气候变化通过加快树木在它们上方落叶的时间来威胁春天的野花

对于木海葵(Anemonequinquefolia)和荷兰马裤(Dicentracucullaria)等短命的春季野花，时机就是一切。这些稍纵即逝的植物，被称为短命植物，生长在世界各地的温带森林中，在高大的树木落叶之前，它们会在早春早早地长出叶子并开花。出门太早，还是冬天;出现得太晚，森林冠层下太阴暗，无法进行必要的光合作用。

在它们的进化历史中，这些植物已经找到了它们生存的最佳时机。但气候变化正在改变春季的生长条件，植物的生命也随之改变。

有许多植物会根据气温升高而改变开花时间的例子，例如每年樱花开得越来越早。然而，当生态系统的一部分发生变化时，所有依赖它的生物体是否也会成功地发生变化?或者他们会倒霉吗?如果相互关联的物种以不同的速度响应变化，导致长期存在的生态关系中断怎么办?

多年来，研究人员一直在询问与气候变化相关的物候学(生物事件的时间)这类问题。但大多数研究都集中在植物与动物的相互作用上，比如传粉者在错误的时间出来开花。很少有人分析过植物与植物之间的相互作用，例如春季短命植物需要时间才能生长，然后树木会在它们上方长出叶子并阻挡阳光。

我们的研究小组调查了马萨诸塞州康科德周围林下野花和树冠树之间的不匹配，使用了亨利大卫梭罗的历史观察记录，“瓦尔登湖”是他对树林生活的经典描述。我们发现康科德的树木比野花对春天的温度更敏感，这导致树木提前落叶，减少了林下可用的光照。

这一发现是重要的第一步，但我们想知道这些模式是否在北美和整个北半球的其他温带森林中持续存在。我们最新的研究表明答案是肯定的。

联邦政府资助的美国国家物候网络的参与者收集、存储和共享有关植物和动物生命周期事件时间以及气候变化如何改变这些周期的数据。

北美不匹配

对于这项研究，我们使用了来自植物标本室的标本——经过压榨、干燥和分类的植物集合。我们检查的植物是过去100年来在北美东部采集的。我们评估了3,000多个压榨植物标本，以绘制树木的落叶时间和春季野花的开花时间。

这项研究之所以能够进行如此大规模的研究，是因为植物标本馆在过去十年中将数百万张植物标本照片数字化并在线提供。在这种资源存在之前，研究人员不得不前往散布在全国各地的许多博物馆。

现在也可以在线获取历史天气记录。这使研究人员能够确定当年的春季温度和每个标本的采集地点。

我们的新研究使我们能够确认我们在康科德的工作结果。我们发现，随着气温变暖，北美东部的落叶乔木的落叶时间比本地野花的响应速度更快。

例如，在凉爽的春季，3月和4月的24小时平均气温为41华氏度(5摄氏度)，树木在本地野花开花后13天长出叶子。这让花朵在森林地面上得到了将近两周的充足阳光。然而，在平均温度为58华氏度(15摄氏度)的温暖春季，树木仅在本地野花开花后10天就长出了叶子。这使野花进行光合作用的全日照时间减少了约25%。

随着春季气温随着气候变化而进一步变暖，我们预计野花的全日照时间会更短。这可能意味着花朵的能量供应以及生存、生长和繁殖的能力大幅下降。

我们还观察到，与较冷的北部地区相比，较温暖的南部地区的树木和野花的落叶时间和开花时间分别更快。在这些区域，我们发现树木和野花之间的时间差异更大。这意味着物候不匹配的可能性，即本地野花更有可能被树木遮挡，在美国东南部比在更远的北部地区更大。

其他大陆的相似之处和不同之处

在最近的另一项研究中，我们与来自中国和德国的同事合作，评估了过去120年来收集的5,000多个树木和野花标本。我们想看看我们在北美记录的物候不匹配是否也可以在东亚和中欧的温带森林中找到。

我们的团队发现了三大洲的共同模式。树木和野花现在比过去更早活跃，在温暖的年份和地方更早活跃。

然而，令人惊讶的是，我们并没有发现北美的树木模式比其他两大洲的野花更敏感。在欧洲，野花和树冠树似乎随着时间的推移一起移动。在亚洲，林下野花的移动速度超过了树木——这意味着在更温暖的未来，它们可能会获得更多的光照，而不是更少。

英国基尤皇家植物园的植物标本馆是世界上最大的植物标本馆之一，支持对全球植物的基因研究。学分：谈话

我们在三个地区发现的差异主要是由于树木对温度的敏感性不同。北美东部的树木对温度变化的反应更为强烈，而亚洲的树木则反应较弱。

这些结果表明，北美东部的树木已变得对温度特别敏感，以此作为适应该地区高度多变气候的一种方式。相比之下，当谈到春季生长的时间时，东亚的树木显然对其他环境线索更敏感，例如日长。

通知森林管理

我们的结果提出了进一步研究的问题。如果春季温度不是决定东亚树木和野花落叶和开花时间的主要线索，那么这些线索是什么?北美东部野花春季采光期逐渐减少如何影响它们的能量预算以及生存、生长和开花的能力?

另一个问题是是否有任何实用的管理技术，例如疏伐覆盖层高的树木或移除入侵植物，可以帮助野花应对气候变化带来的持续挑战。这样的策略可以帮助人们欣赏和保护我们在世界各地依赖和珍惜的森林中的各种植物。