식물과 곤충은 봄이 되면 거의 동시에 출현하도록 공진화했습니다. 마렉 미에르제예프스키/Shutterstock
2월 중순의 울타리는 전통적으로 눈이 쌓여 하얗게 보였을 것입니다. 올해 흰색은 봄의 전조인 검은가시나무 꽃의 작품이었습니다. 습하고 우울한 겨울이 지나면 반가운 징조이지만, 이른 개화는 숙련된 계절 관찰자에게 불안감을 안겨줍니다. 이 식물은 항상 2월 중순에 꽃을 피웠나요? 아니면 뭔가 변화가 있는 걸까요?
다행스럽게도 계절적 사건을 기록하고 이해하는 과학인 현상학은 영국에서 오랜 역사를 가지고 있습니다. 로버트 마샴18세기 박물학자인 마샴(Marsham)의 후손들은 1736년까지 기록을 계속했습니다. 자연의 달력, 대중을 초대하여 다양한 계절 이벤트를 기록하는 계획입니다.
상세한 분석 2022년 과학자들이 기록한 약 40만 개의 식물 기록에 따르면 모든 종을 종합적으로 고려했을 때 영국의 평균 개화 시기는 지난 13년 동안 한 달 정도 앞당겨졌습니다. 종별로 차이가 있었습니다. 일반적인 산울타리 식물인 산사나무는 일반적으로 1980년대 초반보다 XNUMX일 일찍 꽃이 피고, 마로니에나무의 꽃은 XNUMX일 일찍 피어납니다.
1980년대 이후 기후가 급속히 따뜻해졌습니다. 식물은 일찍 꽃을 피움으로써 겨울이 점점 더 짧아지고 온화해지고 있음을 인식합니다. 그들은 날이 따뜻해지는 것을 감지하고 인간이 피부에 따뜻함을 느끼고 더 적은 옷을 입고 나가는 것과 유사한 방식으로 봄의 발달을 변화시킵니다. 이러한 신호를 감지하는 정확한 메커니즘은 식물과 동물마다 다르지만 둘 다 기후 변화에 따라 반응합니다.
눈과 피부 없이 빛과 열을 감지
식물은 전자기 스펙트럼의 빨간색 영역에 있는 파장에 특히 민감한 피토크롬이라는 색소를 사용하여 가을이 짧아지는 것을 감지합니다. 가을 밤이 길어질수록 이 붉은 빛의 품질이 달라집니다. 이 미묘한 변화가 인간에게는 나타나지 않지만(우리의 눈은 스펙트럼의 이 부분에 민감하지 않습니다) 식물은 이러한 전환을 감지하고 변화하기 시작할 수 있습니다.
가을이 우리 혈액의 세로토닌 호르몬 수치를 떨어뜨릴 수 있는 것처럼, 겨울이 다가오는 것을 감지한 식물은 아브시스산이라는 호르몬의 생산을 증가시킵니다. 여기에는 여러 가지 효과가 있습니다. 낙엽수에서는 잔가지가 자라지 않고 서리와 눈에도 견딜 수 있는 튼튼한 겨울 새싹이 자라며 나뭇잎이 떨어집니다.
봄의 성장은 빛의 길이와 온도의 유사한 유발 요인에 의해 결정되지만 일반적으로 온도가 더 중요한 역할을 합니다. 식물이 빛에만 주의를 기울인다면, 치명적인 서리가 여전히 위협이 될 때 성장을 시작하거나 온화한 초봄에 좋은 성장 시기를 놓칠 위험이 있습니다. 온도 감지는 봄 꽃이 나타나는 시기를 결정합니다. 이것이 바로 이 꽃들이 초기에 출현할 때 지구 가열이 분명하게 나타나는 이유입니다.
식물이 온도를 어떻게 감지하는지 완전히 이해되지 않았습니다. 그 중 일부는 공기가 특정 온도 이하로 떨어지면 세포의 성장을 방해하는 호르몬이 분해되어 성장 호르몬이 증가하기 때문일 수 있습니다.
인간의 피부에는 온도를 감지하는 신경이 있지만 식물은 아마도 색소에 의존할 것입니다. 그러나 그 메커니즘은 완전히 이해되지 않았습니다. 열은 피토크롬이 민감한 것과 동일한 전자기 스펙트럼의 일부이므로 이 색소가 관련되었을 가능성이 있습니다. 성장을 시작하는 메커니즘이 무엇이든 온도는 식물의 성장 속도를 결정합니다.
꽃과 수분매개체가 동기화되지 않음
벌과 같은 곤충 수분매개자는 자신이 먹이로 삼는 꽃이 피어날 때 날개 위에 있을 수 있도록 생활주기를 동기화해야 합니다. 겨울에서 출현하는 시기는 온도와 낮 길이의 영향에 의해 결정되며 호르몬에 의해 매개됩니다.
여러 세대의 수분매개자에 대한 진화는 꽃의 출현과 수분매개자의 출현 사이에 긴밀한 연관성을 만들어냈습니다. 꽃과 수분 매개자의 출현이 동기화되지 않으면 곤충에는 꿀이 없으며 식물은 수정되지 않습니다.
잎의 출현과 잎을 먹는 초식곤충 사이에도 비슷한 연관성이 존재합니다. 기후 변화의 속도와 두 그룹이 대응하는 방식의 약간의 차이로 인해 이러한 동시성이 깨져 양측 모두에 심각한 결과를 초래할 위험이 있습니다.
대규모 연구 독일 과학자들은 1980년에서 2020년 사이에 꽃과 수분 매개자가 언제 나타났는지 살펴보며 복잡한 그림을 발견했습니다. 둘 다 더 일찍 개화하고 출현하는 방식으로 기후 변화에 대응했지만 식물은 더 큰 변화를 겪었습니다.
곤충 그룹 사이에는 차이가 있었고, 꿀벌과 나비는 식물과 동시에 이동했지만 꽃등에에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았습니다. 이 곤충의 종 간에도 차이가 있었습니다.
식물과 그에 의존하는 곤충이 동시에 타이밍을 변경하더라도 먹이 사슬의 다음 단계는 그렇게 유연하지 않을 수 있습니다. 참나무 잎은 참나무나방 애벌레의 먹이가 됩니다. 이것은 결국 푸른 가슴새와 얼룩덜룩한 딱새와 같은 새 새끼들의 주요 먹이입니다. 링크 텍스트. 병아리는 거의 동시에 부화한 반면, 참나무 잎과 애벌레는 더 일찍 나타나서 지금까지 동시성을 유지하고 있습니다. 하지만 얼마나 오랫동안?
블랙손 꽃은 여전히 겨울의 반가운 안도감이자 봄이 다가오고 있다는 신호입니다. 그러나 이는 또한 기후 변화의 징후이기도 합니다. 식물과 동물의 시기와 동시성, 그리고 그들이 속한 복잡한 먹이 사슬에 대한 실험이 펼쳐지고 있습니다.
폴 애쉬튼, 생물학 책임자, Edge Hill University
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