时间、传粉者和气候变化的影响

2017年7月7日上午9:24
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甜灌木(萼草属)。这些花的气味类似于过熟的腐烂水果,树液甲虫会来吃

每年春天,我有幸在北卡罗来纳州阿什维尔的一所小学院给学生们教授植物分类学。除此之外,我喜欢教这门课的方式,这种方式迫使我密切关注我们校园所在的蓝岭山脉在季节的任何特定时刻从地下冒出的东西、叶子或开花的东西。每个星期,我都会在教室里放满植物的剪枝,让学生们近距离地亲自检查,让他们学会识别不同的植物科,以及它们之间的比较:trilliums与jackin -the- the-pulpits有什么不同,春天的美丽与芸香银莲花有什么不同。

但在今年春季开学几周后,我意识到我需要废除我的教学大纲,彻底重新安排我的实验室。一个非常温暖而短暂的冬天随之而来的是一个早春,这意味着我所依赖的许多植物似乎比平时提前了几周开放。虽然我最初怀疑自己的直觉,但仅仅基于短暂的观察,我随后拿出了3月6日实验室的收集笔记,发现上面有日期2013年4月6日。我的直觉很准。花期比我上次教这门课的时候早了三到四个星期,就在四年前。

在我的研究中,早春的影响也是显而易见的。我研究甜灌木的授粉和花卉生物学,Calycanthus floridus,它有酒红色的花,散发着成熟腐烂的水果的气味,吸引着它们的传粉者,爬进花里觅食的小甲虫。自2007年以来,我一直在跟踪这种植物的开花和结果的时间,迄今为止的数据显示,在春天较早、较温暖的年份,这种植物开花得更早,而甲虫则无处可寻。鲜花在那里盛放着,醉人的芳香淹没了整个地区,但他们正在举行一个没有客人的聚会——这对他们的未来来说不是一个好兆头。这些植物依靠甲虫授粉和随后的种子生产,在甲虫不来访的年份,它们的繁殖成功率几乎为零。

作者(艾米·博伊德)在北卡罗来纳州蓝岭山脉向学生传授授粉生物学。

物候学与气候变化

生物事件的时间——比如植物的开花和长叶或昆虫的产卵——被称为时间物候学,随着气候的变化,物候学的研究越来越受到重视。许多生物依赖气候信号,如温度作为它们在季节中时间的线索,因此随着地球变暖,它们对这些线索的反应将导致它们更早地出叶、开花、交配或产卵。

但问题是:许多生物,比如甜灌木,依赖于与其他物种的关系,并不是所有物种都使用相同的线索。一种可能使用日平均温度作为物候线索,另一种则使用日长度。如果两个依赖相互作用的物种在不断变化的环境中使用不同的线索,或者对相似的线索做出不同的反应,它们可能最终完全失去彼此——甲虫和甜灌木的情况可能就是这样。

Plant-pollinator不匹配

密切关注物候学的科学家们积累了越来越多的证据,表明我们不断变化的气候正在影响许多不同物种,并可能破坏它们之间的相互作用。例如,大黄蜂的研究他们在落基山脉参观的工厂发现,两者的时间都提前了,但幅度不同。开花时间的变化比大黄蜂时间的变化更大,导致同步性降低——植物和传粉者都可能因此受到影响。在日本,生物学家追踪一种春天的野花(ambigua延胡索)和它的大黄蜂传粉者,同样发现这些植物比大黄蜂对早春更敏感。蜜蜂和花朵同步的减少导致植物的传粉者可用性降低,也可能降低传粉者的食物可用性。

随着地球变暖,植物和传粉者都可能以不同的方式适应变化,导致这些共生伙伴之间的不匹配。气候变化对物候的影响与其他所有因素都有关系传粉者面临的挑战今天,比如栖息地的丧失和破碎化,疾病,农药的使用,以及入侵物种的传播。

木蜂传粉者(Xylocopa virginica)正在访问五月花(Passiflora incarnata)

对农业的影响

那么我们为什么要关心物候学的这种破坏呢?与对农业生产的潜在影响相比,被迫废除我的教学大纲是一个非常小的后果。据估计在美国,全球35%的作物种类依赖或受益于动物(包括蜜蜂和其他昆虫)的授粉。一些占所有脊椎动物传粉物种的16%(如蜂鸟和蝙蝠)受到灭绝的威胁,而至少占所有传粉昆虫的9%也受到了威胁。传粉者是种植水果、蔬菜和坚果的农民的重要合作伙伴;没有它们,我们自己的物种将面临失去食物来源的一个重要组成部分。类似的不匹配也可能改变和破坏作物植物和害虫物种之间的关系,给农业带来新的挑战或加剧现有的威胁。

农民看到他们自己田里物候的变化他们已经开始担心了关于气候变化下农业的未来。但我们都需要意识到气候变化对构成我们周围世界的互动网络的影响,这样我们才能支持立法者和其他准备好阻止影响地球气候的人类活动的人。许多生物学家都在观察,用科学的系统眼光积累证据。我们必须支持他们的努力,倾听他们关于我们对地球和我们未来的影响的信息。