Il cambiamento climatico minaccia i fiori selvatici primaverili accelerando il tempo in cui gli alberi mettono le foglie sopra di loro

Per fiori di campo primaverili di breve durata ad esempio anemone di legno (Anemone quinquefolia) E Pantaloni da olandese (Dicentra cucullaria), il tempismo è tutto.Queste piante fugaci, conosciute come effimere, crescono nelle foreste temperate di tutto il mondo, mettendo foglie e fiorindo all'inizio della primavera prima che gli alberi che torreggiano sopra di loro mettano le foglie.Emergi troppo presto e sarà ancora inverno;emergono troppo tardi e sarà troppo ombreggiato sotto la volta della foresta perché avvenga la fotosintesi essenziale.

Nel corso della loro storia evolutiva, queste piante hanno individuato il momento migliore per la loro sopravvivenza.Ma il cambiamento climatico sta alterando le condizioni di crescita primaverile, e con esso la vita vegetale.

Esistono molti esempi di piante che cambiano il tempo di fioritura in risposta al riscaldamento delle temperature, come ad esempio i fiori di ciliegio si aprono sempre prima ogni anno.Tuttavia, quando una parte di un ecosistema cambia, anche tutti gli organismi che dipendono da essa cambieranno con successo?O saranno sfortunati?E cosa accadrebbe se le specie interconnesse rispondessero al cambiamento a ritmi diversi, portando a interruzioni nelle relazioni ecologiche di lunga data?

I ricercatori si sono posti questo tipo di domande sulla fenologia – i tempi degli eventi biologici – legati al cambiamento climatico per anni.Ma la maggior parte degli studi si sono concentrati sulle interazioni piante-animali, come gli impollinatori che escono dall'albero momento sbagliato per i fiori.Molti meno hanno analizzato le interazioni pianta-pianta, come le piante effimere primaverili che hanno bisogno di tempo per crescere prima che gli alberi mettano le foglie sopra di loro e blocchino la luce solare.

Il nostro gruppo di ricerca ha studiato la discrepanza tra i fiori selvatici del sottobosco e gli alberi a chioma intorno a Concord, Massachusetts, utilizzando osservazioni storiche registrate da Henry David Thoreau, l'autore di "Walden", il suo classico resoconto della vita nei boschi.Abbiamo scoperto che gli alberi di Concord erano più sensibili alle temperature primaverili rispetto ai fiori selvatici e che ciò provocava una sfogliatura anticipata degli alberi. ridotta luce disponibile nel sottobosco.

Questa scoperta è stata un primo passo importante, ma volevamo sapere se questi modelli persistessero in altre foreste temperate del Nord America e in tutto l’emisfero settentrionale.Il nostro studio del 2023 lo dimostra la risposta è sì.

Disadattamenti nordamericani

Per questa ricerca abbiamo utilizzato campioni provenienti da erbari – collezioni di piante che sono state pressate, essiccate e catalogate.Le piante che abbiamo esaminato sono state raccolte nell’America settentrionale orientale negli ultimi 100 anni.Abbiamo valutato oltre 3.000 campioni di piante pressate per tracciare il tempo di sfogliatura degli alberi e il tempo di fioritura dei fiori selvatici primaverili.

La vasta scala di questo studio è stata resa possibile perché gli erbari hanno digitalizzato milioni di fotografie di esemplari di piante e piante li hanno resi disponibili online negli ultimi dieci anni.Prima che esistesse questa risorsa, i ricercatori dovevano recarsi in molti musei sparsi per il paese.

I registri meteorologici storici lo sono ora disponibile anche online.Ciò consente ai ricercatori di determinare le temperature primaverili per l'anno e il luogo in cui è stato raccolto ciascun campione.

Il nostro studio ci ha permesso di confermare i risultati del nostro lavoro a Concord.Abbiamo scoperto che con l’aumento delle temperature, gli alberi decidui nell’America settentrionale orientale stanno avanzando il loro periodo di fogliazione più velocemente di quanto rispondano i fiori selvatici autoctoni.

Ad esempio, durante le primavere più fresche con temperature medie nelle 24 ore di marzo e aprile di 41 gradi Fahrenheit (5 gradi Celsius), gli alberi hanno messo le foglie 13 giorni dopo i fiori selvatici autoctoni.Ciò ha dato ai fiori quasi due settimane di pieno sole sul suolo della foresta.Tuttavia, durante le primavere più calde, con temperature medie di 58 F (15 C), gli alberi hanno messo le foglie solo 10 giorni dopo i fiori selvatici autoctoni.Ciò ha dato ai fiori selvatici circa il 25% in meno di tempo pieno di luce solare durante il quale effettuare la fotosintesi.

Poiché le temperature primaverili si riscaldano ulteriormente a causa dei cambiamenti climatici, prevediamo che i fiori selvatici avranno periodi di piena luce solare ancora più brevi.Ciò può significare una notevole diminuzione dell’apporto energetico dei fiori e della capacità di sopravvivere, crescere e riprodursi.

Abbiamo anche osservato che gli alberi e i fiori selvatici nella parte meridionale più calda dei loro areali hanno fatto avanzare i tempi di fogliazione e fioritura più velocemente, rispettivamente, rispetto a quelli nelle località settentrionali più fredde.In queste zone abbiamo riscontrato maggiori differenze temporali tra alberi e fiori di campo.Ciò significa che il potenziale di discrepanza fenologica, dove i fiori selvatici autoctoni hanno maggiori probabilità di essere ombreggiati dagli alberi, è maggiore nel sud-est degli Stati Uniti.che nelle zone più a nord.

Paralleli e differenze negli altri continenti

Per uno studio del 2022, abbiamo collaborato con colleghi provenienti da Cina e Germania per valutare oltre 5.000 esemplari di alberi e fiori selvatici raccolti negli ultimi 120 anni.Volevamo vedere se le discrepanze fenologiche che abbiamo documentato in Nord America potevano essere trovate anche nelle foreste temperate di Asia orientale ed Europa centrale.

Il nostro team ha trovato un modello comune in tutti e tre i continenti.Gli alberi e i fiori selvatici sono attivi prima rispetto al passato, e lo sono anche negli anni e nei luoghi caldi.

Tuttavia, con una svolta sorprendente, non abbiamo notato che il modello degli alberi nordamericani fosse più sensibile dei fiori selvatici degli altri due continenti.In Europa, i fiori selvatici e gli alberi a chioma sembravano spostarsi insieme nel tempo.In Asia, i fiori selvatici del sottobosco si stavano spostando più degli alberi, il che significa che potrebbero ricevere più luce, non meno, in un futuro più caldo.

Le differenze riscontrate tra le tre regioni erano dovute principalmente alla variazione della sensibilità degli alberi alla temperatura.Gli alberi dell’America settentrionale orientale hanno risposto in modo più forte agli sbalzi di temperatura, mentre gli alberi asiatici hanno risposto in modo meno forte.

Questi risultati suggeriscono che gli alberi del Nord America orientale sono diventati particolarmente sensibili alla temperatura per adattarsi a quella di questa regione clima molto variabile.Al contrario, gli alberi dell’Asia orientale sono apparentemente più sensibili ad altri segnali ambientali, come la durata del giorno, quando si tratta dei tempi della crescita primaverile.

Informare la gestione forestale

I nostri risultati pongono domande per ulteriori ricerche.Se le temperature primaverili non sono gli indizi principali che determinano i tempi di fogliazione e fioritura degli alberi e dei fiori selvatici nell’Asia orientale, quali sono questi indizi?In che modo la diminuzione della luce primaverile per i fiori selvatici nell’America settentrionale orientale influisce sui loro bilanci energetici e sulla capacità di sopravvivere, crescere e fiorire?

Un’altra domanda è se esistano tecniche pratiche di gestione, come il diradamento degli alberi sovrastanti o la rimozione delle piante invasive, che possano aiutare i fiori selvatici ad affrontare le sfide attuali del cambiamento climatico.Tali strategie potrebbero aiutare le persone ad apprezzare e conservare l’intera gamma di piante nelle foreste da cui dipendiamo e che amiamo in tutto il mondo.