Rügyfakadás, virágzás, termésérés, lombhullás: mind évszakosan ismétlődő események, fajra jellemző pontos ütemezéssel, ezért úgy is fogalmazhatunk, a természet szezonális lüktetése ez. A növények (és állatok) életében ezen ún. fenológiai események időzítését a környezeti és éghajlati tényezők szabályozzák közvetlenül, vagy az élőlények biológiai óráján keresztül hatva. Az éghajlatváltozás hatására azonban ezek az események fajonként változó módon időben eltolódhatnak, ez pedig az évezredek alatt összecsiszolódott ökoszisztéma-kapcsolatok szétcsúszásához vezethet. Cikkünkben bemutatjuk, miről tanúskodnak a növényfenológiai megfigyelések.

A hóvirág, ahogy neve is mutatja, a tavasz hírnöke, az orgona György-napra bont virágot és az anyák napi ünnepségek kedvelt díszítője, a bodzából készült friss ital a vizsgaidőszak íze, míg a hárs a ballagások illata. Legalábbis számomra. Mert olyan is akad, aki ki nem állhatja a tavasz érkeztét, mert az egyet jelent a pollen-szezonnal és így az allergia évente visszatérő kínjával. Mások pedig az első tavaszi napsugarak láttán máris azon gondolkodnak, mit mikor kell vetni a kertben vagy hogyan fogják túlélni az idei szúnyoginváziót. Habár a megidézett érzések vegyesek, egy bizonyos: hazánkban – ahol az éghajlatot négy évszakkal jellemezhetjük – a természet ezen szezonális eseményei minden évben lejátszódnak, sőt, a megfigyelések alapján még egy közelítő naptári időszakot is hozzájuk tudunk rendelni.

Egy fecske még nem csinál nyarat – tartja a mondás. De mi a helyzet, ha nemcsak egy hírnök, de egyre több vándormadár érkezik hamarabb? Vagy ha egyre korábban virágzik a gyermekláncfű? Vajon miért lehet az, hogy egyik nyáron hetekkel hamarabb beérik a vetés, míg másik évben ki sem kel? Ezek és hasonló kérdések régóta foglalkoztatják a természetbúvárokat, gazdálkodókat és kutatókat, ezért a számukra fontos eseményeket, mint például a virágzás vagy termésérés, elkezdték rendszeresen figyelni és feljegyezni. Mivel ezek a fenológiai események szoros kapcsolatban állnak a helyi környezeti és éghajlati tényezőkkel, ezért ezek az akár évszázadokra visszanyúló dokumentumok fontos információval bírnak az éghajlatkutatók számára is.

Mi az a fenológia?

A fenológia a növény- és állatvilág környezeti viszonyoktól függő, periodikusan ismétlődő életjelenségeit (pl. rügyfakadás, virágzás, vándorlás) vizsgálja, szó szerinti értelmezésben „a küllemi jelenségek tudománya”. Érzékletesebben megfogalmazva „a természet szezonális lüktetése” a fenológia vizsgálódási tárgya. Az élőlények szezonálisan ismétlődő életjelenségeit fenofázisoknak (állatoknál gyakran fejlődési stádiumoknak) nevezzük, melyek a szezonálisan változó éghajlati rendszerek területein, így a mérsékelt és hideg éghajlati övek alatt tanulmányozhatók elsősorban. A növények esetében a legfontosabb fenofázisok a rügyfakadás, levélkisodródás, virágzás, termésérés, levélszíneződés, lombhullás, míg az állatok esetében ilyen ismétlődő életszakaszok például a dormancia, lárvastádium, reprodukció, az őszi és tavaszi vándorlások ütemezése.

Fenológiai kutatások szerint az a tény, hogy adott régióban számos növény a rá jellemző évszakban virágzik, arra utal, hogy ezek a fajok olyan szabályozó mechanizmussal rendelkeznek, amely kölcsönhatásban van az év folyamán rendszeresen változó környezeti és éghajlati feltételekkel. Elsősorban a megvilágítás (nappalhossz) és a hőmennyiség (ill. mért jellemzője a hőmérséklet) ilyen kényszerfeltétel. Tehát a fenofázisok időbeli ütemezése az, ami erősen az éghajlat befolyása alatt áll, ezért a klimatológia szempontjából a feljegyzett fenofázisok hosszú távú (több évtizedes, esetleg több évszázados) idősorai fontos információkkal bírnak. A haszonnövények fejlődési stádiumainak megfigyelése és feljegyzése pedig nélkülözhetetlenek a gazdálkodók számára, valamint az agrometeorológiai elemzésekhez és előrejelzésekhez.

Miért jó „hőmérők” bizonyos növények?

A fenológiát és klimatológiát ötvöző interdiszciplináris kutatásokban gyakran hivatkoznak arra, hogy a növényi fenofázisok kezdete annyira szorosan függ a hőmérséklettől, hogy egymást helyettesítő változóknak (ún. proxy) tekinthetők, s így kölcsönösen például múltbéli adatok rekonstrukciójára, illetve a klímamodellek előrejelzéseit felhasználva a fenofázisok jövőbeli becslésére használhatók. Ha például egy adott növény fenofázisának időzítése és a hőmérséklet között statisztikai eszközökkel jól leírható szoros összefüggés van, akkor az adott fenofázis egy jó klímaindikátor, vagyis „hőmérő” lehet.

A klímaindikátor proxy-k megőriznek egyes fizikai jellemzőket a múltból, így bizonyos pontossággal helyettesíthetik az eszközös meteorológiai méréseket, és segítségükkel rekonstruálhatók az adott időszakban uralkodó klímaviszonyok. Mivel rendszeres és megbízható műszeres mérések csak az elmúlt szűk két évszázadból állnak rendelkezésre, így az ennél korábbi klimatikus viszonyok nyomozásához a paleoklimatológia eszközeihez, a proxy-k alkalmazásához kell folyamodni. A paleoklimatológiában leggyakrabban használt proxy-k a jégfuratminták, óceáni és tavi üledékek, fosszilis pollenek, faévgyűrűk, korallvázak és rovarmaradványok, melyeket ebben a cikkünkben mutattunk be részletesen.

Az évszakokkal jellemzett területeken a leggyakrabban vizsgált növényfenológiai esemény a rügyfakadás és a virágzáskezdet, mert (elsősorban a mérsékelt égövön) ezen tavaszi fenofázisok reagálnak a legérzékenyebben a klimatikus változásokra, döntően a hőmérsékletre. Egyes tájakon (pl. Mediterráneum, monszunjárta vidékek), ahol meglehetősen szabályosan változik a csapadékos időszak és a szárazság, ott a nedvesség is növekedést/fejlődést szabályozó tényezőként hat.

A világ leghosszabb fenológiai feljegyzései a cseresznyevirágzásról tanúskodnak Japánban, és egészen a 8. századig nyúlnak vissza. Ezen adatok segítségével kutatók képesek voltak rekonstruálni több mint ezer év tavaszi átlaghőmérsékletét Kiotó környékén. Nagy-Britanniában a 18. század óta készítenek rendszeres feljegyzéseket növények és állatok fenológiai eseményeiről, míg Svájcban a gesztenyefa lombfakadását leíró adatok segítségével készítettek tavaszi hőmérséklet rekonstrukciót, ami egészen 1808-ig nyúlik vissza. Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál az 1950-es évektől kezdődtek rendszeres növényfenológiai megfigyelések, melyek a rendszerváltás után elsorvadtak, az ezredfordulón pedig be is fejeződtek. Számos országban azonban ma is folyamatosan zajlanak megfigyelések, vannak professzionális és növekvő számban önkéntes hálózatok is.

Egy igen értékes kultúrtörténeti (és növényfonológiai) emlék a kőszegi “Szőlő Jövésnek Könyve“. Kőszeg városában az 1700-as évek első felétől szokás volt, hogy minden évben bíróválasztáskor, Szent György napján (április 24-én) az első tavaszi szőlőhajtásokat (“a jövéseket”) bemutatták a városházán, majd ezeket le is rajzolták természetes nagyságukban a Szőlő Jövésnek Könyvébe. A szőlőhajtások bemutatásának rítusa valószínűleg egy középkori jogszokásból alakulhatott ki. A hajtások hossza a tavaszi időjárástól függ, így a mérethű rajzok alapján az utóbbi 200 év tavaszainak időjárása rekonstruálható volt.

A Szőlő Jövésnek Könyvéből részlet (Forrás: Kőszeg város honlapja)

Az éghajlatváltozás sodrásában

A világszerte zajló kutatások szerint az utóbbi évtizedekben egyre fokozódó globális klímaváltozás hatásáról tanúskodik a növény- és állatvilág évről évre ismétlődő “szokásainak” időbeli eltolódása. A tavaszi fenofázisok – mint például a levelek és virágok megjelenése, a lepkék első kirepülése, a madarak tojásrakása – a világ különböző részein határozott trendszerű változásokat (túlnyomórészt korábbra tolódást) mutatnak, míg az őszi fenofázisokban – mint például lombszíneződés, lombhullás, vándormadarak útnak indulása – fajtól függően későbbre és korábbra tolódást is meg lehet figyelni.

Ahogy arra átfogó tanulmányok figyelmeztetnek, ezekért a változásokért leginkább az éghajlatváltozás tehető felelőssé: az enyhébb telek és a korai tavasz miatt a tavaszi fenofázisok sok helyütt előrébb tolódnak. Többek között ez azért nem jó, mert a túl korán beinduló nedvkeringés miatt a növények komoly károkat szenvedhetnek egy-egy késői fagy esetén. Az ősz esetében is megfigyelhetők trendszerű változások, bár a kép nem annyira egyöntetű, ugyanis például a fák őszi lombszíneződését a két legfontosabb tényezőn, az egyre rövidülő és hűvösödő nappalokon túl számos más faktor is befolyásolja, mint például az aszályos időszakok, hőstressz, bő csapadék, erős szél.

Európában 6 igen elterjedt növényfaj (gyöngyvirág, gyermekláncfű, közönséges orgona, fekete bodza, fehér akác, kislevelű hárs) virágzás-fenológiai adatainak elemzése számos biogeográfiai régióban korábbra tolódó virágzási trendekről tanúskodik az 1970–2010 időszakban. A legtöbb faj a kontinentális (évtizedenként 3–8,3 nap), alpin (évtizedenként 2–3,8 nap), valamint a boreális (évtizedenként 2,2–9,6 nap) régióban mutatott szignifikáns változásokat. A kutatás arra is rávilágított, hogy Európa számos biogeográfiai régiójában a fásszárú növények (fehér akác és kislevelű hárs) virágzási idejében erősebb válaszreakció mutatkozik, mint a lágyszárúak (gyermekláncfű és gyöngyvirág) esetén. Továbbá az is látszik, hogy

a 20. század második felében egyre növekvő ütemű tavaszi melegedésre a növények is egyre nagyobb mértékű eltolódással válaszoltak, vagyis egyre korábban bontottak virágot.

Ugyanezen 6 növényt Magyarország földrajzi nagytájain vizsgálva kiderült, hogy a múlt század második felében (1952–2000) a virágzás kezdetének időpontja fokozatosan korábbra tolódott hazánk nagy részén is. A legerősebb korábbra tolódás (évtizedenként 2,8–4,4 nap) a kislevelű hárs esetén volt megfigyelhető. A fenológiai események mozgatórugói között egyaránt fellelhetők rövid-távú (a fenológiai eseményt közvetlenül megelőző hónapok időjárása), és hosszú-távú hatások (korábbi hónapok időjárása késleltetetten).

Pongyola pitypang vagy gyermekláncfű (latin neve: Taraxacum officinale)

Az éghajlatváltozás a költöző madarakra is hatással van. Az egyre melegedő telek (és az állatok etetése) miatt egész télen rendelkezésre álló táplálék miatt ugyanis sok költöző madár, így például a gólya, meg sem kísérli a nagy utazást délre. Az MTA Ökológiai Kutatóközpont közlése szerint már nemcsak arról van szó, hogy a melegedő őszi-téli hónapok miatt a költöző madarak kicsit később indulnak el telelőhelyeik felé vagy pedig tavasszal korábban érkeznek, hanem maga a stratégia is megváltozik: a vonulóból állandó madár lesz.

Átalakuló ökológiai rendszerek

A fenológiai események az ökológiai folyamatok széles körét befolyásolják, ideértve a fajok demográfiáját, a fajok elterjedését, és az inváziós fajok (másnéven idegenhonos özönfajok) sikerességét az őshonos fajokkal szemben. A megváltozott éghajlati körülményekhez a fajok egy bizonyos fokig képesek alkalmazkodni (például elterjedési területük északabbra/magasabb hegyvidéki területekre tolódik), azonban, ha a klimatikus változások túl gyorsan zajlanak, akkor azzal a növényfajok nem, vagy csak alig képesek lépést tartani. Az USA északkeleti csücskében levő Új-Angliában a turizmusból élők máris aggódnak, ugyanis az éghajlatváltozás hatására az őszi színkavalkád közkedvelt sztárja, a cukorjuhar elterjedési területe jóval északabbra tolódhat, megfosztva jellegzetes őszi színeitől – és dollármilliárdokat érő üzlettől – a vidéket. Mindemellett a megváltozó éghajlati körülmények az inváziós fajok és kártevők elterjedésének is kedveznek.

Az ökológusok arra is figyelmeztetnek, hogy a fenofázisok eltolódásának következtében sokszor veszélybe kerülnek a fajok közötti kapcsolatok (pl. növény-beporzó kölcsönhatások), és az időbeli eltérések felboríthatják a közösségek működését. Ha például a növények nem akkor virágoznak, amikor a beporzó rovarok aktívak, akkor az mindkét csoportot hátrányosan érintheti. Ez azt is jelenti, hogy az ökoszisztéma-szolgáltatások sérülnek, ami pedig kihatással lehet az egész táplálékláncra, illetve élelmiszer-biztonságra.

Felmerül ezért a kérdés, hogy mit lehet tenni az ember által előidézett klímaváltozás negatív ökológiai hatásainak elkerülésére, enyhítésére? Bármennyire is alapvetőnek tűnik, a szakértők szerint az egyik legfontosabb intézkedés a természetes élőhelyek védelme. A beporzó állatok akkor tudják munkájukat tökéletesen elvégezni, ha rendelkezésükre áll minden, ami a biztonságukat és egészségüket szolgálja, mint például a lakóhelyük megépítéséhez szükségek anyagok és környezeti feltételek. A különböző növény- és földrendezési gyakorlatok (pl. kaszálás, legeltetés, égetés, növényvédő szerek alkalmazása) ütemezését is gondosan kell tervezni, ugyanis mindezek közvetlenül és közvetve is árthatnak a rovaroknak, mivel megfoszthatják őket a lakóhelyüktől és élelmüktől.

Ami pedig a fenológiai események eltolódását illeti, a gazdák a növényfajok bőséges és változatos együttesének megteremtésével óvhatják meg a beporzókat az élőhelyükön lévő virágforrások esetleges szűkösségével szemben. A beporzók, különösen a méhek, nektárral és pollennel táplálják magukat és utódaikat, míg a legtöbb lepkefaj kifejlett lepkeként nektárt igényel, hernyóként viszont speciális gazdanövényeken él és táplálkozik. Ezért ahhoz, hogy egy adott területen a megfelelő mennyiségű és fajtájú táplálék az összes beporzó faj minden életciklus-igényét kielégítően rendelkezésre álljon, többfajta, sorozatosan egymás után virágzó növényre van szükség, amik virágzásukkal lefedik az egész tenyészidőszakot.

Az így létrehozott diverzitás és élelembőség lehetővé teszi, hogy a beporzók boldoguljanak, és el tudják látni az ökoszisztémák számára nélkülözhetetlen feladatukat még az egyre változó környezeti-éghajlati viszonyok között is.


Te is segítheted a tudósok munkáját! Megfigyeléseidet elküldheted az OMSZ-nak (itt elérhető részletes növényfenológiai útmutató) és más globális adatbázisokba is feltöltheted: Nature’s NotebookBudburstISeeChange

Írta: Lehoczky Annamária – Éghajlatkutató, szabadúszó környezeti szakújságíró és a Másfél fok állandó szerzője. Doktori (PhD) fokozatát az éghajlatváltozás kutatásában szerezte.