Thực vật và côn trùng cùng tiến hóa để xuất hiện gần như cùng lúc vào mùa Xuân. Marek Mierzejewski/Shutterstock
Hàng rào vào giữa tháng 2 theo truyền thống có thể xuất hiện màu trắng với tuyết; năm nay màu trắng là tác phẩm của hoa mận gai – báo hiệu mùa xuân. Mặc dù là một dấu hiệu đáng hoan nghênh sau một mùa đông ẩm ướt và u ám, nhưng việc nở hoa sớm lại mang đến cảm giác khó chịu cho những người có kinh nghiệm theo dõi mùa vụ. Tôi tự hỏi có phải cây này luôn nở hoa vào giữa tháng 2 hay có điều gì đó đang thay đổi?
May mắn thay, khoa học ghi lại và tìm hiểu các sự kiện theo mùa, vật hậu học, đã có lịch sử lâu đời ở Anh. Robert Marsham, một nhà tự nhiên học thế kỷ 18, đã lưu giữ những ghi chép về sự xuất hiện của hoa, chim và côn trùng ở ngôi làng Norfolk của ông từ tận năm 1736. Con cháu của Marsham tiếp tục ghi chép cho đến năm 1958. Woodland Trust vẫn duy trì truyền thống này với Lịch thiên nhiên, một kế hoạch trong đó các thành viên của công chúng được mời ghi lại các sự kiện theo mùa khác nhau.
Phân tích chi tiết Trong số gần nửa triệu hồ sơ thực vật do các nhà khoa học thực hiện vào năm 2022 cho thấy rằng khi tất cả các loài được xem xét cùng nhau thì thời gian ra hoa trung bình ở Anh đã tăng thêm một tháng trong 40 năm qua. Có sự khác biệt giữa các loài. Táo gai, loài cây trồng hàng rào phổ biến, thường ra hoa sớm hơn 13 ngày so với đầu những năm 1980 trong khi hoa của cây hạt dẻ ngựa xuất hiện sớm hơn XNUMX ngày.
Khí hậu đã ấm lên nhanh chóng kể từ những năm 1980. Bằng cách ra hoa sớm hơn, thực vật nhận ra rằng mùa đông đang trở nên ngắn hơn và ôn hòa hơn. Họ cảm nhận được ngày trở nên ấm hơn và thay đổi diễn biến mùa xuân theo cách giống như con người cảm thấy ấm áp trên da và do đó bước ra ngoài với ít lớp quần áo hơn. Cơ chế chính xác để phát hiện những tín hiệu này khác nhau giữa thực vật và động vật, nhưng cả hai đều phản ứng với khí hậu khi nó thay đổi.
Phát hiện ánh sáng và nhiệt mà không cần mắt và da
Thực vật phát hiện những ngày ngắn lại của mùa thu bằng một sắc tố gọi là phytochrome, đặc biệt nhạy cảm với các bước sóng trong vùng màu đỏ của quang phổ điện từ. Đêm mùa thu dài hơn làm thay đổi chất lượng của ánh sáng đỏ này. Trong khi sự thay đổi tinh tế này không xảy ra với con người (mắt chúng ta không nhạy cảm với phần quang phổ này), thực vật có thể phát hiện ra sự chuyển đổi này và bắt đầu thay đổi.
Giống như mùa thu có thể làm giảm mức độ hormone serotonin trong máu của chúng ta, một loại cây cảm nhận được mùa đông đang đến gần sẽ tăng sản xuất một loại hormone gọi là axit abscisic. Điều này có nhiều tác dụng. Ở những cây rụng lá, cành ngừng phát triển và phát triển những chồi mùa đông cứng rắn có khả năng sống sót sau sương giá và tuyết và lá rụng.
Sự tăng trưởng vào mùa xuân được xác định bởi các yếu tố tương tự như độ dài ánh sáng và nhiệt độ, nhưng nhiệt độ thường có vai trò quan trọng hơn. Nếu thực vật chỉ chú ý đến ánh sáng, chúng sẽ có nguy cơ bắt đầu tăng trưởng khi sương giá vẫn còn đe dọa hoặc mất thời gian sinh trưởng tốt trong những ngày đầu xuân ôn hòa. Phát hiện nhiệt độ xác định khi hoa mùa xuân xuất hiện. Đây là lý do tại sao sự nóng lên toàn cầu thể hiện rõ ở sự xuất hiện sớm hơn của những bông hoa này.
Người ta chưa hiểu đầy đủ về cách thực vật phát hiện nhiệt độ. Một số nguyên nhân có thể là do hormone kìm hãm sự tăng trưởng trong tế bào của nó bị phá vỡ khi không khí giảm xuống dưới một nhiệt độ nhất định, từ đó cho phép hormone tăng trưởng tăng lên.
Trong khi con người có dây thần kinh trên da để phát hiện nhiệt độ thì thực vật có thể dựa vào sắc tố, mặc dù cơ chế này vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Nhiệt là một phần của quang phổ điện từ mà phytochrome nhạy cảm, vì vậy có thể sắc tố này có liên quan. Bất kể cơ chế nào chịu trách nhiệm cho việc bắt đầu tăng trưởng, nhiệt độ cũng quyết định tốc độ phát triển của cây.
Hoa và côn trùng thụ phấn không đồng bộ
Các loài côn trùng thụ phấn như ong phải đồng bộ hóa vòng đời của chúng để chúng có thể bay khi những bông hoa mà chúng kiếm ăn xuất hiện. Thời điểm chúng xuất hiện từ mùa đông cũng được xác định bởi ảnh hưởng của nhiệt độ, độ dài ngày và qua trung gian là các hormone.
Sự tiến hóa diễn ra trên nhiều thế hệ loài thụ phấn đã tạo ra mối liên hệ chặt chẽ giữa sự xuất hiện của hoa và sự xuất hiện của loài thụ phấn. Nếu sự xuất hiện của hoa và các loài thụ phấn không đồng bộ, côn trùng không có mật hoa và cây không được thụ tinh.
Một mối liên hệ tương tự tồn tại giữa sự xuất hiện của lá và côn trùng ăn cỏ ăn cỏ trên chúng. Tốc độ nhanh chóng của biến đổi khí hậu và những khác biệt nhỏ trong cách ứng phó của hai nhóm có nguy cơ phá vỡ sự đồng bộ này với những hậu quả nghiêm trọng cho cả hai bên.
Một nghiên cứu lớn bởi các nhà khoa học Đức khi nghiên cứu thời điểm hoa và các loài thụ phấn của chúng xuất hiện từ năm 1980 đến năm 2020 đã tìm ra một bức tranh phức tạp. Cả hai đều phản ứng với biến đổi khí hậu bằng cách ra hoa và xuất hiện sớm hơn, nhưng thực vật đã có sự thay đổi lớn hơn.
Có sự khác biệt giữa các nhóm côn trùng, ong và bướm đã di chuyển đồng bộ với thực vật, nhưng điều này không được quan sát thấy ở ruồi bay. Cũng có sự khác biệt giữa các loài côn trùng này.
Ngay cả khi thực vật và côn trùng phụ thuộc của chúng thay đổi thời gian một cách đồng bộ, giai đoạn tiếp theo của chuỗi thức ăn có thể không linh hoạt như vậy. Lá sồi được ăn sâu bướm sồi. Ngược lại, đây là thức ăn chính của gà con của các loài chim như ngực xanh và đớp ruồi có lỗ. văn bản liên kết. Gà con nở gần như cùng lúc, trong khi lá sồi và sâu bướm xuất hiện sớm hơn và cho đến nay vẫn đồng bộ. Nhưng trong bao lâu?
Hoa mận gai vẫn là một sự giải thoát đáng hoan nghênh khỏi mùa đông và là dấu hiệu cho thấy mùa xuân đang đến. Nhưng chúng cũng là dấu hiệu của biến đổi khí hậu: một thí nghiệm đang diễn ra về thời gian và sự đồng bộ của thực vật và động vật – cũng như chuỗi thức ăn phức tạp mà chúng là một phần trong đó.
Paul Ashton, Trưởng khoa Sinh học, Đại học Edge Hill
Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.
ing
