Seasonal variation in air temperature drives reproductive phenology of entomophilous plants in a cool-temperate mire community

Phenological responses of plants to temperature dynamics are receiving attention due to the ongoing challenge with climate change. Most previous phenological studies have focused on flowering phenology rather than fruiting phenology. However, at mid-latitudes, the air temperature periodically changes during the growing period of plants. Hence, cool temperatures early and late in the growing period may affect reproductive success through pollination and fruit-development processes. To evaluate the linkages between reproductive phenology and success, we compared the phenologies, photosynthetic capacities, and fruit-set rates among 25 species within a cooltemperate community in northern Japan. The ambient temperature during the flowering periods of individual species increased with delays in flowering-onset time, whereas the ambient temperature during fruit-development periods was highest for species which bloomed in July. Fruit-set success among species was positively correlated with the ambient temperatures during the reproductive periods and with the photosynthetic capacity. Fruit production of early blooming species was limited by cool temperatures during the flowering period, presumably because of low pollinator activity, whereas that of late-blooming species was limited by cool temperatures during the fruit-development period because of slow fruit-development (i.e., sink limitation). Thus, limiting factors of fruit production varied depending on the flowering phenology of individual species within a community. Key words: air temperature, pollen limitation, pollinator, seasonality, sink limitation. Les réponses phénologiques des plantes à la dynamique de la température font l'objet d'une attention particulière en raison des changements climatiques en cours. La plupart des études phénologiques précédentes se sont concentrées sur la phénologie de la floraison plutôt que sur la phénologie de la fructification. Toutefois, aux latitudes moyennes, la température de l'air change périodiquement pendant la période de croissance des plantes. Par conséquent, des températures fraîches au début et à la fin de la période de croissance peuvent affecter le succès de la reproduction à travers les processus de pollinisation et de développement des fruits. Afin d'évaluer les liens entre la phénologie et le succès de la reproduction, les auteurs ont comparé les phénologies, les capacités photosynthétiques et les taux de fructification de 25 espèces à l'intérieur d'une communauté tempérée froide du nord du Japon. La température ambiante pendant les périodes de floraison des espèces individuelles augmentait avec le retard de l'apparition de la floraison, tandis que la température ambiante pendant les périodes de développement des fruits était la plus élevée pour les espèces qui fleurissaient en juillet. Le succès de la fructification des différentes espèces était positivement corrélé avec les températures ambiantes pendant les périodes de reproduction et avec la capacité photosynthétique. La production de fruits des espèces à floraison précoce était limitée par les températures fraîches pendant la période de floraison, probablement en raison de la faible activité des pollinisateurs, tandis que celle des espèces à floraison tardive était limitée par les températures fraîches pendant la période de développement des fruits en raison de la lenteur du développement des fruits (c'est-à-dire la limitation du puits). Ainsi, les facteurs limitants de la production de fruits varient en fonction de la phénologie de floraison des espèces individuelles au sein d'une communauté. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : température de l'air, limitation du pollen, pollinisateur, saisonnalité, limitation du puits.
Introduction When should plants bloom and develop fruits? This issue is critical for plants to adapt to local abiotic and biotic environments, and it is one of their most important [...]