气候变化会加速树木长叶的时间，从而威胁到春季野花

为了 春天短暂的野花 例如 木葵（五叶银莲花) 和 荷兰人的马裤（荷包牡丹), ，时机就是一切。这些转瞬即逝的植物，被称为短命植物，生长在世界各地的温带森林中，在早春时长出叶子并开花，然后高耸在其上方的树木落叶。出得太早，还是冬天；出土太晚，森林树冠下太阴暗，无法进行必要的光合作用。

在它们的进化史上，这些植物已经找到了它们生存的最佳时机。但气候变化正在改变春季的生长条件，植物的生命也随之发生变化。

有很多植物响应气温升高而改变开花时间的例子，例如 樱花开得越来越早 每年。然而，当生态系统的一部分发生变化时，依赖它的所有生物体也会成功发生变化吗？或者他们会运气不好？如果相互关联的物种对变化的反应速度不同，从而导致长期生态关系的破坏，该怎么办？

研究人员一直在询问这些关于物候学的问题——生物事件的发生时间—— 与气候变化有关 多年来。但大多数研究都集中在植物与动物的相互作用上，比如传粉者出现在 花的时间不对. 。很少有人分析过植物与植物之间的相互作用，例如春季短命植物，它们需要时间才能生长，然后树木才会在其上方长出叶子并阻挡阳光。

我们的研究小组 利用《亨利·大卫·梭罗》一书的作者亨利·大卫·梭罗记录的历史观察结果，调查了马萨诸塞州康科德周围林下野花和树冠树木之间的不匹配情况。《瓦尔登湖》，他对森林生活的经典描述. 。我们发现康科德的树木比野花对春季温度更敏感，这导致树木较早落叶 林下可用光减少.

这一发现是重要的第一步，但我们想知道这些模式是否在北美和整个北半球的其他温带森林中持续存在。我们 2023 年的研究表明 答案是肯定的.

北美不匹配

在这项研究中，我们使用了植物标本室的标本——经过压榨、干燥和编目的植物集合。我们检查的植物是过去 100 年来在北美东部收集的。我们评估了 3,000 多个压制的植物标本，以绘制树木的发叶时间和春季野花的开花时间。

这项大规模的研究之所以成为可能，是因为植物标本馆已经将数百万张植物标本的照片数字化，并且 使它们可以在线使用 过去十年。在这种资源出现之前，研究人员必须前往分布在全国各地的许多博物馆。

历史天气记录是 现在也可以在线购买. 。这使得研究人员能够确定当年的春季温度以及收集每个样本的地点。

我们的研究使我们能够确认我们在康科德的工作结果。我们发现，随着气温变暖，北美东部的落叶树的落叶时间比本地野花的响应速度更快。

例如，在较凉爽的春季，3 月和 4 月 24 小时平均气温为 41 华氏度（5 摄氏度），树木在本地野花开放 13 天后长出叶子。这使得花朵在森林地面上获得了近两周的充足阳光。然而，在温暖的春季，平均气温为 15 摄氏度（58 华氏度），树木在本地野花绽放后仅 10 天就长出叶子。这使得野花进行光合作用的全日照时间减少了约 25%。

随着气候变化，春季气温进一步变暖，我们预计野花的充足阳光照射时间会更短。这可能意味着花朵的能量供应以及生存、生长和繁殖的能力大幅下降。

我们还观察到，较温暖的南部地区的树木和野花的落叶和开花时间分别比较冷的北部地区的树木和野花提前得更快。在这些区域中，我们发现树木和野花之间的时间差异更大。这意味着在美国东南部，物候不匹配的可能性更大，即本土野花更有可能被树木遮挡。比更北的地区。

其他大陆的相似点和差异

在 2022 年的一项研究中，我们与来自中国和德国的同事合作，评估了过去 120 年来收集的 5,000 多个树木和野花标本。我们想看看我们在北美记录的物候不匹配是否也可以在温带森林中发现 东亚和中欧.

我们的团队发现了三大洲的共同模式。树木和野花现在比过去活跃得更早，在温暖的年份和地方更早活跃。

然而，令人惊讶的是，我们并没有发现北美的树木模式比其他两个大陆的野花更敏感。在欧洲，野花和树冠似乎随着时间的推移而一起变化。在亚洲，林下野花的变化比树木更多——这意味着在温暖的未来，它们可能会获得更多而不是更少的光照。

我们发现这三个地区之间的差异主要是由于树木对温度的敏感性不同造成的。北美东部的树木对温度变化的反应更为强烈，而亚洲树木的反应则不太强烈。

这些结果表明，北美东部的树木对温度变得特别敏感，作为适应该地区气候的一种方式。 气候多变. 。相比之下，东亚的树木显然对其他环境因素（例如春季生长时间的日照长度）更加敏感。

为森林管理提供信息

我们的结果提出了进一步研究的问题。如果春季气温不是决定东亚树木和野花落叶和开花时间的主要因素，那么这些因素是什么？北美东部野花春季光照时间的减少如何影响它们的能量预算以及生存、生长和开花的能力？

另一个问题是是否有任何实用的管理技术，例如稀疏树木或去除入侵植物，可以帮助野花应对气候变化的持续挑战。这些策略可以帮助人们欣赏和保护我们赖以生存和珍惜的世界各地森林中的各种植物。