Lentefenologie en wereldwijde klimaatverandering

Als de lente komt, merken we de verandering van seizoenen door het weer, maar ook door een groot aantal natuurlijke gebeurtenissen. Afhankelijk van waar je woont, kunnen de krokussen door de sneeuw steken, de killdeer kan terug zijn of de kersenbomen kunnen bloeien. Er is een geordende opeenvolging van gebeurtenissen die lijken voor te komen, waarbij verschillende lentebloemen in volgorde verschijnen, rode esdoornknoppen die in nieuwe bladeren barsten, of de oude sering bij de schuur die de lucht ruikt. Deze seizoenscyclus van natuurlijke fenomenen wordt fenologie genoemd. Wereldwijde klimaatverandering lijkt de fenologie van veel soorten te verstoren, in het hart van soorteninteracties.

Wat is fenologie?

In gematigde regio's zoals de noordelijke helft van de Verenigde Staten is er relatief weinig biologische activiteit in de winter. De meeste planten zijn slapend, evenals de insecten die zich eraan voeden. Op hun beurt overwinteren dieren die afhankelijk zijn van deze insecten, zoals vleermuizen en vogels, of brengen ze de koude maanden door op meer zuidelijke locaties. Ectothermen zoals reptielen en amfibieën, die hun lichaamswarmte uit hun omgeving halen, hebben ook actieve fasen die zijn gekoppeld aan de seizoenen. Deze lange winterperiode beperkt alle groei-, fok- en verspreidingsactiviteiten die planten en dieren doen tot een kort gunstig venster. Dat is wat de lente zo levendig maakt, met planten die bloeien en nieuwe groei teweegbrengen, insecten die opkomen en broeden, en vogels die terugvliegen om te profiteren van deze kortstondige overvloed. Het begin van elk van deze activiteiten telt op tot zoveel fenologische markers.

Wat veroorzaakt fenologische gebeurtenissen?

Verschillende organismen reageren op verschillende signalen om seizoensgebonden activiteiten te initiëren. Veel planten zullen na een vaste periode van rustperiode weer bladeren gaan groeien, wat het uitschuifvenster zeer ruw dicteert. Cue die nauwkeuriger bepalen wanneer de knoppen breken, kan de bodemtemperatuur, de luchttemperatuur of de beschikbaarheid van water zijn. Evenzo kunnen temperatuuraanwijzingen het begin van insectenactiviteit bevorderen. Daglengte zelf kan de trigger zijn voor sommige seizoensevenementen. Alleen wanneer er voldoende daglichturen zijn, zullen bij veel vogelsoorten reproductieve hormonen worden geproduceerd.

Waarom zijn wetenschappers bezorgd over fenologie?

De meest veeleisende periode in het leven van de meeste dieren is wanneer ze zich voortplanten. Om die reden is het in hun voordeel om het fokken (en voor velen het grootbrengen van jongen) samen te laten vallen in een periode waarin voedsel het meest overvloedig is. Rupsen moeten uitkomen net wanneer de jonge zachte bladeren van de eik verschijnen, voordat ze uitharden en minder voedzaam worden. Het fokken van zangvogels moet het uitkomen van hun jongen timen net tijdens die piek in rupsactiviteit, zodat ze kunnen profiteren van deze rijke eiwitbron om hun nakomelingen te voeden. Veel soorten zijn geëvolueerd om pieken in de beschikbaarheid van hulpbronnen te benutten, dus al deze schijnbaar onafhankelijke fenologische gebeurtenissen maken inderdaad deel uit van een complex web van precieze interacties. Verstoringen in seizoensgebonden evenementen kunnen grote gevolgen hebben voor ecosystemen.

Hoe beïnvloedt klimaatverandering fenologie?

Het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering schatte in een rapport van 2007 dat de lente eerder was aangekomen met 2,3 tot 5,2 dagen per decennium in de voorgaande 30 jaar. Onder de honderden waargenomen veranderingen, het uitblazen van ginkgobomen in Japan, de bloei van seringen en de komst van zangers zijn allemaal eerder in het jaar verschoven. Het probleem is dat niet al deze verschuivingen in hetzelfde tempo plaatsvinden, of helemaal niet. Bijvoorbeeld:

• Wintermotten zijn getimed om uit te komen net wanneer de jonge eikenbladeren uit hun knoppen barsten. Met klimaatverandering hebben beide eerder in het jaar plaatsgevonden, maar beduidend meer voor het winterluik. De jonge opkomende rupsen verhongeren dan en sterven.
• Sommige Noord-Amerikaanse trekvogels hebben hun aankomstgegevens geavanceerd. Ten minste een van de belangrijkste boomsoorten waarop ze foerageren, heeft het bladeren echter nog eerder verschoven. Vogels missen dan mogelijk de piek in de beschikbaarheid van insecten die op deze bomen worden gevonden en leveren de energie en eiwitten die de vogels nodig hebben aan het begin van hun nestseizoen.

Dit soort afwijkingen van belangrijke gebeurtenissen in de natuur worden fenologische mismatches genoemd. Er is momenteel veel onderzoek gaande om te herkennen waar deze mismatches kunnen optreden.