Canada
November 6, 2017
Early flowering, early fruiting: Anecdotal evidence of climate change is popping up as quickly as spring crocuses, but is it coincidence or confirmation that plants’ timing is shifting in response to warming temperatures?
Scientists have had few tools to piece together disparate, anecdotal data into a collective, bigger picture. Now, however, McGill University biologist Jonathan Davies and colleagues have produced a statistical estimator that extracts meaningful measures of phenological change – that is, the time a plant first leafs-out, flowers or sets fruit – from data collected by current and ancestral citizen scientists (Henry David Thoreau among the latter cohort), and along a continuous record from herbaria collections stretching more than two centuries into the past. Their findings appear in the Nov. 6, 2017, online edition of Nature Ecology & Evolution.
“Plant phenology provides a powerful symbol of how climate change is impacting our environment, and these changes can be observed both in nature and in the crops we plant and grow to feed ourselves,” Davies says. “Because we have short memories, it is difficult, however, to determine whether the changes we observe today are unusual or if they simply represent natural variation from year to year.”
Using new statistical techniques, the researchers show how it is possible to estimate, from dried plants housed in herbaria, when a flower first bloomed. “Plants in herbaria number in the millions, but they are often hidden from view,” Davies says. “Our work shows how these dusty specimens can provide new insights into how human activities have altered today’s climate, by contrasting the time a flower bloomed in the past to observation in the present day.”
Utah State University scientist Will Pearse, lead author of the paper, says that “using this estimator, we can place modern observations within the context of a vast wealth of historical data.” Pearse, a former postdoctoral fellow at McGill, says the new technique also unleashes the power and emphasizes the value of citizen science.
The paper is co-authored by Charles Davis, Harvard University; David Inouye, University of Maryland and Colorado’s Rocky Mountain Biological Laboratory; and Richard Primack, Boston University.
Support for the research was provided by Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, the Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, the National Science Foundation and the USA National Phenology Network .
“A statistical estimator for determining the limits of contemporary and historic phenology,” Pearse, William D., Charles C. Davis, David W. Inouye, Richard B. Primack and T. Jonathan Davies. Nature Ecology & Evolution. 06 Nov 2017.
DOI: 10.1038/s41559-017-0350-0
Les effets du changement climatique sur les plantes confirmés par un outil statistique - Un estimateur statistique permet de recourir à des herbiers afin de comparer les dates de floraison passées et actuelles de certaines plantes
Floraison précoce, fructification hâtive : les preuves anecdotiques témoignant du changement climatique se multiplient aussi rapidement que poussent les crocus au printemps, mais s’agit-il de simples coïncidences ou de phénomènes confirmant que le calendrier des événements du cycle de vie des plantes est perturbé en raison du réchauffement climatique?
Les scientifiques disposaient jusqu’ici de peu d’outils leur permettant de colliger des données disparates et anecdotiques pour les replacer dans un contexte plus large. Cependant, Jonathan Davies, biologiste à l’Université McGill, et ses collègues, ont conçu un estimateur statistique qui extrait certains paramètres significatifs des changements phénologiques – plus précisément le moment de la première feuillaison, floraison ou fructification d’une plante – à partir de données recueillies par des scientifiques citoyens d’aujourd’hui ou du passé (dont Henry David Thoreau dans la dernière cohorte) ainsi que de données provenant de collections d’herbiers vieilles de plus de deux cents ans. Les résultats de ces travaux ont été publiés le 6 novembre 2017 dans l’édition en ligne de la revue Nature Ecology & Evolution.
« La phénologie végétale témoigne éloquemment des effets du changement climatique sur l’environnement, effets observables à la fois dans la nature et dans les plantes que nous cultivons pour nous nourrir », affirme Jonathan Davies. « Comme la mémoire nous joue souvent des tours, il est difficile de savoir si les changements observés aujourd’hui sont inhabituels ou s’ils représentent simplement des variations naturelles qui se produisent d’année en année. »
À l’aide de nouvelles techniques statistiques, les chercheurs ont montré qu’il était possible d’estimer, à partir de plantes séchées conservées dans des herbiers, le moment de la première floraison d’une plante. « Des millions de plantes sont conservées dans des herbiers, mais on oublie souvent qu’elles existent », affirme Jonathan Davies. « Nos travaux montrent que ces spécimens poussiéreux peuvent nous aider à mieux comprendre les conséquences de l’activité humaine sur le climat, en comparant les données dont nous disposons sur les dates de floraison de certaines plantes il y a longtemps et nos observations plus récentes. »
Selon Will Pearse, scientifique à l’Université d’État de l’Utah et auteur principal de l’article, « à l’aide de notre estimateur, nous pouvons replacer nos observations plus récentes dans le contexte d’un vaste corpus de données historiques ». Le chercheur, ancien boursier postdoctoral à l’Université McGill, estime également que cette nouvelle technique permettra de donner toute sa mesure à la science citoyenne et d’en démontrer l’utilité.
L’article est cosigné par Charles Davis, de l’Université Harvard; David Inouye, de l’Université du Maryland et du Laboratoire de biologie Rocky Mountain du Colorado; et Richard Primack, de l’Université de Boston.
Ces travaux ont été financés par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies, la National Science Foundation et le National Phenology Network des États-Unis.
L’article « A statistical estimator for determining the limits of contemporary and historic phenology », par William D. Pearse, Charles C. Davis, David W. Inouye, Richard B. Primack et T. Jonathan Davies a été publié dans la revue Nature Ecology & Evolution le 6 novembre 2017.
DOI : 10.1038/s41559-017-0350-0
Topics
Species
