Для деревних рослин, таких як цей рододендрон, час весняного листя - це баланс між максимізацією їхніх вегетаційних періодів та униканням пізніх заморозків. Річард Примак, CC BY-ND

Прогноз погоди в США протягом останніх кількох місяців відчував себе як поїздка на американських гірках. Грудень та січень були значно тепліше середнього у багатьох місцях, а потім лютневі інтенсивна хвиля холоду і драматичне розминка.

Якщо ви коли-небудь бачили кущі бузку, розчавлені сніговими заметами, то бутонізуючи в теплий день лише через кілька тижнів, ви можете задатися питанням, як рослини переносять такі крайнощі. я навчаюсь як зміна клімату впливає на час сезонних подій у життєвих циклах рослин, птахів та комах у штаті Массачусетс, тому я знаю, що види еволюціонували тут, щоб справлятися із знаменитою мінливою погодою Нової Англії. Але клімат, що потеплішає, порушує схему погоди та перевіряє здатність багатьох видів адаптуватися.

Переносимо холод

У жорстокі зимові дні, коли температури значно нижчі від нуля, тварини зимують під землею або туляться в захищених місцях. Але там повинні сидіти дерева і чагарники і брати це. Тканини їхніх стовбурів, гілок та коренів живі. Як вони переживають мороз?

Восени починаються дерев’яні рослини в багатьох районах Північної Америки підготовка до зими. Коли їх листя змінює колір і опадає, гілочки, гілки та стовбури починають втрачати воду. В результаті їх клітини містять більшу концентрацію цукрів, солей та органічних сполук.

Це знижує температуру замерзання клітин і тканин і дозволяє їм витримувати температуру набагато нижчу за нормальну точку замерзання води. Однак фокус має свої межі, тому екстремальні холодні явища все одно можуть вбити певні рослини.

Коріння дерев та чагарників залишаються в основному незмінними та неактивними протягом зими, покладаючись на захист від снігу та ґрунту. Здебільшого температура ґрунту навколо коренів залишається на рівні замерзання або вище. Грунт, опале листя та стійкі шари снігу ізолюють землю над корінням і не дають їй втрачати тепло.

Дивовижна небезпека весняних заморозків

Після того, як рослини стоїчно витримують холодну зиму, рання весна приносить нові небезпеки. Рослини повинні листяти якомога раніше навесні, щоб повною мірою використати вегетаційний період. Але це передбачає закачування води в листя, що розвиваються, що зменшує концентрацію цукрів, солей та органічних сполук у їх тканинах та усуває захист від зими від холоду.

Кожен вид має характерний час розгортання. Ранньолисті види, такі як чорниця та верба, є азартними гравцями царства рослин. Пізніші породи, такі як дуб та сосна, є обережними та консервативними типами. Для будь-якого виду занадто рано листя є ризиком, оскільки пізні заморозки можуть пошкодити або вбити молоді листя.

Квіти також вразливі до непередбачуваних весняних заморозків, оскільки містять багато води. Якщо квіти плодових дерев, таких як яблука, вбиває мороз, дерева не дадуть плодів пізніше влітку. Пізні заморозки також можуть спричинити невтішно короткі сезони цвітіння для декоративно-розквітлих рослин, таких як форзиція та магнолія.

Посадити будильники

Щоб захиститися від морозу та все ж скористатися повним вегетаційним періодом, дерева та чагарники розробили три способи дізнатись, коли пора починати рости навесні.

По-перше, рослини мають вимоги до зимового охолодження: вони тримаються на зимовому спокої, поки не зазнають певної кількості холодних зимових днів. Ця риса допомагає їм уникати листя чи цвітіння в аномально теплі періоди в середині зими.

По-друге, рослини також мають вимоги до весняного потепління, що сприяють зростанню після того, як вони переживають певну кількість теплих днів кожної весни. Ця особливість допомагає їм починати рости, як тільки стає досить тепло.

По-третє, деякі рослини також мають фотоперіод реакція, що означає, що вони реагують на тривалість часу, коли вони піддаються дії світла протягом 24 годин. Це готує їх до листя, оскільки навесні дні стають довшими та теплішими. Букові дерева мають як вимогу до потепління, так і реакцію на фотоперіод, але температура вимагає набагато сильніших показників, тому вони починають діяти лише через кілька теплих днів пізньої весни.

Цікаво, що північноамериканські дерева, такі як червоний клен та чорна береза, є більш обережними та консервативними, ніж європейські та східноазіатські дерева. Погода на сході Північної Америки є більш мінливою, і загроза пізніх весняних заморозків тут вища, ніж у цих регіонах. Як результат, північноамериканські дерева еволюціонували, щоб листи кілька тижнів пізніше, ніж порівнянні дерева з Європи та Східної Азії.

Зміна клімату шифрує сигнали

Рослини високо налаштовані на температурні сигнали, тому потепління, спричинене зміною клімату, ускладнює для багатьох видів витримку зимових холодів та весняних заморозків. Оскільки навесні температура стає теплішою, ніж у минулому, такі дерева, як яблука та груші, можуть реагувати листям і цвітінням на кілька тижнів раніше норми. Це може збільшити їхню вразливість до пізніх заморозків.

Листя на цьому вишневому дереві зазнали шкоди від пізнього морозу. Річард Примак, CC BY-ND

Такі пізні морози бувають стає все більш поширеним оскільки зміна клімату дестабілізує струмінь струменя, приводячи його до опускання набагато південніше, приносячи сплески незвично холодної погоди.

У 2007 році винятково теплий період у березні спрацьовані дерева, щоб листя по східній та центральній частині США. Потім сильний мороз у квітні вбив молоде листя та квіти дубів, гікори та інших порід дерев. Дерева змогли дати другий урожай листя, але не змогли повністю замінити загублене листя, що, швидше за все, призупинило їх зростання на той рік.

Комахи-шкідники також становлять все більшу загрозу для рослин. Сувора зимова погода стримує багатьох комах, що зустрічаються в північному кліматі, таких як болиголова шерстисті адельгіди та смарагдові попелянки. Оскільки зими стають м’якшими, ці комахи, швидше за все, виживають, рухаються далі на північ, спричиняючи великі спалахи та пошкоджуючи дерева.

Тепліші зими також призводять до більшої кількості днів, коли земля гола. Похолодання, що виникають, коли немає ізолюючого шару снігу, можуть заморозити грунт і вбити коріння. Потім гілки дерев та чагарників відмирають, оскільки пошкоджені коріння не можуть забезпечити достатньо води та поживних речовин. У крайньому випадку рослини можуть загинути.

Карта зони твердості рослин Міністерства сільського господарства США показує, що ці зони - райони, де найімовірніше процвітають різні види рослин - зміщуються на північ, оскільки кліматичні зміни зігрівають США

{встановлено Y = 4pSYC8g5oVM}

У найближчі десятиліття багато холодолюбних видів дерев, таких як ялини та ялини, стануть менш рясними, коли вони не в змозі впоратися нові виклики, пов'язані з більш теплим кліматом. На північному сході США місцеві види, такі як клен цукор і бук, будуть поступово замінюватися місцевими видами з півдня, такими як дуби та гікорії. І неродні види, такі як Клени норвезькі, користуються перевагами цих зривів, щоб розпорошитись у лісах з узбіч доріг та кварталів.

Подібні зрушення відбуваються в багатьох місцях, оскільки кліматичні зміни змінюють сигнали, на які рослини покладаються, щоб позначити зміну сезонів.

про автора

Річард Б. Примак, професор біології, Бостонський університет

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

ІНГ