Фенологический отклик растений различных биоморф на изменение климата в Западной Сибири

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Приведены результаты 20-летнего исследования (1996‒2015 гг.) фенологии 78 видов многолетних растений, относящихся к биоморфологическим группам хамефитов, гемикриптофитов и геофитов. На фоне рассчитанных линейных трендов температур воздуха и осадков за теплый сезон года в Новосибирске проанализировано смещение времени фенологических событий. Полученные тренды для групп видов разнонаправленны и значительно варьируют по величине. При этом бόльшая часть смещений фенологии обусловлена не трендами, а межгодовой изменчивостью климатических показателей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. С. Фомин

Федеральный исследовательский центр “Институт цитологии и генетики СО РАН”

Автор, ответственный за переписку.
Email: fomina-ti@yandex.ru
Россия, Новосибирск

Т. И. Фомина

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН

Email: fomina-ti@yandex.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Бейдеман И. Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1974. 155 с.
  2. Воронина Л. В., Гриценко А. Г. Климат и экология Новосибирской области. Новосибирск: СГГА, 2011. 227 с.
  3. Головкин Б. Н. Культигенный ареал растений. М.: Наука, 1988. 184 с.
  4. Жмылев П. Ю., Жмылева А. П., Карпухина Е. А., Титовец А. В. Возможные причины изменения сезонного развития растений в связи с потеплением климата // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2001. № 9. С. 98—103.
  5. Карписонова Р. А. Травянистые растения широколиственных лесов СССР: эколого-флористическая и интродукционная характеристика. М.: Наука, 1985. 205 с.
  6. Котеров А. Н., Ушенкова Л. Н., Зубенкова Э. С., Калинина М. В., Бирюков А. П., Ласточкина Е. М., Молодцова Д. В., Вайнсон А. А. Сила связи. Сообщение 2. Градации величины корреляции // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 6. doi: 10.12737/1024-6177-2019-64-6-12-24
  7. Лучицкая И. О., Белая Н. И., Арбузов С. А. Климат Новосибирска и его изменения / Под ред. Р. А. Ягудина. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. 224 с.
  8. Седьмое национальное сообщение Российской Федерации, представленное в соответствии со статьями 4 и 12 Рамочной Конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата и статьей 7 Киотского протокола. М., 2017. 270 с.
  9. Серебряков И. Г. Жизненные формы высших растений и их изучение // Полевая геоботаника. М. - Л., 1964. Т. 3. С. 146—205.
  10. Фомина Т. И. Биологические особенности декоративных растений природной флоры в Западной Сибири. Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО», 2012. 179 с.
  11. Фомин Э. С., Фомина Т. И. Изменение фенологии многолетних растений в Западной Сибири на фоне глобального потепления климата // Сиб. экол. журн. 2021. № 5. С. 543—556. [Fomin E. S., Fomina T. I. Changes in the phenology of perennial plants in Western Siberia against the background of global climate warming // Contemp. Probl. Ecol. 2021. N 5. P. 543—556]. doi: 10.15372/SEJ20210504
  12. Шульц Г. Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
  13. Aerts R. The advantages of being evergreen // TREE. 1995. V. 10(10). P. 402—407.
  14. Badeck F.-W., Bondeau A., Böttcher K., Doktor D., Lucht W., Schaber J., Sitch S. Responses of spring phenology to climate change // New Phytologist. 2004. V. 162. P. 295—309. doi: 10.1111/j.1469-8137.2004.01059.x
  15. Berend K., Haynes K., McDonough MacKenzie C. Common garden experiments as a dynamic tool for ecological studies of alpine plants and communities in Northeastern America: Featured review // Rhodora. 2019. V. 121. № (987). P. 174—212. doi: 10.3119/18—16
  16. Bertin R. I. Plant phenology and distribution in relation to recent climate change // J. Torrey Bot. Soc. 2008. V. 135. № (1). P. 126—146. doi: 10.3159/07-RP-035R.1
  17. Chmura H. E., Kharouba H. M., Ashander J., Ehlman S. M., Rivest E. B., Yang L. H. The mechanisms of phenology: the patterns and processes of phenological shifts // Ecol. Monogr. 2019. V. 89. № (1). P. e01337. doi: 10.1002/ecm.1337
  18. Cleland E. E., Chuine I., Menzel A., Mooney H. A., Schwartz M. D. Shifting plant phenology in response to global change // Trends Ecol. Evol. 2007. V. 22. № (7). P. 357—365. doi: 10.1016/j.tree.2007.04.003
  19. Efron B. Bootstrap methods: Another look at the jackknife // Ann. Stat. 1979. V. 7. № (1). P. 1—26. doi: 10.1214/aos/1176344552
  20. Franks S. J., Weber J. J., Aitken S. N. Evolutionary and plastic responses to climate change in terrestrial plant populations // Evol. Appl. 2014. V. 7. № (1). P. 123139. doi: 10.1111/eva.12112
  21. Ge Q., Wang H., Rutishauser T., Dai J. Phenological response to climate change in China: A meta-analysis // Glob. Chang. Biol. 2015. V. 21. № (1). P. 265—274. doi: 10.1111/gcb.12648
  22. Gordo O., Sanz J. Impact of climate change on plant phenology in Mediterranean ecosystems // Glob. Chang. Biol. 2010. V. 16. P. 1082—1106. doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.02084.x
  23. Gratani L. Plant phenotypic plasticity in response to environmental factors // Advances in Botany. V. 2014. Article ID208747. doi: 10.1155/2014/208747
  24. Huang W., Dai J., Wang W., Li J., Feng C., Du J. Phenological changes in herbaceous plants in China’s grasslands and their responses to climate change: a meta-analysis // Int. J. Biometeorol. 2020. V. 64. P. 1865—1876. doi: 10.1007/s00484-020-01974-1
  25. Iversen M., Bråthen K. A., Yoccoz N. G., Ims R. A. Predictors of plant phenology in a diverse high-latitude alpine landscape: growth forms and topography // J. Veg. Sci. 2009. V. 20. P. 903—915. doi: 10.1111/j.1654—1103.2009.01088.x
  26. Khanduri V. P., Sharma C. M., Singh S. P. The effects of climate change on plant phenology // Environmentalist. 2008. V. 28. P. 143—147. doi: 10.1007/s10669-007-9153-1
  27. König P., Tautenhahn S., Cornelissen J. H.C., Kattge J., Bönisch G., Römermann C. Advances in flowering phenology across the Northern Hemisphere are explained by functional traits // Glob. Ecol. Biogeogr. 2018. V. 27. № (3). P. 310—321. doi: 10.1111/geb.12696
  28. Kubov M., Schieber B., Janík R. Effect of selected meteorological variables on full flowering of some forest herbs in the Western Carpathians // Atmosphere. 2022. V. 13. Article 195. doi: 10.3390/atmos13020195
  29. Lehoczky A., Szabó B., Pongrácz R., Szentkirályi F. Testing plant phenophase as proxy: Sensitivity analysis of first flowering data from the 19th century // Appl. Ecol. Environ. Res. 2016. V. 14. № (2). P. 213—233. doi: 10.15666/aeer/1402_213233
  30. Lippmann R., Babben S., Menger A., Delker C., Quint M. Development of wild and cultivated plants under global warming conditions // Curr. Biol. 2019. V. 29. P. 1326—1338. doi: 10.1016/j.cub.2019.10.016
  31. Menzel A., Sparks T. H., Estrella N., Koch E., Aasa A., Ahas R., Kübler K. A., Bissolli P., Braslavská O., Briede A., Chmielewski F. M., Crepinsek Z., Curnel Y., Dahl A., Defila C., Donnelly A., Filella Y., Jatczak K., Måge F., Mestre A., Nordli Ø., Peñuelas J., Pirinen P., Remišová V., Scheifinger H., Striz M., Susnik A., Vanvliet A. J.H., Wielgolaski F. E., Zach S., Zust A. European phenological response to climate change matches the warming pattern // Glob. Chang. Biol. 2006. V. 12. P. 1969—1976. doi: 10.1111/j.1365—2486.2006.01193.x
  32. Menzel A., Yuan Y., Matiu M., Scheifinger H., Gehrig R., Estrella N. Climate change fingerprints in recent European plant phenology // Glob. Chang. Biol. 2020. V. 26. P. 2599—2612. doi: 10.1111/gcb.15000
  33. Miller-Rushing A.J., Inouye D. W., Primack R. B. How well do first flowering dates measure plant responses to climate change? The effects of population size and sampling // J. Ecol. 2008. V. 96. P. 1289—1296. doi: 10.1111/j.1365—2745.2008.01436.x
  34. Mo F., Zhang J., Wang J., Cheng Z.-G., Sun G.-J., Ren H.-X., Zhao X.-Z., Cheruiyot W. K., Kavagi L., Wang J.-Y., Xiong Y.-C. Phenological evidence from China to address rapid shifts in global flowering times with recent climate change // Agric. For. Meteorol. 2017. V. 246. P. 22—30. DOI: /10.1016/j.agrformet.2017.06.004
  35. Parmesan C., Yohe G. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems // Nature. 2003. V. 421. P. 37—42. doi: 10.1038/nature01286
  36. Peñuelas J., Rutishauser T., Filella I. Phenology feedbacks on climate change // Science. 2009. V. 324(5929). P. 887—888. doi: 10.1126/science.1173004
  37. Piao S., Liu Q., Chen A., Janssens I. A., Fu Y., Dai J., Liu L., Lian X., Shen M., Zhu X. Plant phenology and global climate change: Current progresses and challenges // Glob. Chang. Biol. 2019. V. 25. P. 1922—1940. doi: 10.1111/gcb.14619
  38. Primack R.B., Ellwood E.R., Gallinat A.S., Miller-Rushing A.J. The growing and vital role of botanical gardens in climate change research // New Phytologist. 2021. V. 231. P. 917—932. doi: 10.1111/nph.17410
  39. Raunkiaer C. R. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford: Clarendon Press, 1934. 719 p.
  40. Robbirt K. M., Davy A. J., Hutchings M. J., Roberts D. L. Validation of biological collections as a source of phenological data for use in climate change studies: a case study with the orchid Ophrys sphegodes // J. Ecol. 2011. V. 99. P. 235—241. doi: 10.1111/j.1365—2745.2010.01727.x
  41. Root T. L., Price J. T., Hall K. R., Schneider S. H., Rosenzweigk C., Pounds J. A. Fingerprints of global warming on wild animals and plants // Nature. 2003. V. 421. P. 57—60. doi: 10.1038/nature01333
  42. Rosbakh S., Hartig F., Sandanov D. V., Bukharova E. V., Miller T. K., Primack R. B. Siberian plants shift their phenology in response to climate change // Glob. Chang. Biol. 2021. V. 27. P. 4435—4448. doi: 10.1111/gcb.15744
  43. Singh K. On the asymptotic accuracy of Efron’s bootstrap // Ann. Stat. 1981. V. 9. № (6). P. 1187—1195. doi: 10.1214/aos/1176345636
  44. Sparks T. H., Menzel A. Observed changes in seasons: An overview // Int. J. Climatol. 2002. V. 22. P. 1715—1725. doi: 10.1002/joc.821
  45. Walther G.-R., Post E., Convey P., Menzel A., Parmesan C., Beebee T. J.C., Fromentin J.-M., Hoegh-Guldberg O., Bairlein F. Ecological responses to recent climate change // Nature. 2002. V. 416. P. 389—395.
  46. Wang X., Xiao J., Li X., Cheng G., Ma M., Zhu G., Arain M. A., Black T. A., Jassal R. S. No trends in spring and autumn phenology during the global warming hiatus // Nat. Commun. 2019. V. 10. Article 2389. doi: 10.1038/s41467-019-10235-8
  47. Yun J., Jeong S.-J., Ho C.-H., Park C.-E., Park H., Kim J. Influence of winter precipitation on spring phenology in boreal forests // Glob. Chang. Biol. 2018. V. 11. P. 5176—5187. doi: 10.1111/gcb.14414
  48. Zani D., Crowther T. W., Mo L., Renner S. S., Zohner C. M. Increased growing-season productivity drives earlier autumn leaf senescence in temperate trees // Science. 2020. V. 370. P. 1066—1071. doi: 10.1126/science.abd8911

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Тренды метеорологических показателей субсезонов теплого периода года в Новосибирске: а — ранняя весна (1 апреля — 5 мая); б — зеленая весна (6 мая-10 июня); в — перволетье (11 июня — 15 июля); г — полное лето (16 июля — 15 августа); д — первоосенье (16 августа — 20 сентября); е — золотая осень (21 сентября — 31 октября)

Скачать (560KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Корреляции фенофаз начала вегетации и начала цветения в группах многолетников с погодными условиями весны

Скачать (120KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Корреляции средних дат начала цветения в группах многолетников с суммами температур воздуха предшествующего периода: а — выше 5°C, б — выше 10°C. Обозначения: xp — хамефиты, gp — гемикриптофиты, ge — геофиты. Сплошные линии — квадратичные регрессионные кривые

Скачать (255KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024