تطورت النباتات والحشرات معًا لتظهر في نفس الوقت تقريبًا في فصل الربيع. ماريك ميرزيجوسكي / شاترستوك
ربما كانت التحوطات في منتصف شهر فبراير تظهر تقليديًا باللون الأبيض مع الثلج؛ هذا العام، كان اللون الأبيض من صنع أزهار الشوك الأسود - نذير الربيع. على الرغم من أنها علامة ترحيب بعد شتاء ممطر وكئيب، إلا أن الإزهار المبكر يجلب القلق لمراقبي الموسم ذوي الخبرة. تساءلت هل يزهر هذا النبات دائمًا في منتصف شهر فبراير أم أن شيئًا ما يتغير؟
ولحسن الحظ، فإن علم تسجيل وفهم الأحداث الموسمية، أو علم الفينولوجيا، له تاريخ طويل في بريطانيا. روبرت مارشام، وهو عالم طبيعة من القرن الثامن عشر، احتفظ بسجلات لظهور الزهور والطيور والحشرات في قريته في نورفولك منذ عام 18. وواصل أحفاد مارشام التسجيل حتى عام 1736. ويحافظ صندوق وودلاند على هذا التقليد مع تقويم الطبيعة، وهو مخطط تتم فيه دعوة أفراد الجمهور لتسجيل الأحداث الموسمية المختلفة.
تحليل تفصيلي أظهرت سجلات العلماء لما يقرب من نصف مليون نبات في عام 2022 أنه عند النظر في جميع الأنواع معًا، فإن متوسط وقت الإزهار في المملكة المتحدة قد تقدم بمقدار شهر على مدار الأربعين عامًا الماضية. وكان هناك اختلاف بين الأنواع. يزهر الزعرور، وهو نبات السياج الشائع، بشكل عام قبل 40 يومًا مما كان عليه في أوائل الثمانينات بينما تظهر أزهار شجرة كستناء الحصان قبل عشرة أيام.
لقد ارتفعت درجة حرارة المناخ بسرعة منذ الثمانينات. من خلال الإزهار مبكرًا، تدرك النباتات أن فصول الشتاء أصبحت أقصر وأكثر اعتدالًا. إنهم يشعرون بأن الأيام أصبحت أكثر دفئًا ويغيرون تطورهم الربيعي بطريقة تشبه شعور البشر بالدفء على بشرتهم وبالتالي الخروج بطبقات أقل من الملابس. تختلف الآليات الدقيقة لاكتشاف هذه الإشارات بين النباتات والحيوانات، لكن كلاهما يستجيب للمناخ أثناء تغيره.
كشف الضوء والحرارة بدون عيون وجلد
تكتشف النباتات تقصير أيام الخريف باستخدام صبغة تسمى فيتوكروم وهي حساسة بشكل خاص للأطوال الموجية في المنطقة الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي. تغير ليالي الخريف الطويلة جودة هذا الضوء الأحمر. في حين أن هذا التحول الدقيق يفلت من البشر (أعيننا ليست حساسة لهذا الجزء من الطيف)، يمكن للنبات اكتشاف هذا التحول والبدء في التغيير.
مثلما يمكن لفصل الخريف أن يتسبب في انخفاض مستوى هرمون السيروتونين في دمنا، فإن النبات الذي استشعر اقتراب الشتاء سيزيد من إنتاج هرمون يسمى حمض الأبسيسيك. وهذا له تأثيرات متعددة. في الأشجار المتساقطة، تتوقف الأغصان عن النمو وتنمو براعم شتوية قاسية قادرة على النجاة من الصقيع والثلج وتتساقط الأوراق.
يتم تحديد النمو في الربيع من خلال محفزات مماثلة لطول الضوء ودرجة الحرارة، ولكن درجة الحرارة عادة ما يكون لها الدور الأكثر أهمية. إذا اهتمت النباتات بالضوء فقط، فإنها ستتعرض لخطر بدء النمو عندما لا يزال الصقيع القاتل يشكل تهديدًا أو فقدان وقت النمو الجيد في أوائل أيام الربيع المعتدلة. يحدد كشف درجة الحرارة موعد ظهور زهور الربيع. ولهذا السبب تظهر ظاهرة التسخين العالمي في الظهور المبكر لهذه الزهور.
ليس من المفهوم تمامًا كيف تكتشف النباتات درجة الحرارة. وقد يكون بعضها بسبب تحلل الهرمون المعطل للنمو في خلاياه عندما ينخفض الهواء إلى ما دون درجة حرارة معينة، وهذا بدوره يسمح بزيادة هرمون النمو.
في حين أن البشر لديهم أعصاب في جلدهم للكشف عن درجة الحرارة، فمن المحتمل أن تعتمد النباتات على الأصباغ، على الرغم من أن الآلية ليست مفهومة بالكامل. الحرارة هي جزء من نفس الطيف الكهرومغناطيسي الذي يتأثر به الفيتوكروم، لذلك من المحتمل أن يكون هذا الصباغ متورطًا. ومهما كانت الآليات المسؤولة عن بدء النمو، فإن درجة الحرارة تحدد أيضًا مدى سرعة نمو النباتات.
الزهور والملقحات غير متزامنة
يجب على الملقحات الحشرية، مثل النحل، مزامنة دورات حياتها بحيث تكون على الجناح عندما تظهر الأزهار التي تتغذى عليها. كما يتم تحديد توقيت ظهورها من الشتاء بتأثيرات درجة الحرارة وطول النهار وبوساطة الهرمونات.
لقد أدى التطور الذي حدث على أجيال عديدة من الملقحات إلى إنشاء صلة وثيقة بين ظهور الزهور وظهور ملقحاتها. إذا لم يكن ظهور الزهور والملقحات متزامنًا، فلن يكون للحشرات رحيق ولا يتم تخصيب النباتات.
وتوجد صلة مماثلة بين ظهور الأوراق والحشرات العاشبة التي ترعى عليها. إن سرعة تغير المناخ والاختلافات الطفيفة في كيفية استجابة المجموعتين تهدد بكسر هذا التزامن مع عواقب وخيمة على الجانبين.
دراسة كبيرة من قبل علماء ألمان يبحثون عن وقت ظهور الزهور وملقحاتها بين عامي 1980 و2020، وجدوا صورة معقدة. استجاب كلاهما لتغير المناخ من خلال الإزهار والظهور المبكر، لكن النباتات أحدثت تحولًا أكبر.
كان هناك تباين بين مجموعات الحشرات، وقد تحول النحل والفراشات بالتزامن مع النباتات، ولكن لم يتم ملاحظة ذلك في الحوامات. وكان هناك أيضًا اختلاف بين أنواع هذه الحشرات.
وحتى عندما تغير النباتات والحشرات التابعة لها التوقيت بشكل متزامن، فإن المرحلة التالية من السلسلة الغذائية قد لا تكون مرنة جدًا. تتغذى يرقات عثة البلوط على أوراق البلوط. وهذا بدوره هو الغذاء الأساسي لفراخ الطيور مثل الثدي الأزرق وصائدات الذباب الأبقع نص الارتباط. تفقس الكتاكيت في نفس الوقت تقريبًا، بينما ظهرت أوراق البلوط واليرقات في وقت مبكر ولا تزال متزامنة حتى الآن. ولكن إلى متى؟
تظل أزهار بلاكثورن بمثابة راحة مرحب بها من الشتاء وعلامة على أن الربيع في طريقه. ولكنها أيضاً علامة على تغير المناخ: تجربة تتكشف حول توقيت وتزامن النباتات والحيوانات ــ والسلاسل الغذائية المعقدة التي تشكل جزءاً منها.
بول أشتون، رئيس قسم الأحياء، جامعة إيدج هيل
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
جي
