Что такое фенология, что изучает и почему важна?

Фермеры сажают семена в определенное время года, чтобы увидеть, как они вырастают и созревают для сбора урожая. Некоторые виды птиц планируют миграцию, чтобы прибыть «по расписанию» для опыления растений, которыми они питаются. Это примеры фенологии, изучения явлений годового цикла природы и влияния изменений на различные организмы, их экосистемы и их выживание (1).

Люди знали о фенологии с тех пор, как появились охотники и собиратели, которые полагались на знание времен года, чтобы выжить. Термин «фенология» впервые использовал бельгийский ботаник Чарльз Морран примерно в 1853 году. Однако первая фенологическая работа была написана задолго до этого, в 1736 году, когда ее использовал английский естествоиспытатель Роберт Маршем. Маршем также написал первый фенологический текст «Признаки весны». С тех пор фенология становится все более важной наукой, но только в последние несколько десятилетий ботаники и биологи сосредоточили внимание на фенологии как на важном индикаторе изменения климата (2).

Когда такие события, как новые погодные условия, влияют на фенологию, результаты могут быть значительными или даже катастрофическими. По этой причине фенология стала основным направлением деятельности исследователей, интересующихся изменением климата.

Почему мы изучаем фенологию?

Кузнечик ест нежные травинки, лягушка ест кузнечика, змея ест лягушку, а ястреб змею. Это классический пример пищевой сети. Но что произойдет, если кузнечик вылупится до того, как трава будет готова к употреблению в пищу? Вся пищевая сеть может рухнуть. Это происходит, если гусеницы не появились на свет вовремя, чтобы птенцы могли их съесть, или если личинки отсутствуют в пресноводных ручьях, когда вылупилась молодь окуня.

Хотя мы не обязательно зависим от кузнечиков или ястребов, мы изучаем фенологию, потому что она обеспечивает график, по которому мы сажаем семена и собираем урожай. Фермеры, в частности, полагаются на фенологические данные, чтобы избежать ранних и поздних заморозков и удобрять свои посевы. Поскольку фенология так важна для естественного цикла и здоровья экосистем, ее понимание и применение являются основополагающими для условий жизни человека.

В 1850-х годах философ и естествоиспытатель Генри Дэвид Торо проводил время в лесу, тщательно записывая свои фенологические наблюдения на пруду Уолден в Конкорде, штат Массачусетс, США (3).

Эти тщательные наблюдения позволили сегодняшним фенологам сравнить нынешнюю фенологию с фенологией 150-летней давности и лучше предсказать предстоящие события, которые произойдут в результате изменения климата. Подобные исследования предоставляют инструменты для:

• выбора подходящего времени для посадки и сбора урожая
• борьбы с инвазивными растениями и насекомыми
• обеспечение будущего благополучия растений и животных, подверженных влиянию фенологических изменений

Фенология и изменение климата

Воздействие изменения климата можно проанализировать, изучив фенологические изменения. Цветы распускаются раньше, животные мигрируют не по расписанию, осенние листья опадают позже в сезон, и хотя это иногда кажется безобидным явлением, это может вызвать проблемы у видов, которые оказывают эффект домино на остальную экосистему.

Поскольку растения и животные реагируют на изменение климата, изменение их привычек влияет на ресурсы и поведение окружающей их флоры и фауны. Например, многие растения тропических лесов цветут только в течение нескольких дней, когда сильные дожди следуют за засухой. Затем они производят фрукты в течение нескольких недель, обеспечивая пищей широкий круг насекомых и животных тропических лесов. Если изменение климата приводит к различию в последовательности засухи дождя, количество цветов и фруктов может уменьшиться или, в случае очень влажной погоды, они могут полностью исчезнуть. Если это произойдет, многие виды могут умереть от голода, что уменьшит доступность пищи для еще большего количества видов (4).

Изменение климата также может создавать несоответствие между временем, когда еда доступна, и временем, когда потребители готовы ее съесть. Одним из примеров такого несоответствия является пищевая сеть дуба, гусеницы и большой синицы в Голландии. Более высокие температуры привели к более раннему появлению листьев дуба, более раннему рождению гусениц и более раннему потреблению листьев дуба гусеницами. Но большие синицы, птицы, которые обычно поедают гусениц и управляют их популяцией, не изменили своего обычного времени гнездования и размножения. В результате большие синицы упустили возможность полакомиться гусеницами, и их популяция сократилась, а количество гусениц увеличилось (5).

Поскольку фенологические явления настолько чувствительны к изменению климата, фенология стала ведущим индикатором, который исследователи могут использовать для изучения и прогнозирования их воздействия. Чем больше исследователи знают о фенологии, тем больше у них будет успеха в понимании того, почему животное может питаться новым типом растений, добывать корм в новом месте или развивать другие привычки размножения. Это также помогает объяснить, почему конкретное растение может давать семена или плоды в другой момент фенологического цикла.

Национальная фенологическая сеть, а также государственные учреждения, такие как Национальное управление океанических и атмосферных исследований, работают над сбором долгосрочных фенологических данных, относящихся к огромному диапазону растений и животных. Эти инструменты упростят для исследователей сравнение и сопоставление реакции растений и животных на изменение климата с течением времени и в разных местах. Вооруженные этой информацией, землеустроители будут лучше подготовлены к планированию воздействия изменения климата на растения, животных, рекреацию, лесное хозяйство и сельское хозяйство.

Источник