Wissenschaftler befürchten, dass die Reaktionen der Pflanzen auf den Klimawandel chaotisch sein werden. Neue Forschungen von Karen Rice und Kollegen an der University of Minnesota zeigen, dass ein sich erwärmender Planet ein weniger vorhersehbarer Planet sein wird. Ihre Forschung simulierte mögliche zukünftige Klimazonen durch Erhöhen der Temperatur und Ändern der Bewässerung für fünf Arten. Das haben sie gefunden Pflanzen könnten ihre Blüte vorziehen oder verzögern, wenn sich die Wettermuster ändern.
Die Forschung ist die neueste auf dem Gebiet der Phänologie, der Untersuchung des zeitlichen Ablaufs natürlicher Reaktionen auf die Jahreszeiten. Dinge wie die erste Knospe einer Pflanze oder das Auftauchen von Insekten nach dem Winter. Phänologie ist ein nützliches Thema zum Studieren, wenn Sie einen Blick darauf werfen möchten wie die Zukunft aufgrund des Klimawandels aussehen könnte. Indem Sie auf Ereignisse wie das erste Blatt oder die erste Blüte achten, können Sie sehen, ob die Jahreszeiten voranschreiten oder verweilen.
Anstatt auf den Klimawandel zu warten und zu sehen, was das daraus resultierende Chaos ist, beschlossen Karen Rice und ihre Kollegen, einen Blick in die Zukunft zu werfen. Die University of Minnesota hat ein Projekt im Norden des Bundesstaates, Erwärmung des borealen Waldes bei einem Ecotone in Gefahr (B4WarmED). Die Grundstücke in Cloquet, etwas außerhalb von Duluth, und Ely, etwas außerhalb von Kanada, verfügen über Grundstücke, die künstlich erwärmt werden können. Infrarotlampen können Pflanzen von oben erwärmen und im Boden vergrabene Widerstandskabel von unten erwärmen.
Um zu vergleichen, wie Pflanzen mit der Erwärmung umgehen könnten, erwärmte das Team einige Parzellen um +1.6 °C und +3.1 °C. Sie achteten darauf, Kontrollproben zu lassen, die nicht erhitzt wurden, um einen aussagekräftigen Vergleich zu ermöglichen, damit sie sehen konnten, was die Ergebnisse ihnen sagten.
Die Zukunft wird jedoch nicht nur wärmer, sondern möglicherweise auch trockener sein. Denn höhere Temperaturen erhöhen die Verdunstung von Wasser aus dem Boden. Zusätzlich verstärkt sich die Transpiration – der Wassertransport von den Wurzeln zu den Blättern der Pflanze – und entzieht dem Boden dadurch mehr Wasser. Darüber hinaus verändern sich die Wasserverteilungsmuster, sodass es mancherorts längere Trockenperioden geben wird. Jede Zukunftssimulation muss diese veränderte Wasserverfügbarkeit neben der Temperatur berücksichtigen. Daher nutzte das Team zusätzlich zur Erwärmung auch temporäre Planen, um die Bewässerung auf einigen Versuchsflächen zu reduzieren.
Sie beobachteten dann, wie Fragaria Virginiana (Virginia-Erdbeere), Lathyrus venosus (Geäderte Erbse), Hieracium ssp.(Orangefarbenes Habichtskraut), solidago ssp. (Goldenrod), Und Eurybia Macrophylla (Bigleaf Aster) wuchs.
„Die Reaktionen der Blütenphänologie auf Erwärmung und Niederschlagsmanipulation waren artspezifisch in Ausmaß und Richtung. Diese unterschiedlichen Reaktionen veränderten die Synchronität zwischen den Arten, was sowohl zu einer Konvergenz als auch zu einer Divergenz des Zeitpunkts der Blüte zwischen gleichzeitig vorkommenden Arten führte. Solche Reaktionen auf zukünftige Klimabedingungen können zu veränderten ökologischen Beziehungen in Waldgemeinschaften führen“, schreiben Rice und Kollegen in ihrem Artikel.
Wenn die Pflanzen nur erwärmt wurden, blühten vier der fünf Gattungen früher, insbesondere die von ihnen untersuchten Herbstblüher. Fügen Sie jedoch die Änderungen zum Niederschlag hinzu, und die Dinge haben sich geändert. Eurybia Macrophylla blühte früher, aber solidago spp. Später.
"Eurybia Macrophylla war einzigartig in seiner Reaktion, die Blüte unter den wärmsten und trockensten Behandlungsbedingungen voranzutreiben“, schreiben die Autoren. „Diese Reaktion könnte mit der Fähigkeit dieser Art zusammenhängen, mit heißen, trockenen Umgebungen fertig zu werden. Zum Beispiel, Es ist eine der ersten Arten, die sich nach einem Brand erholen. Es ist eine aggressiv verwurzelte Art, die es ihr vielleicht ermöglicht, mehr Feuchtigkeit aus tieferen Böden oder über eine größere Fläche zu gewinnen.“
Die Veränderung der Verfügbarkeit von Blumen wirkt sich auf alle Bestäuber aus, die auf diese Pflanzen angewiesen sind. Im schlimmsten Fall einige Pflanzen können so unterschiedlich auf die Erwärmung reagieren wie ihre Bestäuberpartner dass sie die Insekten vollständig verfehlen – was deren Fortpflanzung gefährdet. Bei Pflanzen, die mit vielen Arten Symbiosen eingehen können, kann eine frühere oder spätere Blüte auch Vorteile bei Bestäubung, Fruchtbildung und Keimung mit sich bringen und so das ökologische Gleichgewicht verändern. Die unterschiedlichen Reaktionen stellen ein Problem dar, wie Rice und Kollegen hervorheben.
„Unsere Beobachtungen unterstreichen, wie wichtig es ist, eine Reihe von gleichzeitig vorkommenden Arten zu untersuchen und Reaktionen auf die breite Palette von Klimabedingungen zu beobachten, von denen eine Änderung vorhergesagt wird“, schreiben sie. „Zum Beispiel haben wir je nach Jahreszeit, in der die Art blüht, unterschiedliche Reaktionen beobachtet. Darüber hinaus hat die Untersuchung der Reaktionen von im Herbst blühenden Arten auf die Erwärmung allein die Reaktion dieser Arten nicht vollständig erfasst. Die Untersuchung der Blütereaktion im Kontext der Erwärmung in Kombination mit veränderten Niederschlägen lieferte ein vollständigeres Bild der Reaktionen, die in einem sich ändernden Klima erwartet werden. Weitere Studien, die Erwärmung mit reduzierten Niederschlägen kombinieren, sind erforderlich, um unser Verständnis der phänologischen Verschiebungen zu verbessern, die in gemäßigten und borealen Wäldern Nordamerikas stattfinden können, um empfindliche Arten zu lokalisieren und mögliche Veränderungen in ökologischen Beziehungen aufzuklären.“
