W jaki sposób zmiana klimatu może zaburzyć rozmnażanie roślin?

Zdjęcie: rozmnażanie roślin

Zespół naukowców kierowany przez dr Valentina Journé i prof. Michała Bogdziewicza z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu postanowił sprawdzić, jak zjawiska pogodowe wpływają na cykliczne wahania płodności drzew i krzewów. Badanie opublikowane w Nature Communications rzuca nowe światło na wpływ, jaki może mieć zmiana klimatu na rozmnażanie roślin, a tym samym globalną równowagę biologiczną.

Wiele gatunków drzew i krzewów wykazuje zjawisko tzw. mastingu – czyli zmiennego i równoczesnego wydawania nasion przez całą populację. Oznacza to, iż w jednym roku rośliny obsypują się owocami, a w kolejnym prawie wcale ich nie wydają. Taka nieregularność nie jest przypadkiem. To efekt ewolucji, w wyniku której rośliny dostosowały swoją strategię rozmnażania do warunków środowiska, a zwłaszcza do pogody. Naukowcy z UAM przeanalizowali dane z 746 populacji należących do 331 gatunków roślin wieloletnich, aby zidentyfikować zjawiska pogodowe odpowiadające za te cykliczne wahania płodności.

Temperatura – język, którym pogoda mówi do roślin

Najważniejszy wniosek z badań potwierdza wcześniejsze przypuszczenia: temperatura jest głównym czynnikiem, który synchronizuje lata obfitego owocowania. Jej wpływ na ilość nasion był średnio dwukrotnie większy niż wpływ opadów czy suszy. W umiarkowanych i borealnych (chłodnych) strefach klimatycznych temperatura odpowiadała za około 50 proc. zmienności w produkcji nasion, podczas gdy deszcz i deficyt wilgoci – po ok. 25 proc.

W suchych regionach znaczenie temperatury spadało, a kluczową rolę zaczynała odgrywać wilgotność i ilość opadów. Z kolei w bardzo wilgotnych tropikach ważniejsze były okresowe niedobory wody (tzw. moisture deficit), które mogły stymulować kwitnienie poprzez chwilowy stres suszy.

Ciepłe lato, nasienny rok

W umiarkowanym klimacie obfite owocowanie najczęściej następowało po ciepłym lecie poprzedniego roku – prawidłowość tę zaobserwowano u 77 proc. badanych gatunków. Autorzy artykułu sugerują, iż letnie ciepło sprzyjało zawiązywaniu pąków kwiatowych i gromadzeniu zapasów energii potrzebnych do późniejszego kwitnienia.

Z kolei u roślin tropikalnych mechanizm był odwrotny – kwitnienie pobudzały okresy chłodniejsze. Około 75 proc. gatunków tropikalnych wydawało więcej nasion po okresach niższych temperatur. Takie zjawisko obserwuje się m.in. u drzew z rodziny dwuskrzydlcowatych (Dipterocarpaceae) w Azji Południowo-Wschodniej, których kwitnienie jest uzależnione od rzadkich, chłodnych epizodów.

Badacze zauważyli, iż gatunki, u których nasienny rok występuje rzadko, ale obficie, wykazują większą wrażliwość na wahania temperatury. W praktyce oznacza to, iż choćby niewielka zmiana w pogodzie może wywołać ogromne różnice w produkcji nasion. Ta nadwrażliwość jest korzystna, gdy klimat jest stabilny – umożliwia idealne zgranie kwitnienia w czasie, co zwiększa skuteczność zapylania i zmniejsza straty powodowane przez zjadaczy nasion. W zmieniającym się klimacie może jednak okazać się problemem. Rośliny zbyt mocno uzależnione od pogody łatwo tracą rytm reprodukcyjny.

Klimat a rozmnażanie roślin w przyszłości

Choć temperatura była dominującym czynnikiem warunkującym płodność roślin, większość nie reagowała na jeden sygnał, ale na kombinację kilku zjawisk pogodowych. W strefie umiarkowanej aż 36 proc. gatunków reagowało na wszystkie trzy analizowane czynniki – temperaturę, opady i niedobór wilgoci, podczas gdy w tropikach tylko 6 proc. Oznacza to, iż w chłodniejszym klimacie rośliny czytają pogodę w sposób bardziej złożony, łącząc różne informacje środowiskowe.

Zależność między pogodą a kwitnieniem może sprawić, iż globalne ocieplenie poważnie zaburzy cykle rozrodcze roślin. jeżeli do obfitego kwitnienia prowadzą ciepłe lata, to w ocieplającym się stale klimacie sygnał ten może pojawiać się zbyt często. Rośliny nie będą miały wystarczająco czasu w gromadzenie zasobów między sezonami, co osłabi ich zdolność do owocowania i zmniejszy synchronizację w populacji.

Z kolei u gatunków, które potrzebują chłodu do kwitnienia, coraz rzadsze epizody zimne mogą prowadzić do długotrwałych przerw w reprodukcji. Tak dzieje się już na Nowej Zelandii, gdzie drzewo Beilschmiedia tawa prawie przestało owocować, ponieważ niskie temperatury występują tam coraz rzadziej.

W Europie badania nad bukiem (Fagus sylvatica) dowodzą, iż wzrost średniej letniej temperatury o zaledwie 1°C może pięciokrotnie zwiększyć liczbę lat zachęcających do kwitnienia. To z kolei prowadzi do spadku synchronizacji, większej presji ze strony szkodników i spadku produkcji zdrowych nasion choćby o 80 proc.

Czego uczy nas kasztanowiec przed maturą? Zmiana klimatu na gałęziach drzew

Tropikalne lasy w potrzebie

W strefach tropikalnych konsekwencje zmian klimatu mogą być jeszcze poważniejsze. Spośród 229 badanych gatunków tropikalnych większość do kwitnienia wymagała ochłodzenia. W miarę jak takie okresy stają się coraz rzadsze, obserwuje się dramatyczne spadki owocowania.

Na przykład w Parku Narodowym Lope w Gabonie między 1986 a 2018 r. ilość owoców spadła o ponad 80 proc. Ucierpiały nie tylko rośliny, ale i zwierzęta, m.in. słonie, których kondycja pogorszyła się z powodu ograniczenia dostępu do pożywienia. Podobne tendencje potwierdzono w 17 innych tropikalnych lokalizacjach, gdzie 22 proc. gatunków drzew już wykazuje spadek płodności.

Badacze nie znaleźli dowodów na to, iż sposób reagowania roślin na pogodę jest dziedziczony. Oznacza to, iż choćby blisko spokrewnione gatunki mogą różnie reagować na pogodę, zależnie od lokalnych warunków środowiskowych.

Niepewna przyszłość światowej flory

Autorzy podkreślają, iż mimo ogromnego zestawu danych, wiele mechanizmów rządzących rozmnażaniem roślin wciąż pozostaje niejasnych. Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób wyczuwają pogodę ani które procesy fizjologiczne odpowiadają za uruchamianie kwitnienia. Potrzebne są dalsze badania łączące dane meteorologiczne, obserwacje biologiczne i modele klimatyczne, które pozwolą prognozować przyszłość mastingu.

Pewne jest natomiast, iż temperatura jest kluczowym czynnikiem sterującym rozmnażaniem roślin wieloletnich, a czy jej wzrost sprzyja kwitnieniu, czy nie, zależy od strefy klimatycznej. W umiarkowanych szerokościach geograficznych ocieplenie może prowadzić do rozregulowania cykli kwitnienia, a w tropikach – do ich zaniku.

Wrażliwość roślin na pogodę, która przez miliony lat była ich ewolucyjnym atutem, dziś może stać się słabością. Prawdopodobnie klimat będzie się zmieniał coraz szybciej, a wtedy świat może stanąć wobec zjawiska masowego spadku owocowania drzew, a wraz z nim – zaburzeń w całych ekosystemach zależnych od ich nasion.

Źródło:

Journé, V., Kelly, D., Hacket-Pain, A. et al. Weather drivers of reproductive variability in perennial plants and their implications for climate change risks. Nat Commun 16, 9226 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64300-6