Лесные первоцветы и кроны деревьев меняются с климатом, но не всегда синхронно

Для весенних эфемероидов время — всё. Эти особые дикорастущие цветы появляются в умеренных лесах по всему миру ранней весной, до того как деревья распустят листву. Появиться слишком рано — ещё зима, слишком поздно — под пологом леса уже слишком темно.

Но мир меняется, а вместе с ним и его растительность. Мы уже видим, как растения меняют свои сроки в ответ на потепление, например, вишни зацветают всё раньше. Когда одна часть экосистемы сдвигается, сдвинутся ли и другие зависящие от неё организмы или они останутся не у дел?

Исследователи задаются этими вопросами о фенологии в условиях изменения климата годами, но большинство работ сосредоточено на взаимодействиях «растение–животное», например, когда опылители вылетают не вовремя для цветов. Гораздо меньше внимания уделяется взаимодействиям «растение–растение», таким как потребность весенних эфемероидов успеть вырасти до распускания листьев на деревьях над ними.

В недавнем исследовании в Nature Communications международная команда учёных изучила весенние эфемероиды по всему миру и в динамике времени, чтобы понять, как эти цветы и угрожающие им тенью пологи лесов изменились с климатом. Работу возглавили Бен Ли, постдок Национального научного фонда США; Мейсон Хеберлинг из Музея естественной истории Карнеги; Сара Кеббинг, директор Йельской программы прикладного научного синтеза в Йельской школе окружающей среды; и Ричард Праймак из Бостонского университета.

Для новой работы коллеги по всему миру изучили гербарные образцы со своих континентов. Эти образцы дают снимок растений, навсегда сохранённых в том виде, в каком они были в определённую дату и в определённом месте. Исследователи собрали данные по тысячам травянистых растений подлеска, отмечая, цветут ли они, дату сбора и место. Они также изучили весенние деревья, отметив, насколько развиты были листья, когда и где. Все данные были переведены на английский язык.

Ли и его команда обнаружили, что деревья в Северной Америке были значительно более чувствительны к потеплению весенних температур — то есть сильнее сдвигали свои сроки — чем травянистые растения подлеска. Если эта тенденция сохранится, и без того короткое окно для весенних эфемероидов может закрыться.

Но на других континентах такой закономерности не наблюдалось. В Европе дикорастущие цветы и деревья полога, судя по всему, сдвигались синхронно. А в Азии растения подлеска сдвигались сильнее, чем деревья — это означает, что в более тёплом будущем они могут получать даже больше света.

«Одна из главных ценностей гербарных образцов — доступ к данным прошлого, — говорит Ли. — Мы не можем вернуться назад и провести полевые исследования в 1920-х годах. Но мы можем изучить растения, собранные в 1920-х, и получить приблизительное представление о том, что они делали и где находились».

Ли получил степень Ph.D. в 2020 году и в настоящее время работает с Дэвидом Бёрком, вице-президентом по науке и охране природы в Holden Forests & Gardens, чтобы понять, как за 120 лет изменились сообщества полезных грибов на корнях растений — микоризы, снова используя гербарные образцы.

«Мы можем секвенировать ДНК микоризных грибов из 100-летней корневой ткани — это невероятно, — говорит Ли. — Гербарии невероятно полезны, и их ценность и полезность только возрастают по мере того, как всё больше людей начинают их использовать».