丝兰和飞蛾：极端天气如何影响生物事件的时间

无论是春天的花朵发芽，夏天酷热的蝉交配，还是毛毛虫孵化以它们最喜欢的寄主植物为食，在整个自然界中，生物事件的时间都非常重要，它催生了自己的科学学科：物候学

物候学在很大程度上植根于季节，但在不断变化的世界中，研究人员越来越多地发现，生物及其生态相互作用的时间安排背后的复杂平衡受到了破坏

在《自然气候变化》发表的一项新研究中，亚利桑那大学生态学家李代江领导的一个团队仔细研究了极端天气事件如何影响物候过程，特别是蝴蝶和飞蛾的飞行期以及美国各地植物的开花时间

尽管对生物系统产生了巨大影响，但热浪、寒潮、暴雨和干旱等极端事件在研究中往往被忽视，因为研究人员更关注平均气候条件逐渐变化的影响

因此，在当前和未来的气候变化下，极端天气事件对生物、种群和生态系统的生态影响方面存在严重的知识差距

李是美国大学生态与进化生物学系的助理教授，他说：“大多数研究都集中在气候变量或季节性上，比如年气温或降水量的平均值。”。李和他的合著者说：“但作为个体，我们对即时的环境压力做出反应并做出决定，而不是10年的趋势，对吧？”

随着科学家们努力提高对植物和动物物候如何应对全球变化的预测，将极端天气事件包括在内非常重要

李的团队发现，虽然平均温度在推动植物和昆虫的物候方面起着重要作用，但极端天气的影响与其他常见的研究变量一样重要

李说：“我们的研究结果提供了压倒性的证据，表明极端天气事件及其发生的气候背景对于理解植物和昆虫的物候反应至关重要。”

李说，这项研究还表明，除了直接影响植物和昆虫外，极端天气事件还与气候变量相互作用

“例如，极端炎热和极端干燥的时期会对物候产生复合效应，”他说。“这些变量不是孤立出现的。相反，它们相互作用，并与气候变量相互作用，共同驱动植物和昆虫的整体物候。”

研究人员查看了公民科学家通过iNaturalist收集的数据，iNaturalism是一款受自然爱好者欢迎的应用程序，允许用户识别野外的植物和动物物种，拍照并上传到数据库。他们将iNaturalist数据与1980年至2022年记录的每日天气数据相结合。李说：“我们在2016年至2022年间研究了大约581种被子植物（开花植物）和172种鳞翅目昆虫（蝴蝶和飞蛾）的飞行成虫。”

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李说：“我们还研究了空间分布模式、极端天气事件如何影响这些植物和昆虫的物候，以及植物和昆虫对极端天气事件的反应是相似还是不同。”

这种白色的小蛾与丝兰植物的白色花朵很好地融合在一起，它成年后的大部分时间都在那里度过。蛾为花朵授粉，作为回报，丝兰为蛾幼虫提供食物

李说：“如果昆虫的幼虫阶段对早春热浪反应过于敏感，当气温恢复正常或寒流来袭时，它们可能更容易死亡。”

“同样，如果春天比平时暖和，植物会更早开花，使它们在生长季节更容易受到晚霜的影响。”

物种之间经过精细调整的依赖关系很容易受到破坏，无论是由气候的长期变化还是短期极端天气事件造成的。如果传粉者（如蝴蝶或飞蛾）的出现与植物开花不同步，传粉者将无法找到食物，花朵将无法授粉

研究人员发现，虽然植物和昆虫对极端天气的物候反应通常相似，但反应也可能大不相同。例如，春季的极端寒冷促使成年蝴蝶和飞蛾出乎意料地出现并比正常情况更早地飞上天空，而植物开花时间的开始基本上不受影响

李说：“这种物候不匹配将对植物和昆虫产生影响，导致两个种群都受到影响。”

李和他的合著者——盖恩斯维尔佛罗里达大学的Michael Belitz、Lindsay Campbell和Robert Guralnick——希望通过将极端天气事件纳入气候模型，研究人员将能够更好地预测不匹配及其对生态系统的影响，并在气候变化面前制定有效的缓解和恢复计划

佛罗里达医学昆虫学实验室助理教授坎贝尔说：“这项工作有可能在从保护到粮食安全的多个领域发挥作用。”

佛罗里达自然历史博物馆生物多样性信息学馆长Guralnick说：“我们才刚刚开始更全面地了解极端天气如何影响昆虫和植物，最终影响我们和我们的粮食安全。”

“这项工作是朝着这个目标迈出的一步。”