Strategic investments and coordination are needed for citizen science to reach its full potential.

Phenology affects nearly all aspects of ecology and evolution. Virtually all biological phenomena-from individual physiology to interspecific relationships to global nutrient fluxes-have annual cycles and are influenced by the timing of abiotic events. Recent years have seen a surge of interest in this topic, as an increasing number of studies document phenological responses to climate change. Much recent research has addressed the genetic controls on phenology, modelling techniques and ecosystem-level and evolutionary consequences of phenological change. To date, however, these efforts have tended to proceed independently. Here, we bring together some of these disparate lines of inquiry to clarify vocabulary, facilitate comparisons among habitat types and promote the integration of ideas and methodologies across different disciplines and scales. We discuss the relationship between phenology and life history, the distinction between organismal- and population-level perspectives on phenology and the influence of phenology on evolutionary processes, communities and ecosystems. Future work should focus on linking ecological and physiological aspects of phenology, understanding the demographic effects of phenological change and explicitly accounting for seasonality and phenology in forecasts of ecological and evolutionary responses to climate change.

To meet collective obligations towards biodiversity conservation and monitoring, it is essential that the world's governments and non-governmental organisations as well as the research community tap all possible sources of data and information, including new, fast-growing sources such as citizen science (CS), in which volunteers participate in some or all aspects of environmental assessments. Through compilation of a database on CS and community-based monitoring (CBM, a subset of CS) programs, we assess where contributions from CS and CBM are significant and where opportunities for growth exist. We use the Essential Biodiversity Variable framework to describe the range of biodiversity data needed to track progress towards global biodiversity targets, and we assess strengths and gaps in geographical and taxonomic coverage. Our results show that existing CS and CBM data particularly provide large-scale data on species distribution and population abundance, species traits such as phenology, and ecosystem function variables such as primary and secondary productivity. Only birds, Lepidoptera and plants are monitored at scale. Most CS schemes are found in Europe, North America, South Africa, India, and Australia. We then explore what can be learned from successful CS/CBM programs that would facilitate the scaling up of current efforts, how existing strengths in data coverage can be better exploited, and the strategies that could maximise the synergies between CS/CBM and other approaches for monitoring biodiversity, in particular from remote sensing. More and better targeted funding will be needed, if CS/CBM programs are to contribute further to international biodiversity monitoring.

Climate change has led to major changes in the phenology (the timing of seasonal activities, such as flowering) of some species but not others. The extent to which flowering-time response to temperature is shared among closely related species might have important consequences for community-wide patterns of species loss under rapid climate change. Henry David Thoreau initiated a dataset of the Concord, Massachusetts, flora that spans approximately 150 years and provides information on changes in species abundance and flowering time. When these data are analyzed in a phylogenetic context, they indicate that change in abundance is strongly correlated with flowering-time response. Species that do not respond to temperature have decreased greatly in abundance, and include among others anemones and buttercups [Ranunculaceae pro parte (p.p.)], asters and campanulas (Asterales), bluets (Rubiaceae p.p.), bladderworts (Lentibulariaceae), dogwoods (Cornaceae), lilies (Liliales), mints (Lamiaceae p.p.), orchids (Orchidaceae), roses (Rosaceae p.p.), saxifrages (Saxifragales), and violets (Malpighiales). Because flowering-time response traits are shared among closely related species, our findings suggest that climate change has affected and will likely continue to shape the phylogenetically biased pattern of species loss in Thoreau's woods.

Climate change is altering the phenology of species across the world, but what are the consequences of these phenological changes for the demography and population dynamics of species? Time-sensitive relationships, such as migration, breeding and predation, may be disrupted or altered, which may in turn alter the rates of reproduction and survival, leading some populations to decline and others to increase in abundance. However, finding evidence for disrupted relationships, or lack thereof, and their demographic effects, is difficult because the necessary detailed observational data are rare. Moreover, we do not know how sensitive species will generally be to phenological mismatches when they occur. Existing long-term studies provide preliminary data for analysing the phenology and demography of species in several locations. In many instances, though, observational protocols may need to be optimized to characterize timing-based multi-trophic interactions. As a basis for future research, we outline some of the key questions and approaches to improving our understanding of the relationships among phenology, demography and climate in a multi-trophic context. There are many challenges associated with this line of research, not the least of which is the need for detailed, long-term data on many organisms in a single system. However, we identify key questions that can be addressed with data that already exist and propose approaches that could guide future research.

EcologyVolume 89, Issue 2 p. 332-341 Special Feature—Phenology GLOBAL WARMING AND FLOWERING TIMES IN THOREAU'S CONCORD: A COMMUNITY PERSPECTIVE Abraham J. Miller-Rushing, Abraham J. Miller-Rushing Department of Biology, Boston University, 5 Cummington Street, Boston, Massachusetts 02215 USA Present address: Rocky Mountain Biological Laboratory, P.O. Box 519, Crested Butte, Colorado 81224 USA and Department of Biology, University of Maryland, College Park, Maryland, USA. E-mail: abe@rmbl.orgSearch for more papers by this authorRichard B. Primack, Richard B. Primack Department of Biology, Boston University, 5 Cummington Street, Boston, Massachusetts 02215 USASearch for more papers by this author Abraham J. Miller-Rushing, Abraham J. Miller-Rushing Department of Biology, Boston University, 5 Cummington Street, Boston, Massachusetts 02215 USA Present address: Rocky Mountain Biological Laboratory, P.O. Box 519, Crested Butte, Colorado 81224 USA and Department of Biology, University of Maryland, College Park, Maryland, USA. E-mail: abe@rmbl.orgSearch for more papers by this authorRichard B. Primack, Richard B. Primack Department of Biology, Boston University, 5 Cummington Street, Boston, Massachusetts 02215 USASearch for more papers by this author First published: 01 February 2008 https://doi.org/10.1890/07-0068.1Citations: 408 Corresponding Editor: S. Naeem. For reprints of this Special Feature, see footnote 1, p. 319. Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract As a result of climate change, many plants are now flowering measurably earlier than they did in the past. However, some species' flowering times have changed much more than others. Data at the community level can clarify the variation in flowering responses to climate change. In order to determine how North American species' flowering times respond to climate, we analyzed a series of previously unstudied records of the dates of first flowering for over 500 plant taxa in Concord, Massachusetts, USA. These records began with six years of observations by the famous naturalist Henry David Thoreau from 1852 to 1858, continued with 16 years of observations by the botanist Alfred Hosmer in 1878 and 1888–1902, and concluded with our own observations in 2004, 2005, and 2006. From 1852 through 2006, Concord warmed by 2.4°C due to global climate change and urbanization. Using a subset of 43 common species, we determined that plants are now flowering seven days earlier on average than they did in Thoreau's times. Plant flowering times were most correlated with mean temperatures in the one or two months just before flowering and were also correlated with January temperatures. Summer-flowering species showed more interannual variation in flowering time than did spring-flowering species, but the flowering times of spring-flowering species correlated more strongly to mean monthly temperatures. In many cases, such as within the genera Betula and Solidago, closely related, co-occurring species responded to climate very differently from one another. The differences in flowering responses to warming could affect relationships in plant communities as warming continues. Common St. John's wort (Hypericum perforatum) and highbush blueberry (Vaccinium corymbosum) are particularly responsive to changes in climate, are common across much of the United States, and could serve as indicators of biological responses to climate change. We discuss the need for researchers to be aware, when using data sets involving multiple observers, of how varying methodologies, sample sizes, and sampling intensities affect the results. Finally, we emphasize the importance of using historical observations, like those of Thoreau and Hosmer, as sources of long-term data and to increase public awareness of biological responses to climate change. Citing Literature Volume89, Issue2February 2008Pages 332-341 RelatedInformation

As a consequence of warming temperatures around the world, spring and autumn phenologies have been shifting, with corresponding changes in the length of the growing season. Our understanding of the spatial and interspecific variation of these changes, however, is limited. Not all species are responding similarly, and there is significant spatial variation in responses even within species. This spatial and interspecific variation complicates efforts to predict phenological responses to ongoing climate change, but must be incorporated in order to build reliable forecasts. Here, we use a long-term dataset (1953-2005) of plant phenological events in spring (flowering and leaf out) and autumn (leaf colouring and leaf fall) throughout Japan and South Korea to build forecasts that account for these sources of variability. Specifically, we used hierarchical models to incorporate the spatial variability in phenological responses to temperature to then forecast species' overall and site-specific responses to global warming. We found that for most species, spring phenology is advancing and autumn phenology is getting later, with the timing of events changing more quickly in autumn compared with the spring. Temporal trends and phenological responses to temperature in East Asia contrasted with results from comparable studies in Europe, where spring events are changing more rapidly than are autumn events. Our results emphasize the need to study multiple species at many sites to understand and forecast regional changes in phenology.

Invasive species have tremendous detrimental ecological and economic impacts. Climate change may exacerbate species invasions across communities if non-native species are better able to respond to climate changes than native species. Recent evidence indicates that species that respond to climate change by adjusting their phenology (i.e., the timing of seasonal activities, such as flowering) have historically increased in abundance. The extent to which non-native species success is similarly linked to a favorable climate change response, however, remains untested. We analyzed a dataset initiated by the conservationist Henry David Thoreau that documents the long-term phenological response of native and non-native plant species over the last 150 years from Concord, Massachusetts (USA). Our results demonstrate that non-native species, and invasive species in particular, have been far better able to respond to recent climate change by adjusting their flowering time. This demonstrates that climate change has likely played, and may continue to play, an important role in facilitating non-native species naturalization and invasion at the community level.

Phenology offers critical insights into the responses of species to climate change; shifts in species' phenologies can result in disruptions to the ecosystem processes and services upon which human livelihood depends. To better detect such shifts, scientists need long-term phenological records covering many taxa and across a broad geographic distribution. To date, phenological observation efforts across the USA have been geographically limited and have used different methods, making comparisons across sites and species difficult. To facilitate coordinated cross-site, cross-species, and geographically extensive phenological monitoring across the nation, the USA National Phenology Network has developed in situ monitoring protocols standardized across taxonomic groups and ecosystem types for terrestrial, freshwater, and marine plant and animal taxa. The protocols include elements that allow enhanced detection and description of phenological responses, including assessment of phenological "status", or the ability to track presence–absence of a particular phenophase, as well as standards for documenting the degree to which phenological activity is expressed in terms of intensity or abundance. Data collected by this method can be integrated with historical phenology data sets, enabling the development of databases for spatial and temporal assessment of changes in status and trends of disparate organisms. To build a common, spatially, and temporally extensive multi-taxa phenological data set available for a variety of research and science applications, we encourage scientists, resources managers, and others conducting ecological monitoring or research to consider utilization of these standardized protocols for tracking the seasonal activity of plants and animals.

Abstract Invasive plants threaten natural areas, yet Acadia National Park, Maine, USA has been successful in managing invasive plant populations for over three decades. However, rapid environmental change and increasing pressure from encroaching invasive plants may adversely affect the success of ongoing management. This article presents an overview of invasive plant management in Acadia National Park, highlighting lessons learned in over 30 years of active management. Acadia provides a valuable case study for other protected areas, sharing many features with protected areas globally. We offer recommendations for protected area managers in the face of rapid environmental change. Deliberate and continuous management actions by park resource staff starting in the late 1980s and expanding in the mid‐2000s have resulted in extremely low incidence of invasion within Acadia. This success has resulted from effort centred around a science‐based and adaptive approach to management, early detection, and rapid response. Strong partnerships have ensured the continuation of this work. Park staff continue to reduce invasive species populations to <1% cover, monitor managed areas to track treatment success, and re‐treat upon reinvasion. However, total eradication is rare and continued management of new and re‐invasions is expensive and challenging. Maintaining effective invasive plant management is likely to become more difficult as climate change interacts with other stressors in protected areas. Synthesis and applications : Responding to these changes requires articulating desired and realistic future conditions for resources in protected areas, then using actions such as invasive plant removal and native plant revegetation to achieve goals. Long‐term management through a flexible experimental approach is critical to successful invasive plant management. Both Western and Indigenous science are needed to inform responses to the multiple and interacting global change stressors, and management is needed to advance scientific understanding of ecosystem and species responses to change.