本文最初发表于 MIT Press Reader。
2023年冬季和春季，美国东部大部分地区气温异常温暖，导致春季生物活动比往常早得多。新闻媒体注意到了这一点，数十家媒体争相报道了 几十年来最早的春天、过早开始的过敏季节，以及大西洋中部地区标志性樱花树的提前开花。甚至《周六夜现场》也对此进行了调侃，在一期 开场短剧 中，还出现了天气晴好时出现在中央公园的刻板人物的早期踪影。
当时已是四月中旬，纽约市的温度 已达到90华氏度（约32摄氏度），比往年早了三个月。物候（指季节性活动的 timing）方面最明显的变化大多发生在春季。虽然我们可能喜欢摆脱笨重的冬装，但气候条件的变化和渐进的早春条件给动植物都带来了挑战，其连锁反应会波及整个生态系统，并延伸到人类。
春季活动变化最大的地区在亚洲，其次是欧洲，尽管我们能获得的关于南半球的信息有限，这阻碍了我们对此的自信判断。在这几个大陆上，自20世纪80年代初以来，常见乔木的展叶时间 提前了9到15天。美国展叶时间的变化不那么显著；自20世纪80年代初以来，春季展叶大约提前了一周。
一个极好的例子说明了温带生态系统（如欧洲和美国）的乔木落叶树和林下草本植物如何调整了自工业化前以来的春季活动时间，这源于纽约。在19世纪初，纽约州各地的中学教师会定期记录他们观察到的气象条件以及动植物活动的时间。他们一直持续这项工作直到内战。这些数据沉睡多年，几乎被遗忘在尘封的档案中，直到2014年，Farmscape Ecology Program（农田生态项目）的联合创始人Conrad Vispo博士在霍桑谷（Hawthorne Valley）发现了它们。Vispo博士立即开始数字化这些旧数据，意识到这些历史记录是一座金矿。但他同时也认识到，没有现代背景，它们的研究价值有限。
于是，他搜索了“纽约物候”的在线信息，发现了纽约物候项目（New York Phenology Project），这是由Kerissa Fuccillo Battle博士于2012年启动的一项全州范围的物候监测项目。两位科学家惊讶地发现这两个项目竟然如此相似。 他们当即开始合作。当对这两个数据集进行比较时，结果令人震惊。郁金香树现在开花比19世纪早27天，而对濒危帝王蝶至关重要的普通马利筋，现在开花比以前早13天。总的来说，研究中的植物比19世纪初展叶早19天。
尽管纽约研究的结果令人印象深刻，但这并非首创。数十项研究表明，美国温带森林的春季动植物活动发生了显著变化。在西弗吉尼亚州，两种春季野花——齿叶碎米荠和黄马蹄莲——现在 比100年前大约早开花六天。在纽约莫洪克，山茱萸、血根草和马蹄莲现在 比20世纪30年代早开花一周多。在马萨诸塞州康科德，黄酢浆草现在 比150年前早开花32天。这种模式也延伸到了欧洲。在瑞士，自19世纪初以来，七叶树的展叶时间提前了11天，而在过去的130年里，樱花树 的开花时间提前了30天。
但并非所有植物都提前了春季活动。有些植物表现出相反的反应，推迟了春季活动。例如，在北达科他州，紫花荚蒾、光滑盐肤木和黑核桃现在 比20世纪上半叶大约晚开花10天。许多其他物种似乎不太在意气候变化，仍然像几十年前一样进行春季活动。这在南半球尤其明显。在一项关于澳大利亚和新西兰的综合研究中，约70%的物种 未显示出物候变化的迹象。
全球数百项植物物候研究开始出现一些概括性的结论。一般来说，春季活动最早的植物，其活动时间的改变幅度最大。此外，一年生植物（在一个自然年内完成从发芽到产生成熟果实或种子的整个生命周期）的生长提前通常比寿命更长的植物要明显。
此外，风媒传粉植物的展叶和开花时间变化比昆虫传粉植物更大。风媒植物产生大量细小轻盈的花粉粒，可以随气流从一株植物传播到另一株。这些植物是导致季节性过敏的原因，因为它们产生的小花粉粒足够小，我们可以吸入肺部。
相比之下，昆虫传粉植物的花粉粒相对较大，而且通常粘稠或有尖刺，这使得它们能够附着在前来吸食花蜜的昆虫身上。风媒传粉植物的提前开花趋势对我们这些受季节性过敏困扰的人来说不是好消息；这意味着过敏季节提前了！外来入侵植物的活动提前幅度通常比本地物种更大。最后，高海拔和高纬度地区的植物的物候变化幅度常常大于低海拔和低纬度地区的植物。
对我们许多人来说，秋天是最喜欢的季节，带来了凉爽、清爽的日子，灿烂的金色、深红色和橙色叶子，以及各种南瓜香料口味的食品。然而，在全球范围内，标志着我们秋季体验的自然事件，如叶色变化和落叶，也在发生变化。
总的来说，秋季事件比过去几十年推迟了，尽管秋季的变化模式不像春季那样清晰或强烈。秋季物候期——如叶色变化和落叶等生命周期阶段——似乎不仅受到气温（夏末气温开始下降时开始），还受到日照长度和可用水分的影响。
通常情况下，当气温升高时，叶片衰老——叶片中负责叶子绿色的叶绿素分解——就会延迟。此外，叶片中原本存在但被绿色掩盖的明亮黄色和橙色显现，以及某些叶片中产生鲜艳红色的花青素的产生，都会延迟。然而，仲夏的干旱会导致叶色变化提前，甚至导致叶片在没有任何颜色变化的情况下脱落。但果实成熟的情况则相反。与展叶和开花类似，由于气温升高，果实成熟通常比过去提前。
为什么你应该关心？
超市里的变化
农作物损失是我们体验物候变化最直接的方式之一。农作物的成功取决于许多因素，包括日温度、降雨量、极端天气事件以及传粉者、害虫和疾病的存在，所有这些因素都是农民跟踪并用于指导短期决策的。
近几十年来，随着气候条件快速变化，农民不得不适应。在世界许多地方，农民正在提前播种。同样，在许多地方，随着植物成熟速度加快，他们也在提前收获。例如，法国北部的一些酿酒葡萄品种现在比仅40年前提前四周收获。枫糖浆的关键成分——糖枫的树液流动——近年来也 明显提前。随着持续变暖，预计到本世纪末，树液流动将提前整整一个月，这将极大地影响收获时间和糖枫的适宜生长区域。
同样在印度，近年来藏红花的开花期已大大缩短。藏红花“线”（因其为菜肴和饮料带来的风味和浓郁色彩而备受珍视）实际上是藏红花番红花的花的雌性生殖部分。在印度的一些地区，藏红花在温度过高不利于其发育时开花。这导致了高比例的花朵死亡，没有花朵，就没有藏红花。2013年至2017年间，克什米尔的藏红花产量 下降了90%。因此，许多藏红花农民正在将种植地转移到海拔更高、气温更凉爽的地区。
美国东北部是主要的柑橘生产区，南部各州也是如此。随着这些地区气温的升高，展叶和花芽发育以及春季最后一次霜冻都提前了。然而，在许多地方，最后一次霜冻的日期并未像植物活动那样提前。因此，嫩的植物组织更容易受到霜冻损害的风险。许多我们喜爱的水果（包括蓝莓、苹果和樱桃）的植物，会在早春开花，有时甚至在叶芽萌发之前。一旦花芽开始开放，它们就会对低温敏感。
与藏红花一样，如果花芽被霜冻杀死，就没有水果。因此，预计在未来几十年里，物候提前会加剧霜冻损害的风险。到本世纪末，美国春季生物活动的发起预计将 提前多达三周。一组预测表明，到21世纪中叶，我们可能会遇到近三分之一的年份出现早春暖冬，随后是破坏性的冰冻事件。欧洲和亚洲也预测会出现类似情况，未来几十年里，欧洲和亚洲多达三分之一的森林可能面临霜冻损害的威胁。
更长的生长季节和你的健康
啊嚏！擤鼻涕。你是否觉得你的过敏最近加重了？我感觉确实如此。如果你回答“是”，那么你没有错。自1990年以来，美国的播粉季节延长了20多天，而风媒植物产生的播粉量 增加了约20%。为什么会发生这种情况？我们现在经历的高大气层二氧化碳浓度和全球气温升高，实际上是植物的“施肥”，使它们能够比过去生长得更大，产生更多的花粉。这对受季节性过敏困扰的人来说，后果是真实的。
在亚特兰大执业40多年的过敏症专家Stanley Fineman博士最近表示，过去，他会指导他的病人从圣帕特里克节（3月17日）开始使用过敏药物，以应对即将到来的空气中播粉量的激增。然而，由于生长季节——以及随之而来的播粉量——现在开始得早得多，他已经改变了他的建议，改为在情人节（2月14日）开始用药，足足提前了一个月。
变化的气候条件也使许多传播疾病的昆虫受益。更温和的冬季和更长的生长季节，促使携带莱姆病和其他病原体的蜱虫以及携带登革热、西尼罗河病毒、疟疾和多种脑炎的蚊子更早出现和更晚活动。更长的昆虫活动季节增加了人类暴露于这些疾病传播媒介的时间。水传播疾病也是如此：更温暖的淡水和海水促进了有害藻类、细菌、病毒和寄生虫的生长，同样也延长了暴露的可能性。
2023年12月中旬，我的朋友兼同事Jorge Santiago-Blay博士发给我在美国宾夕法尼亚州约克镇宾夕法尼亚州立大学校园里，樱花树盛开的照片。他虽然对这美丽的景象表示赞赏，但这一现象也引发了他的困惑和迷失，因为通常情况下，宾夕法尼亚州东部这个时候都会受到严寒和冰雪的侵袭——这对于娇嫩的樱花来说，几乎不是有利的条件。
随着地球气候的变异性和变化日益加剧，我们将更有可能频繁地经历像这样“怪异”的物候事件，其影响不仅限于表现出反季节活动的物种，还包括我们的健康、文化、饮食和心理状态。物候变化，虽然看似无害，但以多种清晰而切实的方式影响着我们的生活。
