Когда Эмили Мейнеке решила выяснить, могут ли климатические изменения за последнее столетие повлиять на то, сколько насекомых поедают различные растения, Эмили Мейнеке решила обратиться прямо к источнику - к самим растениям.
Исследователь с докторской степенью, в настоящее время работающий в лаборатории профессора органической и эволюционной биологии и директора гербарии Гарвардского университета Чарльза Дэвиса, Мейнеке является ведущим автором первого в своем роде исследования, в котором использовались образцы гербария для отслеживать травоядных насекомых на протяжении более века. Исследование описано в статье от 4 сентября, опубликованной в Journal of Ecology.
Помимо Мейнеке, соавторами статьи являются Эме Классен и Натан Сандерс, сотрудники Университета Вермонта и Института окружающей среды Гунда, а также Джонатан Дэвис, доцент Университета Британской Колумбии..
Исследование показало, что образцы, собранные в начале 2000-х годов, среди четырех видов - гикори лохматого (Carya ovata), дуба болотного белого (Quercus bicolor), трилистника эффектного клеща (Desmodium canadense) и черники низкорослой дикой (Vaccinium angustifolium). были на 23% более подвержены повреждению травоядными насекомыми, чем собранные в начале 1900-х годов.
Данные также показали, что ущерб от насекомых был больше после более теплых зим и в низких широтах, сказал Мейнеке, предполагая, что более высокие температуры, вызванные изменением климата, могут быть фактором, вызывающим ущерб от насекомых.
«Подавляющая закономерность заключается в том, что среди этих четырех разных видов растений с разным жизненным циклом вред от насекомых со временем увеличивается», - сказала она.«Похоже, что в Новой Англии потепление зимой является важным фактором, вызывающим общий ущерб, наносимый травоядными насекомыми.
"Знание о том, что вред, наносимый насекомыми этим растениям, увеличивается, полезно, потому что мы могли бы разработать стратегии управления до того, как это достигнет экономического уровня", - продолжила она. «Я думаю, что это исследование - верхушка айсберга. Теперь, когда мы знаем, что эти растения наносят больше вреда, чем 100 лет назад, мы можем попытаться понять, что это на самом деле означает для растений».
Чтобы понять, растет ли растительноядность, Мейнеке и его коллеги разработали подробную систему для измерения не только наличия у образцов повреждений насекомыми, но и их степени.
«Вместо того, чтобы просто указать количество образца, которое, по нашему мнению, было удалено насекомыми, или просто сказать, есть ли у этого образца повреждения или нет, мы на самом деле хотели иметь возможность количественно их оценить», - сказал Мейнеке. «Для этого мы наложили сетку на каждый образец, затем случайным образом выбрали 5 ячеек сетки и отметили, были ли съедены листья внутри ячейки сетки, поэтому наш подход был мелкомасштабным измерением."
Одна из проблем, с которыми столкнулось исследование, по словам Мейнеке, заключалась в том, чтобы понять, какой именно ущерб образцам был нанесен насекомыми.
«Позвоночные отгрызают либо половину листа, либо весь лист», - сказала она. «Это редко встречается в образцах из гербария. Когда насекомые поедают растения до того, как их соберут, растение оставляет шрам вокруг повреждения, аналогичный человеческому шраму».
Но проблема в том, что растения также поедаются в гербариях набором травоядных, и особенно старые экземпляры, которые не были так хорошо защищены, мы должны были найти способ определить, когда образцы были уничтожены. были съедены до того, как их собрали, и этот тип рубцовой ткани встречается практически на всех видах растений, которые мы изучали».
Вооружившись этими данными, Мейнеке и его коллеги разработали модель для изучения того, как растительноядные животные изменились за более чем столетие, но столкнулись с еще одним препятствием в том, что образцы гербария не отбираются случайным образом.
«На что вы надеетесь, так это на случайную выборку из космоса, собираемую каждые несколько лет», - сказала она. «Но вместо этого у нас есть эти спорадические образцы. Один из способов справиться с этим - включить в модель как можно больше переменных, поэтому мы включили день года, когда образец был собран, широту, долготу и плотность населения». идея в том, что поскольку вы учли все эти другие переменные… это дает вам больше объяснительной силы, когда дело доходит до того, что происходит с течением времени».
В дополнение к выявлению связи между потеплением климата и растительноядностью насекомых, исследование также показало, что урбанизация может иметь противоположный эффект.
«Мы знаем, что урбанизация оказывает серьезное влияние на насекомых», - сказал Мейнеке. «Было исследование, в котором рассматривались 16 городов Европы, и было обнаружено, что распространенность повреждения насекомыми внутри городов ниже, чем за их пределами. съедены… урбанизация оказывает локализованное воздействие на вред, наносимый насекомыми. Однако в целом изменение климата в Новой Англии оказывает большее влияние.
"Что это означает для будущего, на мой взгляд, так это то, что по мере локального ускорения урбанизации это может противодействовать последствиям изменения климата в том смысле, что вы действительно можете увидеть меньше вреда от насекомых в городских центрах и вокруг них", - продолжила она. «Но в более сельских лесах вы увидите, что ущерб от насекомых со временем увеличивается».
Хотя исследование служит для иллюстрации одного из наименее изученных аспектов изменения климата, Мейнеке сказал, что оно также подчеркивает ценность коллекций гербариев в ответах на такие вопросы.
«Трудно оценить ценность этих коллекций, - сказала она. «Потому что на самом деле они бесценны. Вы не можете вернуться и собрать их снова, и теперь эти образцы имеют новую ценность, потому что они могут помочь нам понять такие проблемы, как изменение климата, инвазивные виды, изменения в землепользовании и загрязнение.
«Сейчас идут дебаты о том, стоит ли избавляться от физических музейных экспонатов, поскольку многие из них оцифрованы», - добавила она.«Но мы не можем, потому что мы не знаем, какая технология ДНК или технология РНК может быть доступна в будущем, чтобы использовать эти образцы в своих интересах. записи, которые у нас есть."