Osa siitä voi johtua siitä, että sen soluissa oleva kasvua hidastava hormoni hajoaa, kun ilman lämpötila laskee tietyn lämpötilan alapuolelle, mikä puolestaan ​​sallii kasvuhormonin lisääntymisen.

Vaikka ihmisillä on hermoja ihossaan havaitsemaan lämpötilaa, kasvit todennäköisesti luottavat pigmentteihin, vaikka mekanismia ei täysin ymmärretä. Lämpö on osa samaa sähkömagneettista spektriä, jolle fytokromi on herkkä, joten mahdollisesti tämä pigmentti on mukana. Riippumatta siitä, mitkä mekanismit ovat vastuussa kasvun käynnistämisestä, lämpötila määrittää myös sen, kuinka nopeasti kasvit kasvavat.

Kukat ja pölyttäjät eivät ole synkronoituja

Hyönteispölyttäjien, kuten mehiläisten, on synkronoitava elinkaarensa niin, että ne ovat siivessä, kun ne ruokkivat kukat nousevat esiin. Niiden talvesta ilmaantumisen ajankohta määräytyy myös lämpötilan ja päivän pituuden vaikutuksesta ja hormonien välittämänä.

Monien pölyttäjien sukupolvien parissa työskentelevä evoluutio on luonut tiiviin yhteyden kukkien ja niiden pölyttäjien syntymisen välille. Jos kukkien ja pölyttäjien ulkonäkö ei ole synkronoitu, hyönteisillä ei ole nektaria ja kasvit eivät lannistu.

Samanlainen yhteys on lehtien ilmestymisen ja niitä laiduntavien hyönteisten välillä. Ilmastonmuutoksen nopeus ja pienet erot näiden kahden ryhmän reagoinnissa uhkaavat rikkoa tämän synkronian ja aiheuttaa vakavia seurauksia molemmille osapuolille.

Iso tutkimus Saksalaiset tiedemiehet, jotka tarkastelivat kukkien ja niiden pölyttäjien ilmaantumista vuosina 1980–2020, löysivät monimutkaisen kuvan. Molemmat reagoivat ilmastonmuutokseen aikaisemmalla kukinnalla ja esiintymisellä, mutta kasvit olivat tehneet suuremman muutoksen.

Hyönteisryhmien välillä oli vaihtelua, mehiläiset ja perhoset olivat siirtyneet synkronisesti kasvien kanssa, mutta tätä ei havaittu kärpäsissä. Myös näiden hyönteisten lajien välillä oli vaihtelua.

Vaikka kasvit ja niistä riippuvaiset hyönteiset vaihtavat ajoituksia synkronisesti, ruokaketjun seuraava vaihe ei välttämättä ole niin joustava. Tammenlehtiä ruokkii tammikoitoukka. Tämä puolestaan ​​on lintujen, kuten sinitiaisten ja kärpässieppien, ensisijainen ruoka linkin teksti. Poikaset ovat kuoriutuneet suunnilleen samaan aikaan, kun taas tammenlehdet ja toukat ovat ilmestyneet aikaisemmin ja ovat toistaiseksi synkronissa. Mutta kuinka kauan?

Tyrmenkukat ovat tervetullut helpotus talvesta ja merkki kevään tulosta. Mutta ne ovat myös merkki ilmastonmuutoksesta: kehittyvä koe kasvien ja eläinten ajoituksesta ja synkronoinnista – ja monimutkaisista ravintoketjuista, joihin ne kuuluvat.

Paul Ashton, biologian johtaja, Edge Hill University

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

ta