生物学

阿巴拉契亚人的春季星六星的开花候选

当植物物种爆发成花时的历史记录可以突出可能镜像生态系统对气候变化的核心响应的季节事件(酚类)的变化。吉姆安德森(Jim Anderson)四个研究人员团队(西弗吉尼亚大学林业和自然资源教授),Lori Petrauski(国家生态学家为国家生态观测所网络),Sheldon Owen(西弗吉尼亚州西弗吉尼亚大学推广服务的拓展野生动物专家)和乔治Constantz(Cacapon Institute的生态学家和创始人),已经检查了西弗吉尼亚州阿巴拉契亚山脉两个春天开花植物的111年。

在温带气候中,春天第一批开花的植物被认为是一种受欢迎的越冬植物。从古代农业时代起,观察树木何时长出叶子或第一个花蕾就成为自然历法和天气预报的指南。例如,传统的说法是“如果橡树在灰烬之前,你会被溅起水花。”。如果说“橡树前的灰烬,你在浸泡”表明,这两棵树上的叶子可能告诉我们春天会是什么样子。周期性的植物或动物生命周期事件,如叶子或花的出现,被称为物候期,对它们的研究作为一个整体是物候学。虽然古老的说法可能不是可靠的预测因子,但有关开花等季节性植物事件的相关历史记录现在为物候学提供了支持数据。

豆皮牙齿的植物标目标本(cardamine concatenata.).

植物的反应是复杂而多变的。例如,开花受到季节和年际气候变化的影响,特别是温度,以及海拔等生境因素的影响。这些反应的变化将改变植物的丰度、分布、繁殖和生存,以及它们与其他物种的生态关系。随着气候的变化,植物必须适应才能生存。通过研究植物物候学的变化,研究人员希望获得与气候变化相关的未来生态系统健康的线索。

春季短暂的 - 快速,早期盛开的花朵 - 阿巴拉契亚山脉的东北美国山脉由于落叶林生态系统的气候变化而导致的候选候选的有用指标。这里的研究人员在过去111年的记录中调查了两种春天野花的开花日期的转变。选择的两种物种是切牙齿(cardamine concatenata.)及黄鳟鱼花(淫americanum). 这两种植物在该地区分布广泛,并在这段时间内显著提前了春季开花。

研究小组希望了解气候和非气候因素是否影响了这些物种的开花日期,以及这些日期是否因地理位置或海拔而改变。物候期的时间与气候密切相关,由于气候条件因位置而异,因此很难比较在大地形区域采集的标本。由于缺乏详细的长期观测数据,寻找这些影响的证据也常常受到阻碍。幸运的是,他们调查的两个物种都有来自植物标本的长期数据。

黄鳟鱼百合的类似标本(淫americanum).

历史物候学
正在开发全球职业信息集合和网络,以收集来自个人的数据以及小型职业监测项目。但是,如果研究人员在更大的时间跨越时,这些数据库是相对较新的,并且需要长期基线数据。各种历史植物记录在证明是有助于扩展候选数据的时间范围,并提供基线,以比较当前的候选的观察。

植物标料标本可用于重建春节术的历史候选,以应对变化的气候。

例如,几个世纪以来,热心的博物学家和园丁一直把记录作为植物开花时的消遣。通过利用植物档案资料,包括从热爱自然的市民的日记、年代照片和植物标本馆标本中观察到的资料,就有可能调查物候和气候变化,即使是在一个大而多变的地理区域。对这些历史记录的兴趣的复苏导致了许多物候记录网络的建立或更新。

西弗吉尼亚气候历史项目于2015年1月建立,收集该地区档案资源的职业信息。收集的数据正在用于激发公民科学项目,并对该地区的植物候选进行进一步的研究。在缺乏长期历史数据的情况下,开花候选的研究受到限制的情况下,植物标料标本和照片现在可以用于重建春季和其他开花植物的历史候选,以应对变化的气候。

在花的黄色鳟鱼百合在阿巴拉契亚人。照片由大卫Smaldone提供。

开花物候学
温带开花候选是复杂的,涉及温度和日间长度,以使开花时间与适当的季节性条件相匹配。换句话说,植物需要知道春天的时候。如果任何植物苯虫种因气候变化而改变,这可能对生态系统的健康有深远的影响。例如,开花时期的破坏可能会使花粉师的生命周期中的鲜花的出现偏离。

气温是春季花期的最强环境预测因子,它随融雪量和海拔的变化而变化。对于许多植物来说,冬季气温升高也与花期提前有关,而降水增加则与春季花期较晚有关。早春开花的好处可能包括有更多的光照和水分,以及减少对传粉者的竞争。然而,过早开花也会导致霜冻。因此,开花时间可能会影响这里研究的野花的长期生存。

开花物候数据集通常记录第一次开花的日期,即花的出花时间。然而,当有很多人参与记录的时候,定义什么是花的出现是很重要的。根据物种的不同,某一种植物的花期可能长达数周,这反过来会降低收集到的数据的可靠性。通过在评估数据时仔细考虑这些因素,标本馆标本可以成功地用来显示开花对气候变化的反应。

在花的切叶牙齿。照片由大卫Smaldone提供。

研究人员预测,当他们审查了历史记录时,他们会发现春季星六星响应气候变化,特别是春季温度的变化而转移了他们的开花日期,并且阿巴拉契亚山脉较高升高的植物比低于低的植物海拔。

Cutleaf Toothwort和黄色鳟鱼百合秀早期春天开花
在这里,从1904年至2015年的西弗吉尼亚州的六个公共植物制品和私人植物制品的Herbarium标本和日期照片用于识别普通野花切割牙齿和黄色鳟鱼百合的地点和开花日期。从标本中获得的观察结果用于确定平均开花日期,最精确地代表这些物种的变化和变化的候选。

研究中只使用了包括日期和地点的历史项目。为了获得海拔数据和准确的气候数据,绘制了标本室标本和照片的位置描述。自1890年以来,西弗吉尼亚州的13个气象站的气候数据被记录下来。这些信息被用来估计每年的平均温度、春季和冬季的温度以及获得的每一次开花观测的春季降水量。

如果开花反应因气候变化而改变,这很可能对生态系统的健康产生深远影响。

该研究发现,在过去的世纪十年平均每十年平均0.91天平均先进,刀叶和黄色鳟鱼百合均明显高涨。正如预期的那样,弹簧温度是开花日期的最强预测因子:2.91和3.44天,每次1°C分别增加春季温度和黄色鳟鱼百合的弹簧温度。早些时候发现500米高的鲜花早期绽放,并在开花日期的时间随时间展示比发现高于1,000米的鲜花更强。

它们发现黄色鳟鱼百合对高度,弹簧温度和弹簧沉淀比切叶牙齿更敏感。同时,Cutleaf Toothwort受温暖的冬季温度影响略高,不受弹簧沉淀的影响。总之,较低的海拔,较高的春季和冬季温度,以及来自阿巴拉契亚山区的这两种野花中的早期春天开花与较早的春天开花相关。

美国西弗吉尼亚州黄鳟鱼百合(左栏)和切叶金丝桃(右栏)对1922 - 2015年春季温度、冬季温度和降水的开花响应

物候错配与气候变化
当周期性生命周期事件彼此不同步时,可以发生诸如诸如彼此的同步时发生酚类错配。我们现在知道气候变化改变了物种的季节性生命周期事件,并且可能会影响其生态关系。这种效果如何出现,他们可能发生的频率以及它们的影响是多么难以预测。当然,当粉丝器周围时,诸如开花时的时间敏感的关系可能被破坏或改变,这可能反过来影响成功的繁殖。

Anderson,Petrauski,Owen和Constans开展的研究表明,由于春季早期发病造成的早期开花,所研究的目前普遍的春节术均存在于发生酚类错配的风险。这些可能包括对传授犬相互作用的破坏和对可能取决于其花的其他昆虫物种的影响,例如西弗吉尼亚白蝴蝶(Pieris viriginiensis.).然而,我们不知道当这样的物候不匹配发生时,这些物种会有多敏感。

春天显然在西弗吉尼亚州越早开始。即便如此,不同物种的响应均差异差异。仍有哪些因素涉及这些差异仍有待调查。在某些情况下,候选的转变甚至可以减轻现有的不匹配,并通过某些物种和动物促进新可用资源的利用。为了更好地了解气候变化的影响,开花候选的流行阶段的开花阶段和开花持续时间的记录可以在开花的开发周期内完成开花的开发周期。

个人反应

您能否扩大业余自然主义者和植物恋人在支持您的研究方面发挥的角色,增加了历史兴趣并鼓励当前的公民科学?

如果没有我们之前植物爱好者的热情,这项研究是不可能的。这项研究的数据是由过去热爱科学、美丽和保护野花的工艺的博物学家收集的。通过研究这些样本,我们研究了特定时间、特定地点的生命快照——这是过去的公民科学家留给我们的拼图。这些博物学家很可能不知道他们保存的野花会被用来追踪气候变化,这对目前喜欢通过公民科学学习或体验户外活动的业余博物学家来说是鼓舞人心的。

此功能文章是通过批准的研究团队特色而创建的。这是一个协作的生产,由特色辅助,全球分销提供支持。

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