Phenological response of plants of different biomorphs to climate change in Western Siberia

封面

如何引用文章

全文:

详细

The results of a phenology study of 78 species of perennial plants from biomorphological groups of chamaephytes, hemicryptophytes and geophytes over a 20-year period (1996—2015) are discussed. Against the background of air temperature and precipitation changes of the warm season in Novosibirsk, the timing shift in phenological events have been analyzed using calculated linear trends. It is found that the trends for species groups are multidirectional and vary significantly in magnitude. At the same time, most of the shifts in phenology are due not to trends, but to the interannual variability of climatic indicators.

全文:

受限制的访问

作者简介

E. Fomin

Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: fomina-ti@yandex.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk

T. Fomina

Central Siberian Botanical Garden, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: fomina-ti@yandex.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk

参考

  1. Бейдеман И. Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1974. 155 с.
  2. Воронина Л. В., Гриценко А. Г. Климат и экология Новосибирской области. Новосибирск: СГГА, 2011. 227 с.
  3. Головкин Б. Н. Культигенный ареал растений. М.: Наука, 1988. 184 с.
  4. Жмылев П. Ю., Жмылева А. П., Карпухина Е. А., Титовец А. В. Возможные причины изменения сезонного развития растений в связи с потеплением климата // Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2001. № 9. С. 98—103.
  5. Карписонова Р. А. Травянистые растения широколиственных лесов СССР: эколого-флористическая и интродукционная характеристика. М.: Наука, 1985. 205 с.
  6. Котеров А. Н., Ушенкова Л. Н., Зубенкова Э. С., Калинина М. В., Бирюков А. П., Ласточкина Е. М., Молодцова Д. В., Вайнсон А. А. Сила связи. Сообщение 2. Градации величины корреляции // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 6. doi: 10.12737/1024-6177-2019-64-6-12-24
  7. Лучицкая И. О., Белая Н. И., Арбузов С. А. Климат Новосибирска и его изменения / Под ред. Р. А. Ягудина. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. 224 с.
  8. Седьмое национальное сообщение Российской Федерации, представленное в соответствии со статьями 4 и 12 Рамочной Конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата и статьей 7 Киотского протокола. М., 2017. 270 с.
  9. Серебряков И. Г. Жизненные формы высших растений и их изучение // Полевая геоботаника. М. - Л., 1964. Т. 3. С. 146—205.
  10. Фомина Т. И. Биологические особенности декоративных растений природной флоры в Западной Сибири. Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО», 2012. 179 с.
  11. Фомин Э. С., Фомина Т. И. Изменение фенологии многолетних растений в Западной Сибири на фоне глобального потепления климата // Сиб. экол. журн. 2021. № 5. С. 543—556. [Fomin E. S., Fomina T. I. Changes in the phenology of perennial plants in Western Siberia against the background of global climate warming // Contemp. Probl. Ecol. 2021. N 5. P. 543—556]. doi: 10.15372/SEJ20210504
  12. Шульц Г. Э. Общая фенология. Л.: Наука, 1981. 188 с.
  13. Aerts R. The advantages of being evergreen // TREE. 1995. V. 10(10). P. 402—407.
  14. Badeck F.-W., Bondeau A., Böttcher K., Doktor D., Lucht W., Schaber J., Sitch S. Responses of spring phenology to climate change // New Phytologist. 2004. V. 162. P. 295—309. doi: 10.1111/j.1469-8137.2004.01059.x
  15. Berend K., Haynes K., McDonough MacKenzie C. Common garden experiments as a dynamic tool for ecological studies of alpine plants and communities in Northeastern America: Featured review // Rhodora. 2019. V. 121. № (987). P. 174—212. doi: 10.3119/18—16
  16. Bertin R. I. Plant phenology and distribution in relation to recent climate change // J. Torrey Bot. Soc. 2008. V. 135. № (1). P. 126—146. doi: 10.3159/07-RP-035R.1
  17. Chmura H. E., Kharouba H. M., Ashander J., Ehlman S. M., Rivest E. B., Yang L. H. The mechanisms of phenology: the patterns and processes of phenological shifts // Ecol. Monogr. 2019. V. 89. № (1). P. e01337. doi: 10.1002/ecm.1337
  18. Cleland E. E., Chuine I., Menzel A., Mooney H. A., Schwartz M. D. Shifting plant phenology in response to global change // Trends Ecol. Evol. 2007. V. 22. № (7). P. 357—365. doi: 10.1016/j.tree.2007.04.003
  19. Efron B. Bootstrap methods: Another look at the jackknife // Ann. Stat. 1979. V. 7. № (1). P. 1—26. doi: 10.1214/aos/1176344552
  20. Franks S. J., Weber J. J., Aitken S. N. Evolutionary and plastic responses to climate change in terrestrial plant populations // Evol. Appl. 2014. V. 7. № (1). P. 123139. doi: 10.1111/eva.12112
  21. Ge Q., Wang H., Rutishauser T., Dai J. Phenological response to climate change in China: A meta-analysis // Glob. Chang. Biol. 2015. V. 21. № (1). P. 265—274. doi: 10.1111/gcb.12648
  22. Gordo O., Sanz J. Impact of climate change on plant phenology in Mediterranean ecosystems // Glob. Chang. Biol. 2010. V. 16. P. 1082—1106. doi: 10.1111/j.1365-2486.2009.02084.x
  23. Gratani L. Plant phenotypic plasticity in response to environmental factors // Advances in Botany. V. 2014. Article ID208747. doi: 10.1155/2014/208747
  24. Huang W., Dai J., Wang W., Li J., Feng C., Du J. Phenological changes in herbaceous plants in China’s grasslands and their responses to climate change: a meta-analysis // Int. J. Biometeorol. 2020. V. 64. P. 1865—1876. doi: 10.1007/s00484-020-01974-1
  25. Iversen M., Bråthen K. A., Yoccoz N. G., Ims R. A. Predictors of plant phenology in a diverse high-latitude alpine landscape: growth forms and topography // J. Veg. Sci. 2009. V. 20. P. 903—915. doi: 10.1111/j.1654—1103.2009.01088.x
  26. Khanduri V. P., Sharma C. M., Singh S. P. The effects of climate change on plant phenology // Environmentalist. 2008. V. 28. P. 143—147. doi: 10.1007/s10669-007-9153-1
  27. König P., Tautenhahn S., Cornelissen J. H.C., Kattge J., Bönisch G., Römermann C. Advances in flowering phenology across the Northern Hemisphere are explained by functional traits // Glob. Ecol. Biogeogr. 2018. V. 27. № (3). P. 310—321. doi: 10.1111/geb.12696
  28. Kubov M., Schieber B., Janík R. Effect of selected meteorological variables on full flowering of some forest herbs in the Western Carpathians // Atmosphere. 2022. V. 13. Article 195. doi: 10.3390/atmos13020195
  29. Lehoczky A., Szabó B., Pongrácz R., Szentkirályi F. Testing plant phenophase as proxy: Sensitivity analysis of first flowering data from the 19th century // Appl. Ecol. Environ. Res. 2016. V. 14. № (2). P. 213—233. doi: 10.15666/aeer/1402_213233
  30. Lippmann R., Babben S., Menger A., Delker C., Quint M. Development of wild and cultivated plants under global warming conditions // Curr. Biol. 2019. V. 29. P. 1326—1338. doi: 10.1016/j.cub.2019.10.016
  31. Menzel A., Sparks T. H., Estrella N., Koch E., Aasa A., Ahas R., Kübler K. A., Bissolli P., Braslavská O., Briede A., Chmielewski F. M., Crepinsek Z., Curnel Y., Dahl A., Defila C., Donnelly A., Filella Y., Jatczak K., Måge F., Mestre A., Nordli Ø., Peñuelas J., Pirinen P., Remišová V., Scheifinger H., Striz M., Susnik A., Vanvliet A. J.H., Wielgolaski F. E., Zach S., Zust A. European phenological response to climate change matches the warming pattern // Glob. Chang. Biol. 2006. V. 12. P. 1969—1976. doi: 10.1111/j.1365—2486.2006.01193.x
  32. Menzel A., Yuan Y., Matiu M., Scheifinger H., Gehrig R., Estrella N. Climate change fingerprints in recent European plant phenology // Glob. Chang. Biol. 2020. V. 26. P. 2599—2612. doi: 10.1111/gcb.15000
  33. Miller-Rushing A.J., Inouye D. W., Primack R. B. How well do first flowering dates measure plant responses to climate change? The effects of population size and sampling // J. Ecol. 2008. V. 96. P. 1289—1296. doi: 10.1111/j.1365—2745.2008.01436.x
  34. Mo F., Zhang J., Wang J., Cheng Z.-G., Sun G.-J., Ren H.-X., Zhao X.-Z., Cheruiyot W. K., Kavagi L., Wang J.-Y., Xiong Y.-C. Phenological evidence from China to address rapid shifts in global flowering times with recent climate change // Agric. For. Meteorol. 2017. V. 246. P. 22—30. DOI: /10.1016/j.agrformet.2017.06.004
  35. Parmesan C., Yohe G. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems // Nature. 2003. V. 421. P. 37—42. doi: 10.1038/nature01286
  36. Peñuelas J., Rutishauser T., Filella I. Phenology feedbacks on climate change // Science. 2009. V. 324(5929). P. 887—888. doi: 10.1126/science.1173004
  37. Piao S., Liu Q., Chen A., Janssens I. A., Fu Y., Dai J., Liu L., Lian X., Shen M., Zhu X. Plant phenology and global climate change: Current progresses and challenges // Glob. Chang. Biol. 2019. V. 25. P. 1922—1940. doi: 10.1111/gcb.14619
  38. Primack R.B., Ellwood E.R., Gallinat A.S., Miller-Rushing A.J. The growing and vital role of botanical gardens in climate change research // New Phytologist. 2021. V. 231. P. 917—932. doi: 10.1111/nph.17410
  39. Raunkiaer C. R. The life forms of plants and statistical plant geography. Oxford: Clarendon Press, 1934. 719 p.
  40. Robbirt K. M., Davy A. J., Hutchings M. J., Roberts D. L. Validation of biological collections as a source of phenological data for use in climate change studies: a case study with the orchid Ophrys sphegodes // J. Ecol. 2011. V. 99. P. 235—241. doi: 10.1111/j.1365—2745.2010.01727.x
  41. Root T. L., Price J. T., Hall K. R., Schneider S. H., Rosenzweigk C., Pounds J. A. Fingerprints of global warming on wild animals and plants // Nature. 2003. V. 421. P. 57—60. doi: 10.1038/nature01333
  42. Rosbakh S., Hartig F., Sandanov D. V., Bukharova E. V., Miller T. K., Primack R. B. Siberian plants shift their phenology in response to climate change // Glob. Chang. Biol. 2021. V. 27. P. 4435—4448. doi: 10.1111/gcb.15744
  43. Singh K. On the asymptotic accuracy of Efron’s bootstrap // Ann. Stat. 1981. V. 9. № (6). P. 1187—1195. doi: 10.1214/aos/1176345636
  44. Sparks T. H., Menzel A. Observed changes in seasons: An overview // Int. J. Climatol. 2002. V. 22. P. 1715—1725. doi: 10.1002/joc.821
  45. Walther G.-R., Post E., Convey P., Menzel A., Parmesan C., Beebee T. J.C., Fromentin J.-M., Hoegh-Guldberg O., Bairlein F. Ecological responses to recent climate change // Nature. 2002. V. 416. P. 389—395.
  46. Wang X., Xiao J., Li X., Cheng G., Ma M., Zhu G., Arain M. A., Black T. A., Jassal R. S. No trends in spring and autumn phenology during the global warming hiatus // Nat. Commun. 2019. V. 10. Article 2389. doi: 10.1038/s41467-019-10235-8
  47. Yun J., Jeong S.-J., Ho C.-H., Park C.-E., Park H., Kim J. Influence of winter precipitation on spring phenology in boreal forests // Glob. Chang. Biol. 2018. V. 11. P. 5176—5187. doi: 10.1111/gcb.14414
  48. Zani D., Crowther T. W., Mo L., Renner S. S., Zohner C. M. Increased growing-season productivity drives earlier autumn leaf senescence in temperate trees // Science. 2020. V. 370. P. 1066—1071. doi: 10.1126/science.abd8911

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Trends of meteorological indicators of subseasons of the warm period of the year in Novosibirsk: a - early spring (April 1 - May 5); b - green spring (May 6 - June 10); c - first summer (June 11 - July 15); d - full summer (July 16 - August 15); e - first autumn (August 16 - September 20); f - golden autumn (September 21 - October 31)

下载 (560KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Correlations of phenophases of the beginning of vegetation and the beginning of flowering in groups of perennials with spring weather conditions

下载 (120KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Correlations of average flowering dates in groups of perennials with the sum of air temperatures of the preceding period: a - above 5°C, b - above 10°C. Denotes: xp - chamaephytes, gp - hemicryptophytes, ge - geophytes. Solid lines - quadratic regression curves

下载 (255KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».