Час біологічних подій у природі є критично важливим для виживання. Квіти розквітають навесні, цикади спаровуються влітку, а гусениці вилуплюються, щоб живитися своїми рослинами-господарями. Однак екстремальні погодні умови можуть порушити цей природний розклад – відомий як фенологія – і дестабілізувати тендітний баланс екосистем.
Зміна клімату та природний ритм
Фенологія тісно пов’язана із сезонними циклами, але зміна клімату втручається у природний ритм і змінює взаємодію між організмами. Дослідження під керівництвом еколога Дайцзяна Лі з Університету Аризони розглянуло, як екстремальні погодні явища впливають на фенологію. Команда зосередилася на метеликах, молях і квіткових рослинах по всій території США. Екстремальні погодні явища, такі як спека, різке похолодання, сильні опади та посухи, впливають на екосистеми, але часто залишаються поза увагою. Більшість досліджень аналізують поступові зміни клімату, а не раптові погодні екстреми. Ця прогалина в знаннях заважає розумінню того, як раптові зміни впливають на види та їхню взаємодію.
Негайний вплив екстремальної погоди
«Більшість досліджень зосереджуються на кліматичних змінних або сезонних факторах, таких як середньорічні температури чи кількість опадів», – зазначає Лі.
«Але, як окремі організми, ми реагуємо на безпосередні екологічні стреси, а не на 10-річний тренд, чи не так?»
Команда Лі з’ясувала, що екстремальні погодні явища відіграють важливу роль у фенології, порівнянну зі змінами середньої температури. Дослідження показало, що ці явища взаємодіють із кліматичними факторами, впливаючи на рослини та комах складними способами.
Комплексний вплив погодних екстремів
«Наприклад, періоди сильної спеки та посухи можуть мати сукупний вплив на фенологію», – каже Лі. «Ці фактори не діють ізольовано. Вони взаємодіють між собою і з кліматичними змінними, визначаючи фенологію рослин і комах у цілому».
Дослідники проаналізували дані, зібрані волонтерами через додаток iNaturalist, де користувачі фотографують і завантажують спостереження за видами. Команда Лі поєднала ці записи з погодними даними з 1980 по 2022 рік.
Відмінності у реакціях видів
«Ми дослідили близько 581 виду квіткових рослин і 172 види метеликів і молей у період з 2016 по 2022 рік», – розповідає Лі. «Ми також проаналізували географічний розподіл і те, як екстремальні погодні явища впливають на фенологію цих рослин і комах, а також чи мають вони подібні або різні реакції».
Одне з головних занепокоєнь – порушення взаємозалежних зв’язків між видами. Деякі організми залежать від точного розкладу для виживання. Наприклад, юка і юкова міль не можуть існувати одна без одної: міль запилює квіти юки, а рослина забезпечує їжу для її личинок. Якщо цей цикл порушується, обидва види зазнають втрат.
Ризик фенологічних розбіжностей
«Якщо личинки комах занадто чутливі до ранніх весняних хвиль тепла, вони можуть стати більш вразливими до зниження температури або різких похолодань», – пояснює Лі. «Так само, якщо весна буде теплішою за норму, рослини почнуть цвісти раніше, що зробить їх вразливими до пізніх заморозків у період вегетації».
Якщо запилювачі, такі як метелики чи молі, з’являться раніше або пізніше, ніж квіти, обидва зазнають труднощів: запилювачі не знайдуть їжі, а рослини залишаться незапиленими. Такі розбіжності загрожують цілим екосистемам.
Несподівані реакції на похолодання
Дослідження також виявило, що рослини й комахи по-різному реагують на екстремальні погодні умови. Наприклад, сильні весняні похолодання змушували метеликів і молей з’являтися раніше, тоді як час цвітіння рослин майже не змінювався.
«Такі фенологічні невідповідності матимуть наслідки як для рослин, так і для комах, що призведе до скорочення обох популяцій», – каже Лі.
Подальші дослідження екстремальної погоди
Лі та його колеги вважають, що врахування екстремальних погодних явищ у кліматичних моделях допоможе краще прогнозувати майбутні зміни та пом’якшити негативні наслідки для екосистем.
«Ця робота може мати велике значення для багатьох сфер – від збереження природи до продовольчої безпеки», – зазначає Ліндсі Кемпбелл, професор Флоридської медичної лабораторії ентомології. «Ми лише починаємо розуміти, як екстремальна погода впливає на комах і рослини, а отже – і на нас самих, зокрема на наше продовольче забезпечення», – додає Роберт Гуральник, один зі співавторів дослідження. Дослідження опубліковане в журналі Nature Climate Change.