พืชและแมลงมีวิวัฒนาการร่วมกันเพื่อให้เกิดขึ้นในเวลาเดียวกันในฤดูใบไม้ผลิ มาเร็ค เมียร์เซจิวสกี/Shutterstock

พุ่มไม้ในช่วงกลางเดือนกุมภาพันธ์อาจมีหิมะปกคลุมตามธรรมเนียม ปีนี้สีขาวเป็นผลงานของดอกแบล็กธอร์น ซึ่งเป็นลางสังหรณ์ของฤดูใบไม้ผลิ แม้ว่าจะเป็นสัญญาณต้อนรับหลังจากฤดูหนาวที่เปียกชื้นและมืดมน แต่การออกดอกเร็วทำให้ผู้เฝ้าดูฤดูกาลที่มีประสบการณ์รู้สึกไม่สบายใจ ฉันสงสัยว่าพืชชนิดนี้ออกดอกในช่วงกลางเดือนกุมภาพันธ์เสมอหรือมีบางอย่างเปลี่ยนแปลงหรือไม่?

โชคดีที่ศาสตร์แห่งการบันทึกและทำความเข้าใจเหตุการณ์ตามฤดูกาล ฟีโนโลจี มีประวัติศาสตร์อันยาวนานในอังกฤษ โรเบิร์ต มาร์แชมนักธรรมชาติวิทยาแห่งศตวรรษที่ 18 เก็บบันทึกการปรากฏตัวของดอกไม้ นก และแมลงในหมู่บ้านนอร์ฟอล์กของเขาย้อนกลับไปในปี 1736 ลูกหลานของ Marsham ยังคงบันทึกเสียงต่อไปจนถึงปี 1958 Woodland Trust รักษาประเพณีด้วย ปฏิทินธรรมชาติซึ่งเป็นโครงการที่ประชาชนได้รับเชิญให้บันทึกเหตุการณ์ตามฤดูกาลต่างๆ

การวิเคราะห์โดยละเอียด บันทึกพืชเกือบครึ่งล้านโดยนักวิทยาศาสตร์ในปี 2022 แสดงให้เห็นว่าเมื่อพิจารณาพืชทุกชนิดรวมกัน ระยะเวลาการออกดอกโดยเฉลี่ยในสหราชอาณาจักรจะเร็วขึ้นหนึ่งเดือนในช่วง 40 ปีที่ผ่านมา มีความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์ ฮอว์ธอร์นเป็นไม้พุ่มทั่วไป โดยทั่วไปจะออกดอกเร็วกว่าต้นทศวรรษ 13 ถึง 1980 วัน ในขณะที่ดอกของต้นเกาลัดม้าปรากฏเร็วกว่านั้นสิบวัน

ภูมิอากาศอุ่นขึ้นอย่างรวดเร็วนับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เมื่อออกดอกเร็วขึ้น พืชจะรับรู้ว่าฤดูหนาวจะสั้นลงและอบอุ่นขึ้น พวกเขาสัมผัสได้ว่าวันที่อากาศอบอุ่นขึ้น และพัฒนาการของฤดูใบไม้ผลิเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะเดียวกับที่มนุษย์รู้สึกอบอุ่นบนผิวหนัง จึงก้าวออกไปโดยสวมเสื้อผ้าน้อยลง กลไกที่แม่นยำในการตรวจจับสัญญาณเหล่านี้แตกต่างกันไประหว่างพืชและสัตว์ แต่ทั้งสองจะตอบสนองต่อสภาพอากาศในขณะที่มีการเปลี่ยนแปลง

ตรวจจับแสงและความร้อนโดยไม่ต้องใช้ตาและผิวหนัง

พืชตรวจพบวันที่สั้นลงของฤดูใบไม้ร่วงด้วยเม็ดสีที่เรียกว่าไฟโตโครม ซึ่งมีความไวต่อความยาวคลื่นเป็นพิเศษในบริเวณสีแดงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า คืนฤดูใบไม้ร่วงที่ยาวนานขึ้นจะส่งผลต่อคุณภาพของแสงสีแดงนี้ แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนนี้จะทำให้มนุษย์รอดพ้นไปได้ (ดวงตาของเราไม่ไวต่อสเปกตรัมส่วนนี้) พืชสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงนี้และเริ่มเปลี่ยนแปลงได้

เช่นเดียวกับฤดูใบไม้ร่วงที่สามารถทำให้ระดับฮอร์โมนเซโรโทนินในเลือดของเราลดลง พืชที่สัมผัสได้ถึงฤดูหนาวก็จะเพิ่มการผลิตฮอร์โมนที่เรียกว่ากรดแอบไซซิก สิ่งนี้มีเอฟเฟกต์หลายอย่าง ในต้นไม้ผลัดใบ กิ่งก้านจะหยุดเติบโตและพัฒนาดอกตูมในฤดูหนาวที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถอยู่รอดจากน้ำค้างแข็ง หิมะ และใบไม้ร่วงได้

การเจริญเติบโตในฤดูใบไม้ผลิถูกกำหนดโดยปัจจัยกระตุ้นความยาวและอุณหภูมิของแสงที่คล้ายกัน แต่โดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิจะมีบทบาทสำคัญมากกว่า หากพืชให้ความสนใจเฉพาะแสง พวกเขาก็จะเสี่ยงต่อการเจริญเติบโตเมื่อน้ำค้างแข็งร้ายแรงยังคงเป็นภัยคุกคามหรือขาดเวลาการเจริญเติบโตที่ดีในช่วงต้นฤดูใบไม้ผลิที่ไม่รุนแรง การตรวจจับอุณหภูมิจะกำหนดว่าดอกไม้ในฤดูใบไม้ผลิจะปรากฏขึ้นเมื่อใด นี่คือสาเหตุที่ทำให้โลกร้อนขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจากการปรากฏของดอกไม้เหล่านี้ในช่วงแรกๆ

ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าพืชตรวจจับอุณหภูมิได้อย่างไร บางส่วนอาจเกิดจากการที่ฮอร์โมนขัดขวางการเจริญเติบโตในเซลล์ถูกทำลายลงเมื่ออากาศลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งจะทำให้ฮอร์โมนการเจริญเติบโตเพิ่มขึ้น

แม้ว่ามนุษย์จะมีเส้นประสาทในผิวหนังเพื่อตรวจจับอุณหภูมิ แต่พืชก็อาจอาศัยเม็ดสี แม้ว่าจะยังไม่เข้าใจกลไกนี้อย่างถ่องแท้ก็ตาม ความร้อนเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเดียวกันกับที่ไฟโตโครมไวต่อ ดังนั้นเม็ดสีนี้อาจมีส่วนเกี่ยวข้องด้วย ไม่ว่ากลไกใดก็ตามที่รับผิดชอบในการเริ่มต้นการเจริญเติบโต อุณหภูมิยังเป็นตัวกำหนดความเร็วที่พืชจะเติบโตอีกด้วย

ดอกไม้และแมลงผสมเกสรไม่ตรงกัน

แมลงผสมเกสรเช่นผึ้งจะต้องประสานวงจรชีวิตของพวกมันเพื่อให้พวกมันอยู่บนปีกเมื่อดอกที่พวกมันกินกินโผล่ออกมา ระยะเวลาที่พวกมันโผล่ออกมาจากฤดูหนาวนั้นขึ้นอยู่กับผลกระทบของอุณหภูมิและความยาววันและฮอร์โมนเป็นตัวกลาง

วิวัฒนาการที่ทำงานกับแมลงผสมเกสรหลายรุ่นได้สร้างความเชื่อมโยงที่แน่นแฟ้นระหว่างการเกิดขึ้นของดอกไม้กับแมลงผสมเกสร หากลักษณะของดอกไม้และแมลงผสมเกสรไม่สอดคล้องกัน แมลงก็ไม่มีน้ำหวานและพืชไม่ได้รับการปฏิสนธิ

มีความเชื่อมโยงที่คล้ายกันระหว่างการปรากฏของใบไม้กับแมลงสัตว์กินพืชที่กินหญ้า ความรวดเร็วของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและความแตกต่างเล็กน้อยในการตอบสนองของทั้งสองกลุ่ม ความเสี่ยงที่จะทำลายความสอดคล้องนี้และส่งผลร้ายแรงต่อทั้งสองฝ่าย

การศึกษาขนาดใหญ่ โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันพิจารณาว่าดอกไม้และแมลงผสมเกสรเกิดขึ้นเมื่อใดระหว่างปี 1980 ถึง 2020 พบว่ามีภาพที่ซับซ้อน ทั้งสองตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศด้วยการออกดอกและลักษณะที่ปรากฏก่อนหน้านี้ แต่พืชมีการเปลี่ยนแปลงมากขึ้น

มีความแตกต่างระหว่างกลุ่มแมลง ผึ้งและผีเสื้อเปลี่ยนทิศทางไปพร้อมๆ กับพืช แต่ไม่พบในแมลงบินโฉบ นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างชนิดของแมลงเหล่านี้ด้วย

แม้ว่าพืชและแมลงที่พึ่งพาอาศัยกันจะเปลี่ยนเวลาไปพร้อมๆ กัน ขั้นต่อไปของห่วงโซ่อาหารก็อาจไม่ยืดหยุ่นมากนัก ใบโอ๊กถูกหนอนผีเสื้อโอ๊คกินเป็นอาหาร ในทางกลับกัน อาหารนี้เป็นอาหารหลักของลูกนก เช่น นกหัวขวานสีฟ้า และนกจับแมลงลายพร้อย ข้อความลิงก์. ลูกไก่ฟักออกมาพร้อมๆ กัน ในขณะที่ใบโอ๊กและตัวหนอนปรากฏตัวก่อนหน้านี้และจนถึงขณะนี้ยังคงเป็นไปพร้อมๆ กัน แต่นานแค่ไหนล่ะ?

ดอกแบล็กธอร์นยังคงช่วยบรรเทาความเหนื่อยล้าจากฤดูหนาว และเป็นสัญญาณว่าฤดูใบไม้ผลิกำลังจะมาเยือน แต่สิ่งเหล่านี้ยังเป็นสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอีกด้วย นั่นคือการทดลองที่เปิดเผยเกี่ยวกับจังหวะเวลาและการประสานกันของพืชและสัตว์ และห่วงโซ่อาหารอันซับซ้อนที่พวกมันเป็นส่วนหนึ่ง

พอลแอชตัน, หัวหน้าสาขาวิชาชีววิทยา, Edge Hill มหาวิทยาลัย

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

ไอเอ็นจี