Arctic plant phenology and abundance. Understanding temperature-sensitivity and warming impacts
Abstract
The Arctic is warming four times faster than the global average, driving major changes in tundra
ecosystems. One key response is shifts in plant phenology, the timing of life events like flowering.
These shifts can cause trophic mismatches, affecting insects, birds, mammals, and human societies.
Plants that adjust their phenology with warming are considered temperature sensitive.
Understanding plant phenology is key to predicting how tundra vegetation may change in the
future. With this in mind, our study aims to understand the relationship between temperature
sensitivity of plant phenology and abundance change, both experimentally and over time with
natural warming. We used an experimental setup in Greenland, Disko Island, with warming
chambers (open top chambers, OTC), creating a 1.5–3°C warmer and more humid environment,
and monitored plant phenology in both OTCs and control plots. Previously recorded abundance
data from the same site was used to see how experimental warming affected abundance, along with
a 30-years old dataset to explore changes over time with natural climate warming. Our results
showed that flowering time advanced with warming, indicating that most species were temperature
sensitive. Betula nana and Bistorta vivipara were most sensitive, flowering 7 and 15 days earlier,
respectively, under experimental warming. We found no strong overall trend of increased
abundance under experimental warming; over time the trend was more positive but still modest. B.
nana consistently increased under both experimental and natural warming, while B. vivipara
showed a continuous decline. Overall, we found that temperature sensitivity alone did not predict
abundance changes. This suggests that other environmental factors (e.g. microclimate variation,
soil conditions, and species interactions) likely play important roles. Our study also highlights
species-specific responses, with shrubs like B. nana would likely expand, while species like B.
vivipara may struggle in a warmer Arctic.
Degree
Student essay
Other description
Arktis värms upp fyra gånger snabbare än det globala snittet, vilket driver stora förändringar i
ekosystemen. En viktig aspekt till att förstå hur vegetationen förändras är att studeras växters
fenologi, alltså tidpunkter för årliga livscykelhändelser, som blomning. Forskning visar att arktiska
växter är känsliga för temperaturförändringar och ofta tidigarelägger blomningen, något som kan
leda till stora trofiska konsekvenser för både miljö och människa. Att förstå detta samband är
avgörande för att förutsäga hur tundravegetationen kan förändras i framtiden. Syftet med denna
studie är att förstå relationen mellan temperaturkänsligheten hos växters fenologi och
utbredningsförändringar, både genom experimentell uppvärmning och naturlig uppvärmning över
tid. För att undersöka detta användes små växthus-linkande konstruktioner med öppet tak kallade
”Open-top chambers, OTC”, som skapade ett 1,5–3°C varmare klimat. Experimentet genomfördes
på Grönland, ön Disko, där blomningstid observerades både i OTC:er och kontrollplatser. För att
undersöka hur växtutbredningen förändras med värme användes tidigare insamlad data från
platsen, samt även ett data-set med mer än 30-års övervakning för att analysera förändringar över
tid av naturlig uppvärmning. Resultaten visade att blomning generellt tidigarelades vid
experimentell uppvärmning, vilket tyder på att de flesta arter var temperaturkänsliga. Betula nana
och Bistorta vivipara var mest känsliga och blommande 7 respektive 15 dagar tidigare under
uppvärmning. Vi såg ingen stark övergripande ökning i utbredning vid uppvärmning, över tid såg
vi en tydligare tendens till ökad växtutbredning dock ändå måttlig. Studien kunde inte påvisa något
övergripande samband mellan temperaturkänslighet hos växters fenologi och
utbredningsförändringar, vilket antyder att andra klimatfaktorer som inte omfattas av studien har
större inverkan på växtutbredning än temperatur-känslighet. Denna studie upplyser även att det
finns artspecefika responser där bland annat buskar som B. nana högst troligt kommer att expandera
i Arktis medan örtväxter som B.vivipara kommer att få det tuffare i ett varmare Arktis.
Date
2025-07-01Author
Landgren, Malin
Keywords
Plant phenology, temperature-sensitive, warming experiment, OTC, abundance change & Disko Island.
Language
eng