对于像杜鹃花这样的木本植物，春季出叶的时间是在最大化其生长季节和避免晚霜之间取得平衡。 理查德·普里马克（Richard Primack）, CC BY-ND
在过去的几个月中，美国各地的天气状况就像过山车一样。 十二月和一月分别 明显高于平均水平 在许多地方，其次是XNUMX月 强烈的冷浪 的网络 戏剧性的热身.
如果您曾经见过丁香灌木丛被雪堆压碎，然后在几周后的一个温暖的天发芽，您可能想知道植物如何耐受这种极端情况。 我学习 气候变化如何影响季节性事件的发生时间 在马萨诸塞州的植物，鸟类和昆虫的生命周期中，所以我知道这里的物种已经进化为应对新英格兰著名的多变天气。 但是气候变暖正在破坏天气模式，并测试了许多物种的适应能力。
耐寒
在残酷的冬季，温度远低于冰点， 动物在地下冬眠或在受保护的地方缩。 但是树木和灌木丛必须坐在那里拿走。 树干，树枝和根部的组织还活着。 它们如何在寒冷的寒冷中生存？
秋天，北美许多地方的木本植物开始生长 为冬天做准备。 当它们的叶子变色并掉落时，它们的树枝，树枝和树干开始失去水分。 结果，它们的细胞含有更高浓度的糖，盐和有机化合物。
这降低了细胞和组织的冰点，并使它们在远低于正常水冰点的温度下生存。 但是，此技巧有其局限性，因此极端的寒冷事件仍然可以杀死某些植物。
树木和灌木的根部在冬季基本上保持不变且不活跃，依靠与雪和土壤的绝缘来提供保护。 大部分情况下，根部周围的土壤温度保持在或高于冰冻状态。 土壤，落叶和持续的雪层使根部上方的地面隔热，防止热量散失。
春季霜冻的惊人危险
在植物忍受寒冷的冬天之后，早春带来了新的危险。 为了充分利用生长季节，植物需要在春季尽早退叶。 但这涉及到将水泵入它们发育中的叶片中，这会降低其组织中糖，盐和有机化合物的浓度，并使它们免受寒冷的冬季保护。
每个物种都有一个 典型的退出时间。 早起的物种，例如蓝莓和柳树，是植物王国的赌徒。 后来的树种，例如橡木和松树，是谨慎和保守的类型。 对于任何物种，过早地离开叶子都是一种风险，因为晚霜可能会破坏或杀死幼叶。
花朵还含有大量水分，因此也容易遭受不可预知的春季霜冻。 如果果树的花朵（例如苹果）被霜冻杀死，那么这些树不会在夏季晚些时候结出果实。 晚霜还可能导致早开花的观赏植物如连翘和木兰的开花季节短得令人失望。
工厂叫醒电话
为了防止霜冻并仍然充分利用整个生长季节，树木和灌木丛已经开发出三种方法来知道何时该在春天开始生长。
首先，植物具有冬季寒冷的要求：它们会保持冬季休眠状态，直到它们暴露于一定数量的寒冷冬季。 此特征有助于他们避免在仲冬异常温暖的时期内生叶或开花。
其次，植物还具有春季增温的要求，这些条件是在每个春季经历一定数量的暖天后促进生长。 一旦足够温暖，此功能将帮助他们开始生长。
第三，有些植物也有 光周期 响应，这意味着它们会对在24小时内暴露于光线下的时间长度做出反应。 随着春天的日子越来越长和暖和，这使他们准备离开。 山毛榉树既有变暖需求，又有光周期响应，但温度需求要强得多，因此它们在春末仅仅经过了几天的温暖后便开始生长。
有趣的是，北美红树和黑桦树比欧洲和东亚树更加谨慎和保守。 北美东部的天气变化更大，这里晚春霜冻的威胁比那些地区高。 结果，与欧洲和东亚的同类树木相比，北美的树木进化出叶子的时间要晚几个星期。
气候变化扰乱了信号
植物高度适应温度信号，因此气候变化导致的变暖使许多物种更难承受冬季的寒冷和春季的霜冻。 随着春季温度比以前高，苹果和梨之类的树木可能会通过落叶和开花来做出响应 比正常时间早几周。 这会增加它们对后期霜冻的脆弱性。
这棵樱花树上的叶子因晚霜而受损。 理查德·普里马克（Richard Primack）, CC BY-ND
这么晚霜是 变得更加普遍 因为 气候变化使喷气流不稳定，导致它向更南端倾斜，带来了异常寒冷的天气。
2007年，三月是一个异常温暖的时期 触发树木倒下 横跨美国东部和中部。 然后，四月份的霜冻杀死了橡树，山核桃和其他树木的幼叶和花朵。 这些树木能够再种第二片叶子，但不能完全代替它们失去的叶子，这很可能阻碍了当年的生长。
害虫也对植物构成越来越大的威胁。 严峻的冬季天气抑制了北部气候中发现的许多昆虫，例如 铁杉羊毛adelgids 和 翡翠灰bore。 随着冬季的温和，这些昆虫更容易存活，向北移动，引起大面积暴发并破坏树木。
温暖的冬天还会导致地面裸露的日子更长。 没有隔热层的雪罐时会发生寒冷 冻结土壤并杀死根。 由于受损的根无法提供足够的水和养分，树木和灌木的树枝随后会枯萎。 在极端情况下，植物可能会死亡。
美国农业部的植物抗性区地图显示，随着气候变化使美国变暖，这些区域（各种植物物种最有可能繁衍的区域）正在向北移动。
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在未来的几十年中，如果无法处理，许多喜欢冷的树木物种（例如云杉和冷杉）将变得较少。 气候变暖带来的新挑战。 在美国东北部，糖枫和山毛榉等本地物种将逐渐被更南端的本地物种（例如橡树和山核桃）取代。 和非本地物种，例如 挪威枫树，利用这些破坏从路边和社区散布到森林中。
随着气候变化改变植物标记季节变化的信号，许多地方也发生了类似的变化。
关于作者
理查德·普里马克（Richard B.Primack），生物学教授， 波士顿大学
博士开发的技术萃取的
