Tumbuhan dan serangga berkembang bersama untuk muncul pada masa yang sama pada musim bunga. Marek Mierzejewski/Shutterstock

Pagar pagar pada pertengahan bulan Februari mungkin secara tradisinya kelihatan putih dengan salji; tahun ini putih adalah hasil bunga blackthorn - pertanda musim bunga. Walaupun tanda selamat datang selepas musim sejuk yang basah dan suram, bunga awal membawa keresahan bagi pemerhati musim yang berpengalaman. Adakah tumbuhan ini sentiasa berbunga pada pertengahan bulan Februari, saya tertanya-tanya, atau adakah sesuatu berubah?

Nasib baik, sains merekod dan memahami peristiwa bermusim, fenologi, mempunyai sejarah yang panjang di Britain. Robert Marsham, seorang naturalis abad ke-18, menyimpan rekod penampilan bunga, burung dan serangga di kampung Norfolknya sejak 1736. Keturunan Marsham meneruskan rakaman sehingga 1958. The Woodland Trust mengekalkan tradisi dengan Kalendar Alam, satu skim di mana orang ramai dijemput untuk merakam pelbagai acara bermusim.

Analisis terperinci daripada hampir setengah juta rekod tumbuhan oleh saintis pada 2022 menunjukkan bahawa apabila semua spesies dianggap bersama, purata masa berbunga di UK telah meningkat sebulan dalam tempoh 40 tahun yang lalu. Terdapat variasi antara spesies. Hawthorn, tumbuhan pagar biasa, biasanya berbunga 13 hari lebih awal daripada pada awal 1980-an manakala bunga pokok chestnut kuda muncul sepuluh hari lebih awal.

Iklim telah menjadi panas dengan cepat sejak 1980-an. Dengan berbunga lebih awal, tumbuhan menyedari bahawa musim sejuk menjadi lebih pendek dan lebih ringan. Mereka merasakan hari semakin panas dan mengubah perkembangan musim bunga mereka dengan cara yang sama seperti manusia merasakan kehangatan pada kulit mereka dan dengan itu melangkah keluar dengan lebih sedikit lapisan pakaian. Mekanisme tepat untuk mengesan isyarat ini berbeza antara tumbuhan dan haiwan, tetapi kedua-duanya bertindak balas terhadap iklim apabila ia berubah.

Mengesan cahaya dan haba tanpa mata dan kulit

Tumbuhan mengesan hari pemendekan musim luruh dengan pigmen yang dipanggil phytochrome yang sangat sensitif kepada panjang gelombang di kawasan merah spektrum elektromagnet. Malam musim luruh yang lebih panjang mengubah kualiti lampu merah ini. Walaupun peralihan halus ini terlepas daripada manusia (mata kita tidak sensitif kepada bahagian spektrum ini), tumbuhan boleh mengesan peralihan ini dan mula berubah.

Sama seperti musim luruh boleh menghasilkan penurunan tahap hormon serotonin dalam darah kita, tumbuhan yang telah merasakan pendekatan musim sejuk akan meningkatkan pengeluaran hormon yang dipanggil asid absisik. Ini mempunyai pelbagai kesan. Dalam pokok daun, ranting berhenti tumbuh dan mengembangkan tunas musim sejuk yang sukar yang mampu bertahan dari fros dan salji serta daun gugur.

Pertumbuhan pada musim bunga ditentukan oleh pencetus panjang dan suhu cahaya yang serupa, tetapi suhu biasanya mempunyai peranan yang lebih penting. Jika tumbuhan hanya memberi perhatian kepada cahaya, mereka akan menghadapi risiko untuk memulakan pertumbuhan apabila fros yang membawa maut masih menjadi ancaman atau kehilangan masa pertumbuhan yang baik pada hari-hari awal musim bunga yang sederhana. Pengesanan suhu menentukan apabila bunga musim bunga muncul. Inilah sebabnya mengapa pemanasan global jelas dalam penampilan awal bunga ini.

Ia tidak difahami sepenuhnya bagaimana tumbuhan mengesan suhu. Sebahagian daripadanya mungkin disebabkan oleh hormon yang menghalang pertumbuhan dalam selnya yang rosak apabila udara jatuh di bawah suhu tertentu, yang seterusnya membolehkan hormon pertumbuhan meningkat.

Walaupun manusia mempunyai saraf dalam kulit mereka untuk mengesan suhu, tumbuhan mungkin bergantung pada pigmen, walaupun mekanismenya tidak difahami sepenuhnya. Haba adalah sebahagian daripada spektrum elektromagnet yang sama dengan phytochrome sensitif, jadi mungkin pigmen ini terlibat. Walau apa pun mekanisme yang bertanggungjawab untuk memulakan pertumbuhan, suhu juga menentukan berapa cepat tumbuhan berkembang.

Bunga dan pendebunga tidak selari

Pendebunga serangga seperti lebah mesti menyegerakkan kitaran hidup mereka supaya mereka berada di sayap apabila bunga yang mereka makan muncul. Masa kemunculan mereka dari musim sejuk juga ditentukan oleh kesan suhu dan panjang hari dan dimediasi oleh hormon.

Evolusi yang bekerja pada banyak generasi pendebunga telah menghasilkan hubungan yang rapat antara kemunculan bunga dan pendebunganya. Jika penampilan bunga dan pendebunga tidak disegerakkan, serangga tidak mempunyai nektar dan tumbuhan tidak disenyawakan.

Hubungan yang sama wujud antara kemunculan daun dan herbivora serangga yang meragutnya. Kepesatan perubahan iklim dan sedikit perbezaan dalam cara kedua-dua kumpulan bertindak balas berisiko memecahkan sinkroni ini dengan akibat yang serius untuk kedua-dua pihak.

Kajian yang besar oleh saintis Jerman melihat apabila bunga dan pendebunganya muncul antara 1980 dan 2020 menemui gambaran yang kompleks. Kedua-duanya bertindak balas terhadap perubahan iklim dengan berbunga dan penampilan yang lebih awal, tetapi tumbuhan telah membuat perubahan yang lebih besar.

Terdapat variasi antara kumpulan serangga, lebah dan rama-rama telah beralih selari dengan tumbuhan, tetapi ini tidak diperhatikan dalam hoverflies. Terdapat juga variasi antara spesies serangga ini.

Walaupun apabila tumbuhan dan serangga bergantungnya menukar masa secara serentak, peringkat seterusnya rantai makanan mungkin tidak begitu fleksibel. Daun oak diberi makan oleh ulat rama-rama oak. Ini, seterusnya, adalah makanan utama anak ayam seperti tetek biru dan penangkap lalat pai. teks pautan. Anak ayam telah menetas pada masa yang sama, manakala daun oak dan ulat telah muncul lebih awal dan setakat ini kekal serentak. Tetapi untuk berapa lama?

Bunga blackthorn kekal sebagai kelegaan yang dialu-alukan dari musim sejuk dan petanda bahawa musim bunga sedang dalam perjalanan. Tetapi ia juga merupakan petanda perubahan iklim: percubaan yang berlaku pada masa dan penyegerakan tumbuhan dan haiwan - dan rantaian makanan rumit yang menjadi sebahagian daripadanya.

Paul Ashton, Ketua Biologi, Edge Hill University

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

ing