全球气候变化已经改变了陆地生态系统的结构和功能，导致生物多样性、群落结构以及季节性活动模式发生了显著变化。尤其，气候变化已经改变了植物和动物每年重复的生命阶段（如植物的开花和落叶，动物的春季迁徙和繁殖）的时间，这些变化可能导致不同营养级间的物候不同步，从而影响生态系统的稳定性和功能。
研究人员汇编并分析了一个包含近五十万条时间序列数据的全球陆地物候观测数据库，涵盖了植物和动物的数据。他们比较了植物和动物在每个地理网格内的物候期趋势，计算了各物种的趋势估计值和样本量分布，以评估不同物候事件的时间趋势。为了排除空间自相关的影响，研究者还在0.5° × 0.5°的网格尺度上估算了全球物候变化的整体趋势。此外，还使用回归模型分析了早期物候事件对后期事件的延续效应，以及气候因子在两个事件间期的作用。
分析表明，从1981年到2020年，植物和动物的物候不同步现象日益严重，特别是对于植物来说，晚季物候期比动物有更明显的提前。大约30%的植物物候期的时间变化可以由前一物候期的时间解释，这表明由于变暖引起的提前可以通过季节累积和传播。相比之下，动物依赖多种环境变化迹象和资源追踪策略开始它们的生命循环活动，削弱了它们跨物候期的关联，减少了变暖的影响。研究显示，鸟类、哺乳动物和两栖动物首次出现日期相对植物展叶日期延迟，而昆虫类与植物开花时间的间隔则显著延长。
图1 物候记录的全球分布
图2 植物和动物物候期的时间趋势。a,植物物候期时间趋势的总体估计和概率分布。误差条显示了基于 10年以上时间序列的四种方法估算的全球物候趋势及其95%的置信区间。趋势的概率分布基于地点-物种时间序列的结果。对于给定的物候期，颜色梯度代表根据不同长度的时间序列（≥5年、≥10年、≥20年和≥30年）估计的趋势，颜色越深表示时间序列越长。左侧的百分比表示在图中描述的变化范围内的时间序列（≥10年）的比例。n表示所分析的时间序列的总数。
图3 植物物候期间隔的变化。上部三角形显示了重叠年份植物物种水平上每对物候期的携带效应（carryover effect）与气候效应。圆圈代表迁移效应或气候效应，效应大小由圆圈的大小表示。虚圈和实圈分别代表负相关和正相关。圆圈左上方的数字表示时间序列的数量。右下角三角形中填充方格的颜色表示配对表相之间间隔缩短的样本百分比。方格中的数字表示配对表型间期趋势（d decade-1）的平均值± s.d.。渐变表示样本量较小。红框突出显示了两个相邻物候期之间的时间间隔变化和携带效应的强度。携带效应：前一物候期的提前会通过它们之间的生理联系导致后一物候期的提前。
图4 动物物候期间隔的变化。A，鸟类；b，哺乳类；c，两栖类；d，昆虫
图5 北半球动植物物候变化的差异。点的颜色表示物候期的时间趋势，条的颜色表示植物物候期之间或动物和植物物候期之间的间隔变化。灰色箭头表示动物的首次出现日期或最后出现日期相对于植物关键物候期的变化方向。虚线箭头表示动物物候期向植物物候期移动，而实线双箭头表示动物物候期远离植物物候期。植物物候期和动物物候期的日期及其间隔的相对变化是根据现有数据估算的。
未来变暖可能会增加植物和动物之间的物候不同步，进而可能扰乱营养相互作用和生态系统的稳定性。这些发现强调了气候变化对生态系统中复杂互作关系的影响。如果不加以控制，气候变化可能对生物多样性和生态服务产生负面影响。该研究为今后理解和预测未来物候变化及其生态后果提供了重要见解。
参考文献
Lang, W., Zhang, Y., Li, X. et al. Phenological divergence between plants and animals under climate change. Nat Ecol Evol (2024).
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