زمان‌بندی رویدادهای زیستی در طبیعت برای بقا بسیار حیاتی است. گل‌ها در بهار شکوفا می‌شوند، سیکاداها در تابستان جفت‌گیری می‌کنند و کاترپیلارها (لارو پروانه‌ها) از تخم خارج می‌شوند تا از گیاهان میزبان خود تغذیه کنند.
با این حال، شرایط آب‌وهوایی شدید می‌تواند این برنامه طبیعی – که به آن فنولوژی گفته می‌شود – را مختل کرده و تعادل ظریف اکوسیستم‌ها را بر هم بزند.
تغییرات آب‌وهوایی و زمان‌بندی طبیعت
فنولوژی به شدت با الگوهای فصلی مرتبط است، اما تغییرات اقلیمی در زمان‌بندی طبیعی اختلال ایجاد کرده و باعث تغییر در نحوه تعامل موجودات با یکدیگر می‌شود.
مطالعه‌ای که توسط دایجیانگ لی، بوم‌شناس دانشگاه آریزونا، انجام شده است، بررسی کرده که چگونه آب‌وهوای شدید بر فنولوژی تأثیر می‌گذارد. تیم تحقیقاتی روی پروانه‌ها، شب‌پره‌ها و گیاهان گل‌دار در سراسر ایالات متحده تمرکز کرده است.
رویدادهای شدید آب‌وهوایی مانند موج‌های گرما، سرماهای ناگهانی، بارندگی‌های شدید و خشکسالی‌ها بر اکوسیستم‌ها تأثیر می‌گذارند اما اغلب نادیده گرفته می‌شوند. بیشتر تحقیقات بر تغییرات تدریجی آب‌وهوا تمرکز دارند تا تغییرات ناگهانی ناشی از شرایط شدید جوی.
این غفلت باعث ایجاد شکاف دانشی در درک چگونگی تأثیر تغییرات ناگهانی بر گونه‌ها و تعاملات آن‌ها شده است.
تأثیر فوری آب‌وهوای شدید
«بیشتر مطالعات بر متغیرهای اقلیمی یا فصلی، مانند میانگین دمای سالانه یا میزان بارندگی تمرکز کرده‌اند.» لی گفت:
«اما ما به عنوان موجوداتی زنده، بیشتر به استرس‌های محیطی فوری واکنش نشان می‌دهیم تا یک روند ۱۰ ساله، درست است؟»
لی و تیمش دریافتند که رویدادهای شدید آب‌وهوایی نقشی قابل توجه در فنولوژی دارند که قابل مقایسه با تغییرات دمای متوسط است. این تحقیقات نشان داد که این رویدادها با متغیرهای اقلیمی تعامل دارند و به روش‌های پیچیده‌ای بر گیاهان و حشرات تأثیر می‌گذارند.
اثرات ترکیبی شرایط آب‌وهوایی شدید
لی توضیح داد: «به عنوان مثال، دوره‌های بسیار گرم و بسیار خشک می‌توانند تأثیر ترکیبی بر فنولوژی داشته باشند.»
«این متغیرها به‌طور جداگانه رخ نمی‌دهند. بلکه آن‌ها با یکدیگر و با متغیرهای اقلیمی تعامل دارند و بر زمان‌بندی زندگی گیاهان و حشرات به عنوان یک مجموعه اثر می‌گذارند.»
محققان داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط دانشمندان شهروند از طریق برنامه iNaturalist را تحلیل کردند. این برنامه به کاربران امکان می‌دهد گونه‌ها را با گرفتن عکس و بارگذاری آن در یک پایگاه داده مستند کنند. تیم لی داده‌های iNaturalist را با داده‌های روزانه آب‌وهوا از سال ۱۹۸۰ تا ۲۰۲۲ ترکیب کرد.
پاسخ‌های خاص هر گونه
لی گفت: «ما حدود ۵۸۱ گونه از گیاهان گل‌دار (آنژیوسپرم‌ها) و حشرات بالغ از ۱۷۲ گونه از راسته پولک‌بالان (شامل پروانه‌ها و شب‌پره‌ها) را از سال ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۲ بررسی کردیم.»
«ما همچنین الگوهای توزیع مکانی، چگونگی تأثیر رویدادهای شدید آب‌وهوایی بر فنولوژی این گیاهان و حشرات، و اینکه آیا آن‌ها واکنش‌های مشابه یا متفاوتی به این رویدادها نشان می‌دهند را مطالعه کردیم.»
یکی از نگرانی‌های اصلی این است که آب‌وهوای شدید می‌تواند روابط بین گونه‌ها را مختل کند. برخی گونه‌ها برای بقا به زمان‌بندی دقیق وابسته هستند. برای مثال، گیاه یوکا و بید یوکا به یکدیگر وابسته‌اند.
بید یوکا گل‌های این گیاه را گرده‌افشانی می‌کند و گیاه نیز منبع تغذیه‌ای برای لاروهای بید فراهم می‌کند. اگر این هماهنگی زمانی بر هم بخورد، هر دو گونه آسیب می‌بینند.
خطر ناهماهنگی‌های فنولوژیکی
لی توضیح داد: «اگر لارو حشرات بیش از حد به موج‌های گرمایی زودهنگام در بهار واکنش نشان دهند، ممکن است در هنگام بازگشت دما به حالت عادی یا در برابر سرماهای ناگهانی آسیب‌پذیرتر شوند.»
«به همین ترتیب، اگر بهار گرم‌تر از حد معمول باشد، گیاهان زودتر از موعد گل می‌دهند و در نتیجه در برابر سرمای دیرهنگام فصل رشد آسیب‌پذیرتر می‌شوند.»
اگر گرده‌افشان‌هایی مانند پروانه‌ها یا شب‌پره‌ها قبل یا بعد از گل‌دهی گیاهان ظاهر شوند، هر دو با مشکل مواجه می‌شوند. گرده‌افشان‌ها غذایی پیدا نمی‌کنند و گل‌ها نیز بدون گرده‌افشانی باقی می‌مانند. این ناهماهنگی‌ها می‌تواند کل اکوسیستم‌ها را تهدید کند.
واکنش‌های غیرمنتظره به موج‌های سرما
مطالعه همچنین نشان داد که گیاهان و حشرات واکنش‌های متفاوتی به شرایط آب‌وهوایی شدید دارند. در حالی که سرمای شدید در بهار باعث می‌شد پروانه‌ها و شب‌پره‌ها زودتر ظاهر شوند، زمان گل‌دهی گیاهان تا حد زیادی بدون تغییر باقی می‌ماند.
لی گفت: «چنین ناهماهنگی‌های فنولوژیکی، پیامدهای منفی برای هم گیاهان و هم حشرات خواهد داشت و باعث می‌شود هر دو جمعیت آسیب ببینند.»
تحقیقات آینده درباره آب‌وهوای شدید
لی و همکارانش، مایکل بلیتز، لیندزی کمپبل، و رابرت گورالنیک از دانشگاه فلوریدا، معتقدند که گنجاندن رویدادهای شدید آب‌وهوایی در مدل‌های اقلیمی می‌تواند پیش‌بینی‌ها را بهبود ببخشد و به کاهش اثرات منفی بر اکوسیستم‌ها کمک کند.
کمپبل، استاد دانشگاه در آزمایشگاه حشره‌شناسی پزشکی فلوریدا، گفت: «این پژوهش می‌تواند در بخش‌های مختلفی از حفاظت از محیط‌زیست گرفته تا امنیت غذایی مفید باشد.»
گورالنیک افزود: «ما تازه در حال درک کامل‌تر تأثیرات آب‌وهوای شدید بر حشرات و گیاهان هستیم، که در نهایت بر ما و امنیت غذایی ما نیز تأثیر می‌گذارد. این پژوهش گامی در جهت دستیابی به این هدف است.»
این مطالعه در مجله Nature Climate Change منتشر شده است.
