Planten en insecten evolueerden samen en ontstonden ongeveer tegelijkertijd in de lente. Marek Mierzejewski/Shutterstock

Heggen midden februari zagen er traditioneel misschien wit uit van de sneeuw; dit jaar was het wit het werk van sleedoornbloesems – een voorbode van de lente. Hoewel dit een welkom teken is na een natte en sombere winter, brengt de vroege bloei ongemak met zich mee voor ervaren seizoenswaarnemers. Heeft deze plant altijd half februari gebloeid, vroeg ik me af, of is er iets aan het veranderen?

Gelukkig heeft de wetenschap van het vastleggen en begrijpen van seizoensgebeurtenissen, de fenologie, een lange geschiedenis in Groot-Brittannië. Robert Marsham, een 18e-eeuwse natuuronderzoeker, hield al in 1736 gegevens bij over het verschijnen van de bloemen, vogels en insecten in zijn dorp in Norfolk. Marshams nakomelingen zetten de opname voort tot 1958. De Woodland Trust handhaaft de traditie met Nature's Calendar, een programma waarbij leden van het publiek worden uitgenodigd om verschillende seizoensevenementen vast te leggen.

Gedetailleerde analyse uit bijna een half miljoen plantenregistraties door wetenschappers in 2022 bleek dat wanneer alle soorten samen werden beschouwd, de gemiddelde bloeitijd in Groot-Brittannië de afgelopen 40 jaar met een maand was vooruitgegaan. Er was variatie tussen soorten. Meidoorn, de gewone haagplant, bloeit over het algemeen dertien dagen eerder dan begin jaren tachtig, terwijl de bloemen van de paardenkastanje tien dagen eerder verschijnen.

Het klimaat is sinds de jaren tachtig snel opgewarmd. Door eerder te bloeien herkennen planten dat de winters korter en milder worden. Ze voelen dat de dagen warmer worden en veranderen hun voorjaarsontwikkeling op een manier die lijkt op het feit dat mensen warmte op hun huid voelen en dus met minder kledinglagen naar buiten gaan. De precieze mechanismen voor het detecteren van deze signalen verschillen tussen planten en dieren, maar beide reageren op het klimaat als het verandert.

Licht en warmte detecteren zonder ogen en huid

Planten detecteren de korter wordende dagen in de herfst met een pigment genaamd fytochroom dat bijzonder gevoelig is voor golflengten in het rode gebied van het elektromagnetische spectrum. De langere herfstnachten veranderen de kwaliteit van dit rode licht. Terwijl deze subtiele verschuiving de mens ontgaat (onze ogen zijn niet gevoelig voor dit deel van het spectrum), kan een plant deze overgang detecteren en beginnen te veranderen.

Net zoals de herfst een daling van het niveau van het hormoon serotonine in ons bloed kan veroorzaken, zal een plant die de nadering van de winter heeft opgemerkt, de productie van een hormoon genaamd abscisinezuur verhogen. Dit heeft meerdere effecten. Bij loofbomen stoppen de twijgen met groeien en ontwikkelen ze taaie winterknoppen die vorst en sneeuw kunnen overleven en bladeren kunnen afvallen.

De groei in de lente wordt bepaald door vergelijkbare factoren als de lengte van het licht en de temperatuur, maar temperatuur speelt doorgaans een grotere rol. Als planten alleen maar op het licht zouden letten, zouden ze het risico lopen te gaan groeien als dodelijke vorst nog steeds dreigt, of dat ze een goede groeitijd missen op milde dagen in het vroege voorjaar. Temperatuurdetectie bepaalt wanneer lentebloemen verschijnen. Dit is de reden waarom de opwarming van de aarde duidelijk zichtbaar is in het vroegere verschijnen van deze bloemen.

Het is nog niet helemaal duidelijk hoe planten temperatuur detecteren. Een deel ervan kan te wijten zijn aan het feit dat een groeiremmend hormoon in de cellen afbreekt wanneer de lucht onder een bepaalde temperatuur daalt, waardoor een groeihormoon kan toenemen.

Terwijl mensen zenuwen in hun huid hebben om temperatuur te detecteren, vertrouwen planten waarschijnlijk op pigmenten, hoewel het mechanisme nog niet volledig wordt begrepen. Warmte maakt deel uit van hetzelfde elektromagnetische spectrum waarvoor fytochroom gevoelig is, dus mogelijk is dit pigment erbij betrokken. Welke mechanismen ook verantwoordelijk zijn voor het initiëren van groei, de temperatuur bepaalt ook hoe snel planten groeien.

Bloemen en bestuivers zijn niet synchroon

Insectenbestuivers zoals bijen moeten hun levenscyclus synchroniseren, zodat ze op de vlucht zijn als de bloesems waarmee ze zich voeden verschijnen. De timing van hun opkomst uit de winter wordt ook bepaald door de effecten van temperatuur en daglengte en wordt gemedieerd door hormonen.

De evolutie die op vele generaties bestuivers heeft gewerkt, heeft een nauw verband tot stand gebracht tussen de opkomst van bloemen en die van hun bestuivers. Als het verschijnen van bloemen en bestuivers niet synchroon loopt, hebben de insecten geen nectar en worden de planten niet bevrucht.

Er bestaat een soortgelijk verband tussen het verschijnen van bladeren en de herbivoren van insecten die erop grazen. De snelheid van de klimaatverandering en de kleine verschillen in de manier waarop de twee groepen reageren, dreigen deze synchronisatie te doorbreken, met ernstige gevolgen voor beide partijen.

Een grote studie Duitse wetenschappers die keken naar het ontstaan ​​van bloemen en hun bestuivers tussen 1980 en 2020, vonden een complex beeld. Beiden reageerden op de klimaatverandering met eerdere bloei en verschijningsvormen, maar de planten hadden een grotere verandering doorgemaakt.

Er was variatie tussen insectengroepen, bijen en vlinders waren synchroon met de planten verschoven, maar bij zweefvliegen werd dit niet waargenomen. Er was ook variatie tussen de soorten van deze insecten.

Zelfs als planten en hun afhankelijke insecten de timing synchroon veranderen, is de volgende fase van de voedselketen misschien niet zo flexibel. Eikenbladeren worden gevoed door de eikenmotrups. Dit is op zijn beurt het primaire voedsel van de kuikens van vogels zoals pimpelmezen en bonte vliegenvangers verbind tekst. De kuikens zijn ongeveer tegelijkertijd uitgekomen, terwijl eikenbladeren en rupsen eerder zijn verschenen en tot nu toe synchroon blijven. Maar voor hoe lang?

Sleedoornbloesems blijven een welkome verademing na de winter en een teken dat de lente in aantocht is. Maar ze zijn ook een teken van klimaatverandering: een zich ontvouwend experiment over de timing en synchronie van planten en dieren – en de ingewikkelde voedselketens waar ze deel van uitmaken.

Paul Aston, Hoofd Biologie, Edge Hill University

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

ING