物候變化（Phenological Change）是指生物生命周期中的周期性事件（如開花、遷徙、繁殖等）發生時間的變化。這些變化通常與氣候和環境的季節性變化密切相關。物候變化是生態系統對氣候變化最直接的響應之一，對物種的生存、繁殖以及生態系統的平衡具有重要影響。理解物候變化的機制和影響，并采取有效的應對措施，是保護生物多樣性和維持生態系統功能的關鍵。

物候變化的主要表現有：許多植物因春季氣溫升高而提前開花，例如櫻花、杏花等。秋季氣溫升高可能導致樹木葉片變色和落葉時間推遲。氣候變暖導致植物生長季延長，尤其是在溫帶和寒帶地區。許多候鳥和昆蟲（如帝王蝶）的遷徙時間因氣候變化而提前或推遲。一些動物的繁殖時間因溫度升高而提前，例如鳥類產卵時間提前。氣候變暖可能導致冬眠動物提前蘇醒。

近日，發表于《動物生態學期刊》（Journal of Animal Ecology）的由蒙大拿州立大學生態學家團隊領導的一項題為“夏季繁殖物候學對帝王蝶種群統計的影響”（Implications of summer breeding phenology on demography of monarch butterflies）的研究詳細記錄了帝王蝶（Danaus plexippus）的日期、時間、地點和數量，創建了一個數據集，精確地確定氣候變化如何影響道奇營（Camp Dodge）帝王蝶種群在21世紀的遷徙模式。這項研究是氣候變化對三種生態上重要的蝴蝶物種影響的更大規模研究的一部分，這些蝴蝶數量正在減少。該研究位于美國東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

帝王蝶（雌性）。?Kenneth Dwain Harrelson

密歇根州立大學文理學院生態學系教授兼系主任Diane M. Debinski是這篇論文的主要作者，該論文詳細介紹了她在道奇營領導的研究結果，該研究位于美國東部帝王蝶夏季繁殖范圍的核心地帶。

Debinski是該項目的四位首席研究員之一，她領導了對美國東部帝王蝶的研究，這些帝王蝶在墨西哥過冬，在落基山脈以東度過夏天。帝王蝶——包括美國西部帝王蝶，它們在加利福尼亞過冬，在落基山脈以西度過夏天——最近被提議列入美國《瀕危物種法》的受威脅物種名單。該論文的合著者包括另外三位蝴蝶生態學家：加州大學戴維斯分校的Elizabeth Crone、佐治亞大學的Sonia Altizer 和愛荷華州立大學的Norah Warchola。

Debinski表示，她的團隊希望發現環境變化和氣候變化正在影響道奇營（Camp Dodge）帝王蝶種群重要事件的物候（時間），包括到達和離開的日期以及它們在野外夏季數量高峰的時間。

同樣，該團隊研究了道奇營帝王蝶的寄主植物——乳草（milkweed）的物候變化，雌性帝王蝶在乳草中產卵，乳草也是道營地帝王蝶毛蟲的主要食物來源。研究人員想知道乳草的物候變化是否與蝴蝶的變化同時發生。

該研究的實地部分于2020年完成。帝王蝶卵被錯開間隔放置在乳草植物上，以評估帝王蝶春季到達時間的變化（如果存在）是否影響幼蟲的發育。一組被放置在比帝王蝶歷史記錄到達日期早兩周的位置，另一組被放置在預計到達日期的位置，第三組被放置在比平時晚兩周的位置。

帝王蝶幼蟲。?Rhododendrites，CC BY 4.0

隨著時間的推移，乳草標本的采集時間越來越晚，這表明乳草開花時間越來越長，帝王蝶成年后在野外停留的時間也越來越長，這實際上預示著一種變化。其代價可能包括昆蟲更長時間地接觸捕食者或寄生蟲，或者形成生態學家所說的“發育陷阱”。例如，卵可能產得太晚，以至于無法發育成成蟲，或者成蟲可能在條件不再適合秋季遷徙時從蛹中出來。

雖然實地調查顯示，帝王蝶的到達時間在2003年至2019年之間沒有變化，但實驗表明，這種變化代價高昂。在道奇營實驗中，當孵化時間與自然帝王蝶的時間相匹配時，早期幼蟲的存活率較高，而當卵孵化時間錯配，即物候錯配（Phenological Mismatch）——提前兩周時，存活率最低。這一發現可能與美國東部山脈其他地區的帝王蝶種群有關，特別是如果它們所依賴的乳草物種正在經歷與乳草不同的物候變化。

發生物候錯配時，不同物種的物候變化速度不一致，可能導致生態關系的破壞。例如：植物開花時間提前，但傳粉昆蟲的活動時間未相應調整，導致傳粉效率下降。鳥類遷徙時間與食物資源（如昆蟲）的高峰期不匹配，影響鳥類繁殖成功率。

該研究還顯示，道奇營的帝王蝶種群增長在2003年至2019年間下降——這一發現與美國魚類和野生動物管理局的統計數據一致，該數據顯示過去幾十年帝王蝶種群數量顯著下降。

關于物候學的討論通常不包括遷徙蝴蝶，因為它們會經歷多個地方的氣候。研究表明，即使是遷徙物種也會表現出物候學的變化。我們掌握的物候學、種群規模和種群增長率信息越多，我們就越能保護帝王蝶和許多其他值得保護的物種。

（注：本文僅代表資訊，供讀者參考，不代表平臺觀點。）

編譯 | Daisy

編輯 | YJ
排版 | 綠葉

參考資料略

來源: 海洋與濕地