物候学 春光乍泄,植物物候了解一下

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但是观测和研究植物物候,除了春游踏青赏花摄影,还有更加重要的意义。但是,观察和研究植物物候,比拍春游照片、赏花更有意义。

植物物候与气候变暖的研究

科学家发现,一方面,由于气温上升,春天的到来时间提前,导致植物的萌发和开花时间提前;另一方面,气候变暖推迟了冬天的到来,推迟了秋天植物落叶的时间。也就是说,随着气候的变暖,在一年的生长周期中,植物开始生长的时间提前,植物完成生长的时间推迟,最终导致整个生长季节的持续延长。欧洲物候学家泽尔和法比安1999年在英国《自然》杂志上报道,从20世纪60年代到90年代,欧洲春季物候平均提前6天,而秋季物候平均推迟4.8天,因此整个生长季延长了10.8天。他们直接指出,这些变化最重要的原因是温度上升。这种报道在世界各地频繁出现,告诉人们一个不争的事实:随着近几十年气温的上升,植物生长季节延长,春季物候期提前,秋季物候期推迟,已成为全球趋势。

数据为1959-1993年的长时间观测序列。橙点,显著水平为1%;蓝点,显著水平为5%;和黄斑,在5%的水平上不显著;f测试a,春季阶段;b、秋季阶段。图片来源:《自然》,1999年2月25日,《欧洲生长季延长》

植物物候的变化不仅影响自身的生长和繁殖,还直接影响以植物为食的动物。比如蜜蜂以吸花蜜为生。如果植物提前开花,蜜蜂的活动时间要相应调整,否则可能会错过最佳采蜜时间,甚至影响蜜蜂的生存。

一般来说,植物生长季节的延长意味着植物有更长的光合作用时间,将二氧化碳固定在空气体中,提高植被生产力,进而影响生态系统中的碳循环。因此,气候变暖引起的植物物候期的变化不仅会影响植物本身,还会对群落组成、整个生态系统乃至全球碳、氮和水循环产生深远的影响。

在生态系统中,物质和能量通过生物体之间的捕食关系传递,这就是食物链。比如食草动物以植物为食,食肉动物以食草动物为食。

食物链图片来源:新浪博客loveangel

单元13:在山里——2013 . 3 . 30

食物链是相互关联的,并进一步形成食物网。

美食网图片来源:新浪博客loveangel

单元13:在山里——2013 . 3 . 30

植物是整个食物网的基石,它们通过光合作用合成的物质和能量是食物链中所有其他动物生存的基础。一般认为食草动物以水生植物为生,食肉动物随其迁徙。春天,植物开始生长的时间通常是沿着纬度从南到北或沿着海岸从低到高。一些食草动物在春天沿着纬度或海拔迁徙,这样它们就可以吃到最新鲜、最丰富的水生植物。随着气候变暖,春季植物物候可能提前。如果食草动物仍然以原来的时间和速度迁徙,可能会错过最佳的进食时间,导致食物资源减少,种群适合度下降,最终威胁到它们的生存,进一步影响以食草动物为食的食肉动物。

植物物候观测及其广泛应用

植物物候观测在国内外历史悠久。目前,物候观测正朝着长期、系统的方向发展,同时,全球联网进程已经开始。传统的植物物候观测是以人工记录为基础的,观测者按照“定点、定时、定株”的原则,在一定的规范和标准下观察记录植物物候的发生时间。近年来,数字化、信息化、网络化等新技术给传统物候观测带来了活力,出现了利用自动拍照和数据网络传输的新观测技术。

图片来源:知乎,“为了让过敏的人不要再谈变色,我们做了大多数科技公司都没想到的事情。”

研究发现,1980-2013年间,随着气候变暖,欧洲植物春季物候不仅提前,而且在空尺度上变得更加趋同,即寒冷地区植物物候提前较快,而温暖地区植物物候提前较慢。原因是寒冷地区的气温上升比温暖地区快,寒冷地区的植物对气候变暖的物候响应更为敏感。而物候学空的趋同意味着食物丰缺的时间缩短,可能会影响植物与草食动物的摄食关系,造成营养失衡。在2017年《生物学报》发表的一篇论文中,学者们详细研究了12年来格陵兰北极低纬度地区春季各种植物首次开花的时间。不同的植物花期不同,但与十年前相比,有一股苔草的热潮,花期提前了26天。这个时间差几乎和整个生长期一样长,打破了历史记录,是北极科学家观察到的最显著的花期变化。2013年,科尔比博士和他的同事发现,当植物在春天比驯鹿繁殖得更早时,驯鹿生下的幼崽会更少,它们的预期寿命也会更短。

格陵兰岛的驯鹿和幼崽。发现植物花期的变化可能影响北极草食动物的营养获取。

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图片来源:https://m.sohu.com绘画:陈丽芳

在当前气候变暖的情况下,数学和统计模型对于预测未来植物物候的潜在变化和评估物种可能的分布和演替具有重要意义。其中,研究气候变化对物候的长期影响和广泛的空尺度尤为重要。数据积累是一个非常漫长的过程,仅靠科研人员很难获得这么多数据。目前,一种有效的方法是寻求非专业科学家、科学爱好者和志愿者的参与,在科学研究活动的各个方面提供帮助。这种公众加科学家的模式就是公共科学。公共科学的前身可以追溯到18世纪初,当时植物学家收集了大量的植物标本,一般是由科学家发起,邀请公众参与,共同开展,可以大大提高数据收集的速度。

曾在乾隆皇家园林工作的唐志中神父,从中国把成千上万的种子用厚纸包着送到英国皇家园林

比如半个多世纪以来,欧洲物候观测网积累了数千万的植物物候观测数据。仅仅依靠相关研究人员是不可能维持如此长期稳定的物候观测的,这完全是由于公共科学的发展。

与国外公共科学的发展速度相比,我国公共科学的发展要慢得多,真正的公共科学项目和平台是近十年才出现的。然而,物候学在中国历史悠久。1963年,《物候学》出版。这本书的作者之一是中国著名科学家朱克真,他也是中国物候学的创始人。他指出:为了预测农时,中国古代劳动人民创造了一种叫物候的方法,距今已有2000多年的历史。从1936年1月1日到1974年2月6日,朱克真的日记,历时38年37天,共800多万字,其中相当一部分是气象和物候资料记录。

朱克真万韦敏的“物候”意象来源:孔子旧书网

专业物候观测要求不同地区观测的类型、标准和方法一致。比如木本植物分为萌芽期、展叶期、萌芽期、开花期、果实成熟期、果实脱落期、秋季和落叶期,每个物候期都有严格的观察标准。对物候观测感兴趣的观众可以用下面的简化形式练手,对小区花园或小区公园的春季植物进行观测和记录。

这些天,春天站在窗外的树梢,向我们招手。你被关了很久了吗?趁着美好的春天,带着刚刚学到的植物物候知识,从观察和记录中享受美好的春日!

《自然》编辑部编辑:李冯

负责编辑:郑宇

排版编辑:吴亦凡