Растенията синхронизират фенологичното си развитие с климатичните промени 

Още от най-дълбока древност, много преди инструменталното измерване на температурата, хората са отбелязвали и записвали важни моменти от развитието на природата и растенията – като цъфтежа на вишните, узряването и прибирането на лозята, стопяването на снежната покривка, оцветяването на листата. Данните оформят календар на природата на дадено място, който поради цикличния характер на времето, носи ценна информация. Този календар има и съществено практическо значение за основните земеделски дейности, за развитието на пчеларството и е свързан и с определени културни прояви. Тази публикация отваря прозореца към науката фенология и историята на организираните фенологични наблюдения, връзките между температурата и фазовото развитие на растенията и търси отговор на въпроса дали в резултат на климатичните изменения се променят сезоните и вегетационният период на растенията.

За същността и историята на фенологичните наблюдения

Понятието фенология е с гръцки произход и буквално означава “наука за явленията”. Нейната цел е да изследва видимите промени в живата и неживата природа, произтичащи от сезонния ход на времето през една година или вегетационен период. Задачите ѝ са свързани със съставяне на точен календар на времето и настъпването на отделните фенофази – както на диворастящите, така и на културните растения, сроковете на обичайните земеделски дейности, появата на характерни насекоми, животни и птици. Много от тези прояви ние популярно наричаме „предвестници“ или маркери на сезоните – като например, цъфтежа на кокичето,  на жълтия минзухар, на обикновения конски кестен, пристигането и отлитането на щъркелите и лястовиците, узряването на плодовете, обагрянето на листата на дърветата и т.н. Всички тези маркери на сезоните са ясен сигнал за устойчив преход на температурата на въздуха над определени прагове, както и за начало, край и продължителност на сезоните. Тези “предвестници” представляват интерес за хората още от древни времена и са средство за безинструментално измерване на температурата на въздуха.

В миналото усилията на отделни лица, пък и единични записи, са станали причина да се търси методическо организиране на наблюденията и обособяване на фенологични мрежи с общи обекти на изследване на различно място и време. Бащата на екологията – Карл Линей (1707 – 1778 г.), насочва вниманието към системния, а не хаотичен характер на наблюденията. Доста по-късно белгийският учен Кетле (1796 – 1874 г.) предлага план на наблюдение, който ще допринесе за сравнение на видовете в отделни райони. Съставен е списък със 174 растения, 40 птици, 10 насекоми, като са организирани и 80 наблюдателни пункта.

Свързани с метеорологията, фенологичните наблюдения имат за цели: 

• характеристика на биологично-локалния климат; 
• оценка на въздействие на отделните климатични фактори; 
• определяне на критични периоди в развитието им;
• прецизиране появата на основни болести и неприятели.

Основна задача на фенологията е организирането на биологичен анализ на климата и сравнение между отделните области. 

У нас организирането на фенологичните наблюдения следва редовните метеорологични измервания. Съставен е единен списък за наблюдение в съответствие с международните програми и е организирана доброволна и щатна наблюдателна фенологична и агрометеорологична мрежа за наблюдение в цялата страна. През 1936 г. Киров и Калчев издават Флористичен календар на София  и Календар на цъфтежа на кайсията в България с изофени на база на наблюдения за периода 1901 – 1910 г. След 1950 г. се формира постоянна мрежа от горски метеорологични станции, които дават ценна информация за фенологичното развитие на основни видове като люляк, обикновен бук, псевдоакация, посочват (Славов и Казанджиев, 2004).

Фитофенологични сезони и основни фази на развитие

Фитоклиматичните сезони и вегетационният период се свързват с преминаване на температурата на въздуха над 0,0˚С, 5˚С, 10˚С и 15˚С. Фитоклиматичните сезони зима, пролет, лято и есен се различават от астрономическите и не са еднакви дори в едни и същи климатични райони и области на страната. Тяхната продължителност, начало и край силно зависят от атмосферната циркулация, релефа и от локалните особености. 

Фитоклиматичният сезон пролет е определен от температурния интервал 5˚C ≥ t – ср. ≤15 ˚С. Лятото заема интервала със средни температури на въздуха между 15˚C. Тук трябва да отбележим и мнението на някои климатолози, които приемат за по-реалистичен критерий за край на лятото, устойчивия преход на температурата на въздуха под 18˚С (Гълъбов, ред., 1982, География на България). Есента е в граници 15˚C ≥ t ср. ≤5˚C.  През зимата културите са в дълбок или относителен покой. В края на периода започва подготовката на площите за сеитба на студоустойчивите култури. 

През пролетта се наблюдава стопяване на снежната покривка в земеделските райони с по-ниска надморска височина. Провеждат се поетапно сеитбите на средно ранните и топлолюбиви култури. Основните фенофази, които протичат при овощните видове  в този период са: набъбване на пъпките, разпукване, поява на венечлистчета и цъфтеж. Наблюдава се цъфтеж и при пшеница, ечемик и рапица, както и начално развитие при студоустойчивите, пролетни култури.  

През летния период растенията натрупват най-голяма вегетативна биомаса и формират репродуктивни органи. Провежда се жътва при ечемика и пшеницата, сеитбата на втори култури, беритби на ранните зеленчукови култури и летните плодове.

Есенният период се характеризира с масово узряване и прибиране на реколтата, подготовка на площите и сеитба на есенниците, както и с промяна на цвета на листата на листопадните дървета.

Какво показват изследванията?

За да настъпи дадена фенофаза и растението да достигне до следващата, е необходимо набирането на определена температурна сума над биологичния минимум. Със затоплянето и засушаването на нашите географски ширини се увеличава температурният потенциал. В същото време се засилват и неблагоприятните ефекти на водния дефицит и високите температури върху фенологичното развитие на растенията. Има условия за изтегляне на фенологичното развитие напред, съобразно промяната при фитофенологичните сезони, както и за скъсяване на междуфазните периоди. 

Някои изследвания (Александров, В. Климатични промени, 2010) посочват изменение във вегетационния период в рамките на 7 – 14 дни. Към настоящия момент началото на пролетта започва в много от станциите в Горнотракийската низина в периода преди 15 март, а в Южното Черноморие и Югоизточна България – преди 5 март. В Западна България този период е между 25 март и 5 април, като датите зависят и от метода на изчисляване (Mотева, Славов, 2007). 

Пролетта в района на Пловдив е ранна, топла и продължава средно 66 дни. Лятото е горещо с продължителност 172 дни, а есента – топла и кратка (43 дни) фигури 1, 2 и 3.

^{Фигура 1: Начало и край  на пролетта в района на Пловдив 1900 – 2015 г. в юлиански дни.}

^{Фигура 2: Начало и край на лятото в района на Пловдив 1900 – 2015 г.в юлиански дни.}

^{Фигура 3: Начало и край на есента в района на Пловдив 1900 – 2015 г. в юлиански дни.}

Може да се направи заключение, че след 1990 г. пролетта започва по рано, а есента – по късно.

През 2021 г. отклонението от нормата на средномесечната температура за януари варира между 1,4 ˚C и 5,5 ˚C (Фигура 4) Господинов, И. ред. (2021). 

^{Фиг. 4: Справка за средна месечна температура януари 2021 г. Изт. Господинов, И. ред. (2021)}

През 2021 г. устойчивият преход през 5˚C в отделни райони е изтеглен много рано – месец преди средните дати. След необичайно топлия януари – в някои станции на Южното Черноморие със средна температура до 6,8˚С, и с топлия февруари тази година, се наблюдава скъсяване на интервалите между цъфтежа на отделните диворастящи видове. Много от тях – като минзухар, теменуга, глухарче, се застъпват в цъфтежа си. Времето провокира по-ранен цъфтеж при бадемите, кайсиите, черешите и ябълките. Последвалият хладен април значително забавя фенологичния ход, но тъй като процесът е необратим, на места, където отрицателните радиационно-минимални и минимални температури падат под критичните, се създават условия за повреди на цветовете. 

Емпиричните съотношения между сумите на отрицателните температури, измерени в периода от трайни преходи на температури под t av. ≤0,0˚C и броя на дните при овощни видове, са представени от (Казанджиев, Средкова, 2010). Същите автори са установили и висока връзка между датата на трайни преходи на температури над 10˚C към узряването на плодовете и броя дни с температура над 10 ˚C през активния вегетационен период. 

В различните райони на света също са регистрирани фенологични аномалии при растителни видове.

Съзерцанието на цъфналите вишни в Япония се нарича “hanami” или  „разглеждане на цветя“. Тези културни прояви на открито са внимателно планирани през вековете, тъй като сезонът на черешовия цвят трае няколко седмици. От събраните данни за цъфтежа на вишните в Киото – от 812 години насам, е установено, че 26 март 2021 г. е най-ранната дата на настъпване на фазата. Този факт е свързан с метеорологичните условия през първите месеци на 2021 г.  Съобщава се, че това е десет дни преди средната дата за 30-годишен период. Дългите редици от данни от 1800 г. позволяват на учените да заключат, че масовият цъфтеж се измества от средата към началото на месеца.

По-ранното фенологично развитие на цвекло, рапица, лозя и овошки във Франция през първите месеци на 2021 г., както и последвалото понижение на температурите под критичните, са причини за съществени щети. Измерените нощни температури в Шабли, както и в района на Бордо, са близки до минус 6 ˚С. Предвид топлия период преди това и избързването във фенологичното развитие, щетите са значителни. Наблюденията в района, свързани с узряването на гроздето и прибирането му, показват тенденция към изместване към по-ранна дата  – първата седмица на септември, спрямо последната за месеца.

Информацията доказва, че растенията синхронизират фенологичното си развитие с тенденциите на климатичните изменения. Затоплянето е причина и за промяната в продължителността на фазата – колкото е по-топло и сухо, толкова междуфазният период и продължителността на фазата са по-кратки. Затоплянето се отразява върху фенологичния календар, агротехническите срокове и появата на болести и неприятели по растенията. Има основания за твърдението, че по-устойчивите видове растения и животни могат да изместят някои по-малко адаптивни и да повлияят върху биоразнообразието в отделни райони на света. Нарастващите екстремални явления с метеорологичен произход в последните години увеличават уязвимостта на естествените системи и устойчивостта  на добивите при земеделските култури. Всичко това е сериозен аргумент в полза на прецизните фенологични наблюдения и в последно време привлича научния интерес и върви паралелно с изследванията, свързани с климатичните промени и времето.

В публикацията са използвани материали от:

1. Александров, В. (2010). Климатични промени. НИМХ – БАН, София
2. Гълъбов, ред., (1982). География на България
3. Господинов И. ред. (2021). Месечен хидро-метеорологичен бюлетин януари 2021, НИМХ 
4. Киров К, Р Калчева. (1936). Флористичен календар на София и цъфтеж на кайсията в България. Земеделска метеорология, 36, 33–47
5. Kazandjiev V., P. Sredkova. (2010). Phenological development of Cherry (Prunus avium L.) and Peach (Persica Vulgaris Mill.) trees in dependence of thermal conditions in Bulgaria, BJMH v.15/4, 73-79
6. Slavov N, Kazandjiev V. (2004). Climatic Factors Variability and Their Impact on the Development of Common Locust (Robinia pseudoacacia L.) Forest Trees in Bulgaria
7. Славов Н, Мотева, М. (2007). Фитоклиматична оценка на сроковете на преходите през характерни температурни граници. Наука за гората, София, 2/5-19
8. http://agroplovdiv.bg/
9. https://livejapan.com/en/article-a0001033/

Източник: Екстремалните метеорологични явления увеличават уязвимостта на земеделските култури, Климатека

Авторът Надежда Шопова е асистент в секция Климат в „Института за изследвания на климата, атмосферата и водите“ към Българската академия на науките (ИИКАВ при БАН). По образование е инж. агроном със специалност Лозаро-градинарство, завършила Аграрния университет в Пловдив. Има интереси в областта на биометеорологията и биометеорологичния мониторинг, агрометеорология и агроклиматология, адаптация на земеделието към климатичните колебания и изменения.

Още по темата

03/07/2021

Земята

Зелената сделка и усилията на ЕС за декарбонизация на икономиката през последните десетилетия

08/06/2021

Земята

Защо горещите вълни са „тихият убиец“? – Част 1

20/05/2021

Земята

В момента 1/3 от храната, която произвеждаме, или се губи, или се изхвърля

19/05/2021

Земята

Диазотният оксид – парниковият газ, за който никой не говори