El cambio climático amenaza las flores silvestres de primavera al acelerar el tiempo en que los árboles brotan sobre ellas

Para flores silvestres de primavera de corta duración como anémona de madera (Anémona quinquefolia) y Calzones de holandés (Dicentra cucullaria), el tiempo lo es todo.Estas plantas fugaces, conocidas como efímeras, crecen en bosques templados de todo el mundo, brotan y florecen a principios de la primavera antes de que los árboles que se elevan sobre ellas lo hagan.Salgan demasiado pronto y todavía será invierno;emergen demasiado tarde y habrá demasiada sombra bajo el dosel del bosque para que se produzca la fotosíntesis esencial.

A lo largo de su historia evolutiva, estas plantas han descubierto el mejor momento para sobrevivir.Pero el cambio climático está alterando las condiciones de crecimiento de la primavera y la vida vegetal está cambiando con él.

Hay muchos ejemplos de plantas que cambian el tiempo de floración en respuesta al aumento de las temperaturas, como Las flores de cerezo se abren cada vez más temprano. cada año.Sin embargo, cuando una parte de un ecosistema cambia, ¿cambiarán también con éxito todos los organismos que dependen de él?¿O no tendrán suerte?¿Y qué pasaría si las especies interconectadas respondieran al cambio a diferentes ritmos, lo que provocaría alteraciones en relaciones ecológicas de larga data?

Los investigadores han estado haciendo este tipo de preguntas sobre la fenología (el momento de los eventos biológicos) relacionado con el cambio climático durante años.Pero la mayoría de los estudios se han centrado en las interacciones entre plantas y animales, como los polinizadores que salen en el mal momento para las flores.Muchos menos han analizado las interacciones entre plantas, como las efímeras primaverales que necesitan tiempo para crecer antes de que los árboles broten sobre ellas y bloqueen la luz del sol.

Nuestro grupo de investigación ha investigado la falta de coincidencia entre las flores silvestres del sotobosque y los árboles del dosel alrededor de Concord, Massachusetts, utilizando observaciones históricas registradas por Henry David Thoreau, autor de "Walden”, su clásico relato de la vida en el bosque..Descubrimos que los árboles en Concord eran más sensibles a las temperaturas primaverales que las flores silvestres, y que esto resultó en una caída más temprana de las hojas de los árboles que Luz disponible reducida en el sotobosque..

Este hallazgo fue un primer paso importante, pero queríamos saber si estos patrones persistían en otros bosques templados de América del Norte y en todo el hemisferio norte.Nuestro estudio de 2023 muestra que la respuesta es si.

Desajustes norteamericanos

Para esta investigación utilizamos especímenes de herbarios: colecciones de plantas prensadas, secadas y catalogadas.Las plantas que examinamos fueron recolectadas en el este de América del Norte durante los últimos 100 años.Evaluamos más de 3000 especímenes de plantas prensadas para registrar el tiempo de hojas de los árboles y el tiempo de floración de las flores silvestres de primavera.

La gran escala de este estudio fue posible gracias a que los herbarios han digitalizado millones de fotografías de especímenes de plantas y los puso a disposición en línea durante la última década.Antes de que existiera este recurso, los investigadores tenían que viajar a muchos museos repartidos por todo el país.

Los registros meteorológicos históricos son también disponible en línea ahora.Esto permite a los investigadores determinar las temperaturas primaverales del año y el lugar donde se recolectó cada espécimen.

Nuestro estudio nos permitió confirmar los resultados de nuestro trabajo en Concord.Descubrimos que a medida que las temperaturas aumentan, los árboles de hoja caduca en el este de América del Norte adelantan su tiempo de salida de hojas más rápido que las flores silvestres nativas.

Por ejemplo, durante las primaveras más frías, con temperaturas promedio de 24 horas en marzo y abril de 41 grados Fahrenheit (5 grados Celsius), los árboles brotaron 13 días después que las flores silvestres nativas.Esto dio a las flores casi dos semanas de pleno sol en el suelo del bosque.Sin embargo, durante las primaveras más cálidas, con temperaturas promedio de 58 F (15 C), los árboles brotaron sólo 10 días después que las flores silvestres nativas.Esto dio a las flores silvestres aproximadamente un 25% menos de tiempo de plena luz solar para realizar la fotosíntesis.

A medida que las temperaturas primaverales aumentan aún más con el cambio climático, esperamos que las flores silvestres tengan períodos aún más cortos de plena luz solar.Esto puede significar una disminución considerable en el suministro de energía de las flores y en su capacidad para sobrevivir, crecer y reproducirse.

También observamos que los árboles y las flores silvestres en la parte más cálida del sur de sus áreas de distribución avanzaron sus tiempos de floración y salida de hojas más rápido, respectivamente, que aquellos en lugares más fríos del norte.En estas zonas encontramos mayores diferencias temporales entre árboles y flores silvestres.Esto significa que el potencial de desajuste fenológico, donde es más probable que las flores silvestres nativas queden protegidas por los árboles, es mayor en el sureste de EE. UU.que en zonas más al norte.

Paralelismos y diferencias en otros continentes

Para un estudio de 2022, colaboramos con colegas de China y Alemania para evaluar más de 5000 especímenes de árboles y flores silvestres recolectados durante los últimos 120 años.Queríamos ver si los desajustes fenológicos que documentamos en América del Norte también podrían encontrarse en los bosques templados de Asia oriental y Europa central.

Nuestro equipo encontró un patrón común en los tres continentes.Los árboles y las flores silvestres están activos ahora más temprano que en el pasado, y lo están antes en años y lugares cálidos.

Sin embargo, en un giro sorprendente, no vimos que el patrón de árboles de América del Norte fuera más sensible que el de las flores silvestres en los otros dos continentes.En Europa, las flores silvestres y los árboles de dosel parecían cambiar juntos con el tiempo.En Asia, las flores silvestres del sotobosque se estaban desplazando más que los árboles, lo que significa que podrían recibir más luz, no menos, en un futuro más cálido.

Las diferencias que encontramos entre las tres regiones se debieron principalmente a la variación en la sensibilidad de los árboles a la temperatura.Los árboles del este de América del Norte respondieron con más fuerza a los cambios de temperatura, mientras que los árboles asiáticos respondieron con menos fuerza.

Estos resultados sugieren que los árboles del este de América del Norte se han vuelto especialmente sensibles a la temperatura como una forma de adaptarse a las condiciones climáticas de esta región. clima muy variable.Por el contrario, los árboles del este de Asia son aparentemente más sensibles a otras señales ambientales, como la duración del día, cuando se trata del momento del crecimiento primaveral.

Informar a la gestión forestal

Nuestros resultados plantean preguntas para futuras investigaciones.Si las temperaturas primaverales no son las principales señales que determinan la época de floración y hojas de los árboles y flores silvestres en el este de Asia, ¿cuáles son esas señales?¿Cómo afecta la disminución de la ventana de luz primaveral para las flores silvestres en el este de América del Norte sus presupuestos de energía y su capacidad para sobrevivir, crecer y florecer?

Otra pregunta es si existen técnicas prácticas de manejo, como adelgazar los árboles del dosel o eliminar plantas invasoras, que puedan ayudar a las flores silvestres a enfrentar los desafíos actuales del cambio climático.Estas estrategias podrían ayudar a las personas a apreciar y conservar toda la gama de plantas de los bosques de los que dependemos y apreciamos en todo el mundo.