Pentru plantele lemnoase precum acest rododendron, momentul de frunze de primăvară este un echilibru între maximizarea anotimpurilor lor de creștere și evitarea înghețurilor târzii. Richard Primack, CC BY-ND

Modelele meteo din SUA s-au simțit ca o plimbare cu roller-coaster în ultimele câteva luni. Decembrie și ianuarie au fost semnificativ mai cald decât media în multe locații, urmată de cea din februarie val de rece intens și încălzire dramatică.

Dacă ați văzut vreodată tufișuri de liliac zdrobite de zăpezile, apoi înmugurite într-o zi călduroasă doar câteva săptămâni mai târziu, vă puteți întreba cum tolerează plantele astfel de extreme. Studiez modul în care schimbările climatice afectează momentul evenimentelor sezoniere în ciclurile de viață ale plantelor, păsărilor și insectelor din Massachusetts, așa că știu că speciile au evoluat aici pentru a face față vremii faimoase schimbătoare din Noua Anglie. Dar un climat încălzit perturbă modelele meteo și testează abilitățile multor specii de a se adapta.

Tolerant la frig

În zilele de iarnă brutale, când temperaturile sunt mult sub îngheț, animalele hibernează subteran sau se strâng în locuri protejate. Dar copacii și arbuștii trebuie să stea acolo și să-l ia. Țesuturile din trunchiuri, ramuri și rădăcini sunt vii. Cum supraviețuiesc frigului înghețat?

Toamna, încep plantele lemnoase din multe părți ale Americii de Nord pregătindu-se pentru iarnă. Când frunzele își schimbă culoarea și cad, crengile, ramurile și trunchiurile încep să piardă apă. Ca urmare, celulele lor conțin concentrații mai mari de zaharuri, săruri și compuși organici.

Aceasta scade punctul de îngheț al celulelor și țesuturilor și le permite să supraviețuiască la temperaturi mult sub punctul normal de îngheț al apei. Trucul își are limitele, totuși, astfel încât evenimentele reci extreme pot ucide încă anumite plante.

Rădăcinile copacilor și arbuștilor rămân în mare parte neschimbate și inactive în timpul iernii, bazându-se pe izolație de zăpadă și sol pentru protecție. În cea mai mare parte, temperatura solului din jurul rădăcinilor rămâne la sau peste îngheț. Solul, frunzele căzute și straturile persistente de zăpadă izolează solul deasupra rădăcinilor și împiedică pierderea căldurii.

Pericolul surprinzător al înghețurilor de primăvară

După ce plantele rezistă stoic la iernile reci, primăvara devreme aduce noi pericole. Plantele trebuie să se desprindă cât mai devreme în primăvară pentru a profita din plin de sezonul de vegetație. Dar aceasta implică pomparea apei în frunzele lor în curs de dezvoltare, ceea ce reduce concentrația de zaharuri, săruri și compuși organici din țesuturile lor și îndepărtează protecția pe timp de iarnă de frig.

Fiecare specie are o timp caracteristic de frunze. Specii cu frunze timpurii, cum ar fi afine și salcii, sunt jucătorii din regatul plantelor. Speciile ulterioare, cum ar fi stejarul și pinul, sunt tipurile prudente și conservatoare. Pentru orice specie, renunțarea prea devreme este un risc, deoarece înghețurile târzii pot deteriora sau ucide frunzele tinere.

Florile sunt, de asemenea, vulnerabile la înghețurile imprevizibile de primăvară, deoarece conțin multă apă. Dacă florile pomilor fructiferi, cum ar fi merele, sunt ucise de îngheț, pomii nu vor produce fructe mai târziu în vară. De asemenea, înghețurile târzii pot provoca anotimpuri de înflorire scurte în mod dezamăgitor pentru plantele ornamentale cu înflorire timpurie, cum ar fi forsitia și magnolia.

Plătiți apeluri de trezire

Pentru a ne feri de îngheț și pentru a profita în continuare de sezonul complet de creștere, copacii și arbuștii au dezvoltat trei moduri de a ști când este timpul să începem să creștem primăvara.

În primul rând, plantele au cerințe de răcire în timpul iernii: se mențin la repausul iernii până când sunt expuse unui anumit număr de zile reci de iarnă. Această trăsătură îi ajută să evite frunzele sau înflorirea în perioadele anormal de calde în timpul iernii.

În al doilea rând, plantele au, de asemenea, cerințe de încălzire a primăverii care promovează creșterea după ce au experimentat un anumit număr de zile calde în fiecare primăvară. Această caracteristică îi ajută să înceapă să crească imediat ce este suficient de cald.

În al treilea rând, unele plante au, de asemenea, un fotoperioada răspuns, ceea ce înseamnă că reacționează la perioada de timp în care sunt expuși la lumină într-o perioadă de 24 de ore. Acest lucru îi pregătește să se frunze pe măsură ce zilele devin mai lungi și mai calde primăvara. Fagii au atât o necesitate de încălzire, cât și un răspuns fotoperiodic, dar cerința de temperatură este mult mai puternică, așa că încep după doar câteva zile calde la sfârșitul primăverii.

Interesant este că arborii nord-americani, cum ar fi arțarul roșu și mesteacanul negru, sunt mai prudenți și mai conservatori decât arborii europeni și din Asia de Est. Vremea din estul Americii de Nord este mai variabilă, iar amenințarea înghețurilor târzii de primăvară este mai mare aici decât în ​​acele regiuni. Ca urmare, arborii nord-americani au evoluat pentru a se desface cu câteva săptămâni mai târziu decât arborii comparabili din Europa și Asia de Est.

Schimbările climatice amestecă semnalele

Plantele sunt extrem de adaptate la semnalele de temperatură, astfel că încălzirea provocată de schimbările climatice face mai multe specii mai greu să reziste la gerurile de iarnă și la înghețurile de primăvară. Pe măsură ce temperaturile primăverii devin mai calde decât în ​​trecut, copacii precum merele și perele pot răspunde prin frunziș și înflorire cu câteva săptămâni mai devreme decât în ​​mod normal. Acest lucru le poate crește vulnerabilitatea la înghețuri târzii.

Frunzele acestui cireș au suferit daune din cauza înghețului târziu. Richard Primack, CC BY-ND

Asemenea înghețuri târzii sunt devenind tot mai frecvente deoarece schimbările climatice destabilizează fluxul de jet, ducându-l să se scufunde mult mai spre sud, aducând rafale de vreme neobișnuit de rece.

În 2007, o perioadă extrem de caldă în martie a declanșat copacii să se desprindă peste estul și centrul Statelor Unite. Un ger puternic din aprilie a ucis apoi frunzele și florile tinere de stejari, hickories și alte specii de arbori. Copacii au reușit să producă o a doua recoltă de frunze, dar nu au putut înlocui pe deplin frunzele pe care le pierduseră, ceea ce probabil că și-a împiedicat creșterea pentru acel an.

Dăunătorii insectelor reprezintă, de asemenea, o amenințare din ce în ce mai mare pentru plante. Vremea grea de iarnă ține sub control multe insecte găsite în climatul nordic, cum ar fi adelgi de lână cu cicuta și sonde de cenușă smarald. Pe măsură ce iernile devin mai blânde, aceste insecte sunt mai predispuse să supraviețuiască, să se deplaseze mai spre nord, să provoace focare majore și să dăuneze copacilor.

Iernile mai calde conduc, de asemenea, la mai multe zile când solul este gol. Pozițiile reci care apar atunci când nu există un strat izolator de zăpadă îngheța solul și ucide rădăcinile. Ramurile copacilor și arbuștilor mor apoi, deoarece rădăcinile deteriorate nu pot furniza suficientă apă și substanțe nutritive. În cazuri extreme, plantele pot muri.

Harta zonelor de rezistență a plantelor din cadrul Departamentului Agriculturii din SUA arată că aceste zone - zone în care sunt susceptibile să se dezvolte diferite specii de plante - se deplasează spre nord pe măsură ce schimbările climatice încălzesc SUA

{vembed Y = 4pSYC8g5oVM}

În deceniile următoare, multe specii de arbori iubitori de frig, cum ar fi molizi și brazi, vor deveni mai puțin abundenți atunci când nu sunt capabili să se descurce noi provocări asociate cu un climat mai cald. În nord-estul SUA, speciile native, cum ar fi arțarul de zahăr și fagul, vor fi înlocuite treptat de specii native din sud, cum ar fi stejarii și hickoriile. Și specii non-native, cum ar fi Arțari norvegieni, profită de aceste perturbări pentru a se dispersa în păduri de pe marginea drumurilor și a cartierelor.

Schimbări similare se întâmplă în multe locuri, deoarece schimbările climatice modifică semnalele pe care se bazează plantele pentru a marca anotimpurile în schimbare.

Despre autor

Richard B. Primack, profesor de biologie, Boston University

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

ING