Untuk tanaman berkayu seperti rhododendron ini, masa keluarnya musim bunga adalah keseimbangan antara memaksimumkan musim tanam mereka dan mengelakkan musim sejuk. Richard Primack, CC BY-ND

Corak cuaca di seluruh AS terasa seperti perjalanan roller coaster selama beberapa bulan terakhir. Disember dan Januari adalah lebih panas berbanding purata di banyak lokasi, diikuti dengan bulan Februari gelombang sejuk yang kuat dan pemanasan dramatik.

Sekiranya anda pernah melihat semak-semak ungu dihancurkan oleh salji salji, kemudian bermunculan pada hari yang hangat hanya beberapa minggu kemudian, anda mungkin tertanya-tanya bagaimana tumbuh-tumbuhan bertoleransi seperti itu. saya belajar bagaimana perubahan iklim mempengaruhi masa kejadian bermusim dalam kitaran hidup tumbuh-tumbuhan, burung dan serangga di Massachusetts, jadi saya tahu bahawa spesies telah berkembang di sini untuk menangani cuaca yang terkenal di New England. Tetapi iklim pemanasan mengganggu corak cuaca dan menguji kemampuan banyak spesies untuk menyesuaikan diri.

Menahan sejuk

Pada hari-hari musim sejuk yang kejam ketika suhu jauh di bawah beku, haiwan berhibernasi di bawah tanah atau berkerumun di tempat yang dilindungi. Tetapi pokok dan pokok renek harus duduk di sana dan mengambilnya. Tisu di batang, dahan dan akarnya masih hidup. Bagaimana mereka bertahan dari kesejukan?

Pada musim luruh, tanaman berkayu di banyak bahagian di Amerika Utara bermula bersiap untuk musim sejuk. Apabila daun mereka berubah warna dan jatuh, ranting, dahan dan batangnya mulai kehilangan air. Hasilnya, sel mereka mengandungi kepekatan gula, garam dan sebatian organik yang lebih tinggi.

Ini menurunkan titik beku sel dan tisu, dan memungkinkan mereka bertahan pada suhu jauh di bawah titik beku air biasa. Caranya ada hadnya, oleh itu, kejadian sejuk yang melampau masih boleh membunuh tanaman tertentu.

Akar pokok dan pokok renek tetap tidak berubah dan tidak aktif semasa musim sejuk, bergantung pada penebat dari salji dan tanah untuk perlindungan. Sebahagian besarnya, suhu tanah di sekitar akar kekal atau melebihi suhu beku. Tanah, daun gugur dan lapisan salji berterusan melindungi tanah di atas akar dan menghalangnya daripada kehilangan haba.

Bahaya frosts musim bunga yang mengejutkan

Setelah tanaman bertahan dengan musim sejuk yang sejuk, awal musim bunga membawa bahaya baru. Tumbuhan perlu tumbuh seawal musim bunga untuk memanfaatkan sepenuhnya musim tanam. Tetapi ini melibatkan pengepaman air ke dalam daun mereka yang berkembang, yang mengurangkan kepekatan gula, garam dan sebatian organik dalam tisu mereka dan menghilangkan perlindungan musim sejuk mereka dari sejuk.

Setiap spesies mempunyai ciri khas masa keluar. Spesies berdaun awal seperti blueberry dan willow adalah penjudi kerajaan tumbuhan. Spesies kemudian, seperti oak dan pain, adalah jenis yang berhati-hati dan konservatif. Bagi spesies mana pun, daun terlalu awal adalah risiko kerana frosts lewat dapat merosakkan atau membunuh daun muda.

Bunga juga terdedah kepada frosts musim bunga yang tidak dapat diramalkan kerana mengandungi banyak air. Sekiranya bunga pokok buah-buahan, seperti epal, mati oleh fros, pokok-pokok tidak akan menghasilkan buah pada musim panas. Frosts lewat juga boleh menyebabkan musim berbunga yang sangat mengecewakan untuk tanaman hiasan berbunga awal seperti forsythias dan magnolia.

Buat panggilan bangun

Untuk melindungi dari musim sejuk dan masih memanfaatkan musim tanam penuh, pokok dan pokok renek telah mengembangkan tiga cara untuk mengetahui kapan tiba masanya untuk mula tumbuh pada musim bunga.

Pertama, tanaman mempunyai syarat penyejukan musim sejuk: Mereka menahan dorman musim sejuk sehingga mereka terdedah kepada sejumlah hari musim sejuk. Sifat ini membantu mereka mengelakkan berbunga atau berbunga semasa musim panas yang tidak normal pada pertengahan musim sejuk.

Kedua, tanaman juga mempunyai keperluan pemanasan musim bunga yang mendorong pertumbuhan setelah mereka mengalami sejumlah hari hangat setiap musim bunga. Ciri ini membantu mereka mula tumbuh sebaik sahaja cukup panas.

Ketiga, sebilangan tanaman juga mempunyai tempoh operasi tindak balas, yang bermaksud mereka bertindak balas terhadap jangka masa mereka terdedah kepada cahaya dalam jangka masa 24 jam. Ini mempersiapkan mereka untuk keluar ketika hari semakin lama dan lebih panas pada musim bunga. Pokok beech mempunyai keperluan pemanasan dan tindak balas tempoh operasi, tetapi keperluan suhu jauh lebih kuat, sehingga mereka dapat bertahan setelah beberapa hari hangat pada akhir musim bunga.

Menariknya, pokok Amerika Utara seperti maple merah dan birch hitam lebih berhati-hati dan konservatif daripada pokok Eropah dan Asia Timur. Cuaca di timur Amerika Utara lebih berubah-ubah, dan ancaman frosts musim bunga lebih tinggi di sini berbanding di kawasan-kawasan tersebut. Hasilnya, pokok-pokok Amerika Utara telah berkembang beberapa minggu kemudian daripada pokok-pokok yang serupa dari Eropah dan Asia Timur.

Perubahan iklim menggegarkan isyarat

Tumbuhan sangat sesuai dengan isyarat suhu, jadi pemanasan yang disebabkan oleh perubahan iklim menyukarkan banyak spesies untuk menahan musim sejuk dan musim sejuk. Oleh kerana suhu musim bunga menjadi lebih panas daripada pada masa lalu, pokok seperti epal dan pir mungkin bertindak balas dengan keluar dan berbunga beberapa minggu lebih awal dari biasa. Ini dapat meningkatkan kerentanan mereka terhadap embun beku.

Daun pada pokok ceri ini mengalami kerosakan akibat fros yang lewat. Richard Primack, CC BY-ND

Frosts lewat adalah menjadi lebih biasa kerana perubahan iklim tidak stabil dalam aliran jet, menyebabkannya mencelupkan jauh ke selatan, membawa ledakan cuaca sejuk yang luar biasa.

Pada tahun 2007, tempoh yang sangat panas pada bulan Mac mencetuskan pokok untuk keluar di seluruh Amerika Syarikat timur dan tengah. Frost yang keras pada bulan April kemudian membunuh daun dan bunga muda dari oak, hickories dan spesies pokok lain. Pokok-pokok itu dapat menghasilkan tanaman daun kedua, tetapi tidak dapat sepenuhnya menggantikan daun yang mereka hilang, yang kemungkinan besar membantutkan pertumbuhan mereka pada tahun itu.

Perosak serangga juga menimbulkan ancaman yang semakin meningkat bagi tanaman. Cuaca musim sejuk yang keras menahan banyak serangga yang terdapat di iklim utara, seperti adelgid berbulu hemlock and penggali abu zamrud. Ketika musim sejuk menjadi lebih ringan, serangga ini cenderung bertahan, bergerak lebih jauh ke utara, menyebabkan wabak besar dan merosakkan pokok.

Musim sejuk yang lebih panas juga menyebabkan lebih banyak hari apabila tanah kosong. Sentuhan sejuk yang berlaku apabila tidak ada lapisan penebat salji membekukan tanah dan membunuh akar. Dahan pokok dan pokok renek kemudian mati kerana akar yang rosak tidak dapat membekalkan cukup air dan nutrien. Dalam kes yang melampau, tanaman mungkin mati.

Peta Zon Kekerasan Tumbuhan Jabatan Pertanian AS menunjukkan bahawa zon-zon ini - kawasan di mana pelbagai spesies tumbuhan cenderung berkembang - berpindah ke arah utara ketika perubahan iklim menghangatkan AS

{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}

Dalam beberapa dekad yang akan datang, banyak spesies pokok cinta sejuk seperti cemara dan cemara akan menjadi kurang berlimpah apabila mereka tidak dapat menangani cabaran baru yang berkaitan dengan iklim yang lebih panas. Di AS Timur Laut, spesies asli seperti maple gula dan beech secara beransur-ansur akan digantikan oleh spesies asli dari selatan, seperti oak dan hickories. Dan spesies bukan asli, seperti Maple Norway, memanfaatkan gangguan ini untuk menyebar ke hutan dari tepi jalan dan kawasan kejiranan.

Peralihan serupa berlaku di banyak tempat ketika perubahan iklim mengubah isyarat yang ditumpukan oleh tanaman untuk menandakan musim yang berubah.

Tentang Pengarang

Richard B. Primack, Profesor Biologi, Boston University

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

ing