A mudança climática ameaça as flores silvestres da primavera, acelerando o tempo em que as árvores desabrocham acima delas

Para flores silvestres de primavera de curta duração como anêmona de madeira (Anêmona quinquefolia) e Calças de holandês (Dicentra cucullaria), o tempo é tudo.Estas plantas fugazes, conhecidas como efêmeras, crescem em florestas temperadas em todo o mundo, desabrochando e florescendo no início da primavera, antes que as árvores que se erguem acima delas desabrochem.Saia cedo demais e ainda será inverno;emergem tarde demais e haverá muita sombra sob a copa da floresta para que a fotossíntese essencial aconteça.

Ao longo da sua história evolutiva, estas plantas descobriram o melhor momento para a sua sobrevivência.Mas as alterações climáticas estão a alterar as condições de cultivo na Primavera e a vida vegetal está a mudar com elas.

Existem muitos exemplos de plantas que mudam o período de floração em resposta ao aquecimento das temperaturas, como flores de cerejeira abrindo cada vez mais cedo cada ano.No entanto, quando uma parte de um ecossistema muda, será que todos os organismos que dele dependem também mudarão com sucesso?Ou eles estarão sem sorte?E se as espécies interligadas responderem às mudanças a ritmos diferentes, levando a perturbações nas relações ecológicas de longa data?

Os pesquisadores têm feito esse tipo de pergunta sobre fenologia – o momento dos eventos biológicos – relacionado com as alterações climáticas durante anos.Mas a maioria dos estudos concentrou-se nas interações planta-animal, como os polinizadores que surgem no hora errada para flores.Muito menos analisaram as interações planta-planta, como as efêmeras da primavera que precisam de tempo para crescer antes que as árvores desabrochem acima delas e bloqueiem a luz solar.

Nosso grupo de pesquisa investigou a incompatibilidade entre flores silvestres de sub-bosque e árvores de copa em torno de Concord, Massachusetts, usando observações históricas registradas por Henry David Thoreau, autor de “Walden”, seu relato clássico sobre a vida na floresta.Descobrimos que as árvores em Concord eram mais sensíveis às temperaturas da primavera do que as flores silvestres, e que isso resultou no desfolhamento mais precoce das árvores, o que luz disponível reduzida no sub-bosque.

Esta descoberta foi um primeiro passo importante, mas queríamos saber se estes padrões persistiam noutras florestas temperadas na América do Norte e em todo o Hemisfério Norte.Nosso estudo de 2023 mostra que a resposta é sim.

Incompatibilidades norte-americanas

Para esta pesquisa utilizamos exemplares de herbários – coleções de plantas que foram prensadas, secas e catalogadas.As plantas que examinamos foram coletadas no leste da América do Norte nos últimos 100 anos.Avaliamos mais de 3.000 espécimes de plantas prensadas para mapear o tempo de folhagem das árvores e o tempo de floração das flores silvestres da primavera.

A vasta escala deste estudo foi possível porque os herbários digitalizaram milhões de fotografias de espécimes de plantas e disponibilizou-os on-line ao longo da última década.Antes da existência desse recurso, os pesquisadores precisavam viajar por diversos museus espalhados pelo país.

Os registros meteorológicos históricos são também disponível on-line agora.Isso permite aos pesquisadores determinar as temperaturas da primavera para o ano e o local onde cada espécime foi coletado.

Nosso estudo nos permitiu confirmar os resultados do nosso trabalho em Concord.Descobrimos que, à medida que as temperaturas aumentam, as árvores caducifólias em todo o leste da América do Norte avançam o seu ritmo de folhagem mais rapidamente do que a resposta das flores silvestres nativas.

Por exemplo, durante as primaveras mais frias, com temperaturas médias de 24 horas em março e abril de 41 graus Fahrenheit (5 graus Celsius), as árvores desabrocharam 13 dias após as flores silvestres nativas.Isso deu às flores quase duas semanas de pleno sol no chão da floresta.No entanto, durante as primaveras mais quentes, com temperaturas médias de 58 F (15 C), as árvores desabrocharam apenas 10 dias após as flores silvestres nativas.Isso deu às flores silvestres cerca de 25% menos tempo de luz solar durante a fotossíntese.

À medida que as temperaturas da primavera aumentam ainda mais com as mudanças climáticas, esperamos que as flores silvestres tenham períodos ainda mais curtos de plena luz solar.Isto pode significar uma diminuição considerável no fornecimento de energia das flores e na capacidade de sobreviver, crescer e reproduzir-se.

Observámos também que as árvores e flores silvestres na parte mais quente do sul das suas áreas de distribuição avançaram os seus tempos de folhagem e floração mais rapidamente, respectivamente, do que aquelas em locais mais frios do norte.Nessas zonas, encontramos maiores diferenças de tempo entre árvores e flores silvestres.Isso significa que o potencial de incompatibilidade fenológica, onde as flores silvestres nativas têm maior probabilidade de serem sombreadas pelas árvores, é maior no sudeste dos EUA.do que em áreas mais ao norte.

Paralelos e diferenças em outros continentes

Para um estudo de 2022, colaboramos com colegas da China e da Alemanha para avaliar mais de 5.000 espécimes de árvores e flores silvestres coletados nos últimos 120 anos.Queríamos ver se as incompatibilidades fenológicas que documentamos na América do Norte também poderiam ser encontradas em florestas temperadas de Leste Asiático e Europa Central.

A nossa equipa encontrou um padrão comum nos três continentes.As árvores e as flores silvestres estão ativas mais cedo agora do que no passado, e estão ativas mais cedo em anos e locais quentes.

No entanto, numa reviravolta surpreendente, não vimos o padrão norte-americano de árvores ser mais sensível do que as flores silvestres nos outros dois continentes.Na Europa, as flores silvestres e as copas das árvores pareciam estar mudando juntas ao longo do tempo.Na Ásia, as flores silvestres do sub-bosque mudavam mais do que as árvores – o que significa que poderiam receber mais luz, e não menos, num futuro mais quente.

As diferenças que encontramos entre as três regiões foram devidas principalmente à variação na sensibilidade das árvores à temperatura.As árvores no leste da América do Norte responderam mais fortemente às mudanças de temperatura, enquanto as árvores asiáticas responderam menos fortemente.

Estes resultados sugerem que as árvores do leste da América do Norte tornaram-se especialmente sensíveis à temperatura como forma de adaptação às condições climáticas desta região. clima altamente variável.Em contraste, as árvores no Leste Asiático são aparentemente mais sensíveis a outros sinais ambientais, como a duração do dia, no que diz respeito ao momento do crescimento na primavera.

Informando o manejo florestal

Nossos resultados levantam questões para pesquisas futuras.Se as temperaturas da primavera não são os principais sinais que determinam os tempos de folhagem e floração das árvores e flores silvestres no Leste Asiático, quais são esses sinais?Como é que o declínio da janela de luz da Primavera para as flores silvestres no leste da América do Norte afecta os seus orçamentos energéticos e a sua capacidade de sobreviver, crescer e florescer?

Outra questão é se existem técnicas práticas de gestão, como o desbaste de árvores excessivas ou a remoção de plantas invasoras, que possam ajudar as flores silvestres a lidar com os desafios constantes das alterações climáticas.Tais estratégias poderiam ajudar as pessoas a apreciar e conservar toda a gama de plantas nas florestas das quais dependemos e apreciamos em todo o mundo.