Der Klimawandel bedroht Frühlingswildblumen, indem er die Zeit beschleunigt, in der die Bäume über ihnen Blätter austreiben

Für kurzlebige Frühlingswildblumen wie zum Beispiel Buschwindröschen (Anemone quinquefolia) Und Holländer-Reiterhose (Dicentra cucullaria), Timing ist alles.Diese flüchtigen Pflanzen, sogenannte Ephemera, wachsen in gemäßigten Wäldern auf der ganzen Welt. Sie treiben im Frühjahr Blätter aus und blühen, bevor die Bäume, die über ihnen aufragen, Blätter austreiben.Wenn Sie zu früh auftauchen, wird es immer noch Winter sein;Wenn die Pflanzen zu spät auftauchen, ist es unter dem Blätterdach des Waldes zu schattig, als dass die notwendige Photosynthese stattfinden könnte.

Im Laufe ihrer Evolutionsgeschichte haben diese Pflanzen den besten Zeitpunkt für ihr Überleben herausgefunden.Aber der Klimawandel verändert die Wachstumsbedingungen im Frühjahr und damit auch die Pflanzenwelt.

Es gibt viele Beispiele dafür, dass Pflanzen als Reaktion auf steigende Temperaturen die Blütezeit verschieben, z Kirschblüten öffnen sich immer früher jedes Jahr.Wenn sich jedoch ein Teil eines Ökosystems verändert, werden sich dann auch alle davon abhängigen Organismen erfolgreich verändern?Oder werden sie Pech haben?Und was wäre, wenn miteinander verbundene Arten unterschiedlich schnell auf Veränderungen reagieren würden, was zu Störungen in langjährigen ökologischen Beziehungen führen würde?

Forscher haben diese Art von Fragen zur Phänologie – dem Zeitpunkt biologischer Ereignisse – gestellt. im Zusammenhang mit dem Klimawandel jahrelang.Die meisten Studien haben sich jedoch auf die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Tieren konzentriert, beispielsweise auf das Herauskommen von Bestäubern Falsche Zeit für Blumen.Weitaus weniger haben die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen untersucht, beispielsweise Frühlings-Ephemere, die Zeit brauchen, um zu wachsen, bevor Bäume über ihnen Blätter austreiben und das Sonnenlicht blockieren.

Unsere Forschungsgruppe hat das Missverhältnis zwischen Wildblumen im Unterholz und Baumkronen rund um Concord, Massachusetts, anhand historischer Beobachtungen von Henry David Thoreau, dem Autor von „, untersucht.Walden“, sein klassischer Bericht über das Leben im Wald.Wir fanden heraus, dass Bäume in Concord empfindlicher auf Frühlingstemperaturen reagierten als Wildblumen, und dass dies dazu führte, dass die Bäume früher austrieben reduziertes verfügbares Licht im Unterholz.

Dieser Befund war ein wichtiger erster Schritt, aber wir wollten wissen, ob diese Muster in anderen gemäßigten Wäldern in Nordamerika und auf der Nordhalbkugel fortbestehen.Das zeigt unsere Studie aus dem Jahr 2023 Die Antwort ist ja.

Nordamerikanische Nichtübereinstimmungen

Für diese Forschung verwendeten wir Exemplare aus Herbarien – Pflanzensammlungen, die gepresst, getrocknet und katalogisiert wurden.Die von uns untersuchten Pflanzen wurden in den letzten 100 Jahren im Osten Nordamerikas gesammelt.Wir haben über 3.000 gepresste Pflanzenproben ausgewertet, um die Austriebszeit von Bäumen und die Blütezeit von Wildblumen im Frühling zu ermitteln.

Der enorme Umfang dieser Studie wurde möglich, weil Herbarien Millionen von Fotografien von Pflanzenexemplaren digitalisiert haben stellte sie online zur Verfügung im letzten Jahrzehnt.Bevor diese Ressource existierte, mussten Forscher viele Museen im ganzen Land besuchen.

Historische Wetteraufzeichnungen sind jetzt auch online verfügbar.Dadurch können Forscher die Frühlingstemperaturen für das Jahr und den Ort bestimmen, an dem die einzelnen Exemplare gesammelt wurden.

Unsere Studie ermöglichte es uns, die Ergebnisse unserer Arbeit in Concord zu bestätigen.Wir haben herausgefunden, dass Laubbäume im Osten Nordamerikas bei steigenden Temperaturen ihren Blattaustrieb schneller vorantreiben, als einheimische Wildblumen darauf reagieren.

In kühleren Frühlingen beispielsweise mit 24-Stunden-Durchschnittstemperaturen von 5 Grad Celsius im März und April trieben die Bäume 13 Tage nach den einheimischen Wildblumen aus.Dies bescherte den Blumen fast zwei Wochen lang volle Sonne auf dem Waldboden.In wärmeren Frühlingen mit Durchschnittstemperaturen von 15 °C trieben die Bäume jedoch nur zehn Tage nach den einheimischen Wildblumen aus.Dadurch hatten die Wildblumen etwa 25 % weniger Zeit für die Photosynthese im vollen Sonnenlicht.

Da sich die Frühlingstemperaturen durch den Klimawandel noch weiter erwärmen, gehen wir davon aus, dass Wildblumen noch kürzere Perioden voller Sonneneinstrahlung haben werden.Dies kann zu einem erheblichen Rückgang der Energieversorgung und der Überlebens-, Wachstums- und Fortpflanzungsfähigkeit der Blumen führen.

Wir beobachteten auch, dass Bäume und Wildblumen im wärmeren südlichen Teil ihres Verbreitungsgebiets ihre Austriebs- und Blütezeit schneller vorverlegten als solche an kälteren nördlichen Standorten.In diesen Zonen fanden wir größere zeitliche Unterschiede zwischen Bäumen und Wildblumen.Dies bedeutet, dass das Potenzial für phänologische Unstimmigkeiten, bei denen einheimische Wildblumen eher von Bäumen beschattet werden, im Südosten der USA größer ist.als in Gebieten weiter nördlich.

Parallelen und Unterschiede auf anderen Kontinenten

Für eine Studie aus dem Jahr 2022 haben wir mit Kollegen aus China und Deutschland zusammengearbeitet, um über 5.000 Baum- und Wildblumenexemplare auszuwerten, die in den letzten 120 Jahren gesammelt wurden.Wir wollten herausfinden, ob die phänologischen Fehlpaarungen, die wir in Nordamerika dokumentierten, auch in gemäßigten Wäldern zu finden sind Ostasien und Mitteleuropa.

Unser Team fand ein gemeinsames Muster auf allen drei Kontinenten.Bäume und Wildblumen sind heute früher aktiv als in der Vergangenheit, und in warmen Jahren und an warmen Orten sind sie früher aktiv.

Überraschenderweise konnten wir jedoch nicht feststellen, dass das Muster der Bäume in Nordamerika empfindlicher ist als die Wildblumen auf den anderen beiden Kontinenten.In Europa schienen sich Wildblumen und Blätterdachbäume im Laufe der Zeit zusammen zu verändern.In Asien veränderten sich die Wildblumen im Unterholz stärker als die Bäume – was bedeutet, dass sie in einer wärmeren Zukunft möglicherweise mehr Licht und nicht weniger bekommen würden.

Die Unterschiede, die wir zwischen den drei Regionen fanden, waren hauptsächlich auf Unterschiede in der Temperaturempfindlichkeit der Bäume zurückzuführen.Bäume im Osten Nordamerikas reagierten stärker auf Temperaturschwankungen, während asiatische Bäume weniger stark reagierten.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Bäume im Osten Nordamerikas besonders temperaturempfindlich geworden sind, um sich an die Temperaturen dieser Region anzupassen sehr wechselhaftes Klima.Im Gegensatz dazu reagieren Bäume in Ostasien offenbar empfindlicher auf andere Umwelteinflüsse, wie etwa die Tageslänge, wenn es um den Zeitpunkt des Frühlingswachstums geht.

Information der Waldbewirtschaftung

Unsere Ergebnisse werfen Fragen für weitere Forschung auf.Wenn die Frühlingstemperaturen nicht die primären Hinweise sind, die die Austriebs- und Blütezeit von Bäumen und Wildblumen in Ostasien bestimmen, welche sind das dann?Wie wirkt sich das kürzer werdende Frühlingslichtfenster für Wildblumen im Osten Nordamerikas auf deren Energiehaushalt und ihre Fähigkeit zum Überleben, Wachsen und Blühen aus?

Eine andere Frage ist, ob es praktische Bewirtschaftungstechniken gibt, wie das Ausdünnen überwachsener Bäume oder das Entfernen invasiver Pflanzen, die Wildblumen dabei helfen können, die anhaltenden Herausforderungen des Klimawandels zu bewältigen.Solche Strategien könnten den Menschen helfen, die gesamte Pflanzenvielfalt in den Wäldern, auf die wir angewiesen sind und die wir auf der ganzen Welt schätzen, zu schätzen und zu bewahren.