По мере того, как изменение климата ускоряется, регистрация сдвигов во времени цветения растений имеет решающее значение для понимания того, как изменения климата повлияют на взаимодействие экосистем. В настоящее время, когда исследователи реконструируют историческое время цветения с использованием высушенных образцов гербария, они оценивают время первого или пикового цветения, используя день года (DOY) сбора растений в качестве прокси. Поскольку гербарные образцы собираются на разных стадиях цветения и плодоношения (называемых «фенологическими» стадиями), эта практика использования дня сбора создает шаткие данные, которые ограничивают нашу способность оценивать, как экосистемы будут реагировать на изменение климата.
В исследовании, представленном в недавнем выпуске Applications in Plant Sciences, Натали Лав, магистр наук, и ее коллеги разработали новую количественную меру фенологического статуса, называемую «фенологическим индексом», для улучшения оценки стадии развития гербарных образцов.. В своей статье команда представляет протокол для получения фенологического индекса гербарных образцов автоматическим способом с использованием бесплатного программного пакета ImageJ.
«Образцы гербария можно собирать на самых разных фенологических стадиях, от всех бутонов до всех плодов, поэтому предположение о том, что образцы собираются в день первого цветения или пика цветения, неверно», - сказала Лав. автор-корреспондент рукописи и доктор философии. студент Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. «Это может быть особенно проблематично, если модели, построенные с использованием этих наборов данных, будут использоваться для прогнозирования дня года наступления конкретной предполагаемой фенофазы, что является одной из конечных целей изучения фенологии."
«Наш метод позволяет исследователям предсказывать день года наступления определенной фенофазы (например, пикового цветения), а не предполагать, что DOY эквивалентен пиковому цветению или дню первого цветения», - сказал Любовь. Ее команда проверила свой новый подход на Streptanthus tortuosus, маленьком растении из семейства горчичных, произрастающем в горах Калифорнии. Они обнаружили, что включение показателей фенологического индекса в климатические модели изменило их результаты. «Использование нашей модели фактически предсказывает более высокую степень фенологического прогресса в ответ на изменение климата», - сказал Лав.
Фенологический индекс и связанные с ним протоколы внедряются одновременно с проектом по оцифровке миллионов образцов калифорнийского гербария под названием «Захват цветов Калифорнии». «Перед завершением этой масштабной работы мы хотели предоставить фенологическому исследовательскому сообществу новые и улучшенные методы для анализа миллионов дополнительных изображений образцов, которые вскоре будут доступны исследователям», - сказал Лав.
Представляемые здесь инструменты помогут разобраться в этой сокровищнице данных и дадут исследователям-фенологам далеко за пределами Калифорнии показатели, необходимые для прогнозирования реакции экологии на меняющийся мир.