當(dāng)她開始了解過去一個(gè)世紀(jì)的氣候變化是否會(huì)影響昆蟲吃各種植物的數(shù)量時(shí)，Emily Meineke決定直接采取植物來源 - 植物本身。

博士后研究人員目前在有機(jī)體的教授和進(jìn)化生物學(xué)和哈佛大學(xué)標(biāo)本館主任查爾斯·戴維斯的實(shí)驗(yàn)室工作，Meineke是主要作者一首個(gè)，其獨(dú)一無二的研究，使用植物標(biāo)本跟蹤昆蟲取食跨越多個(gè)超過一個(gè)世紀(jì)。這項(xiàng)研究發(fā)表在9月4日發(fā)表在“生態(tài)學(xué)雜志”上的論文中。

除了Meineke，該論文由AiméeClassen和Nathan Sanders共同撰寫，他們隸屬于佛蒙特大學(xué)和Gund環(huán)境研究所，以及不列顛哥倫比亞大學(xué)副教授Jonathan Davies。

四個(gè)物種 - shagbark山核桃(Carya ovata)，沼澤白橡木(Quercus bicolor)，艷麗的蜱三葉草(Desmodium canadense)和野生低叢藍(lán)莓(Vaccinium angustifolium) - 研究發(fā)現(xiàn)，在21世紀(jì)初收集的標(biāo)本的可能性增加了23%被昆蟲食草動(dòng)物破壞比20世紀(jì)初收集的那些。

Meineke表示，數(shù)據(jù)還表明，冬季較暖和低緯度地區(qū)的昆蟲受損程度較大，這表明氣候變化導(dǎo)致的較高氣溫可能是導(dǎo)致昆蟲受損的一個(gè)因素。

“壓倒性的模式是，在這四種不同的植物物種中，不同的生命歷史，昆蟲的傷害隨著時(shí)間的推移而增加，”她說。“在新英格蘭，冬季變暖似乎是導(dǎo)致整體昆蟲食草損害的重要因素。

“知道對這些植物的昆蟲損害正在增加是有用的，因?yàn)槲覀兛赡苣軌蛟谶_(dá)到經(jīng)濟(jì)水平之前提出管理策略，”她繼續(xù)說。“我認(rèn)為這項(xiàng)研究是冰山一角?，F(xiàn)在我們知道這些植物比100年前有更多的損害，我們可以嘗試了解它對植物的實(shí)際意義。”

為了了解食草動(dòng)物是否在增加，Meineke及其同事開發(fā)了一個(gè)詳細(xì)的系統(tǒng)，不僅測量標(biāo)本是否顯示昆蟲損害，而且測量了多少。

“我們實(shí)際上希望能夠?qū)ζ溥M(jìn)行量化，而不是僅僅概述我們認(rèn)為被昆蟲移除的標(biāo)本數(shù)量，或者只是說這個(gè)標(biāo)本有損壞，”Meineke說。“為此，我們在每個(gè)樣本上鋪設(shè)網(wǎng)格，然后隨機(jī)選擇5個(gè)網(wǎng)格單元并標(biāo)記網(wǎng)格單元內(nèi)的葉子是否被吃掉，因此我們的方法是精細(xì)測量。”

Meineke說，該研究所面臨的挑戰(zhàn)之一就是準(zhǔn)確了解昆蟲對樣本造成的損害。

“脊椎動(dòng)物會(huì)砍掉半片葉子或整片葉子，”她說。“這在植物標(biāo)本上非常罕見。當(dāng)昆蟲在收集植物之前食用這些植物時(shí)，植物就會(huì)在類似人類疤痕的傷害周圍留下一絲疤痕。

“但麻煩的是植物也被一套食草動(dòng)物在植物標(biāo)本館里吃掉了，特別是那些沒有得到很好保護(hù)的舊標(biāo)本，我們不得不想辦法告訴標(biāo)本什么時(shí)候被吃掉了。收集起來，這種類型的疤痕組織幾乎發(fā)現(xiàn)在我們看到的每一種植物物種上。“

有了這些數(shù)據(jù)，Meineke及其同事開發(fā)了一個(gè)模型來研究食草動(dòng)物如何在一個(gè)多世紀(jì)內(nèi)發(fā)生變化，但是在標(biāo)本不是隨機(jī)取樣的情況下遇到了另一個(gè)障礙。

“你希望的是每隔幾年收集一次跨越太空的隨機(jī)樣本，”她說。“但我們有這些零星的樣本。我們處理的一種方法是盡可能多地在模型中包含變量，因此我們將收集標(biāo)本的日期，緯度，經(jīng)度和人口密度包括在內(nèi)。這個(gè)想法是因?yàn)槟阋呀?jīng)考慮了所有這些其他變量......當(dāng)涉及到隨時(shí)間發(fā)生的事情時(shí)，它會(huì)給你更多的解釋力。“

除了強(qiáng)調(diào)氣候變暖與昆蟲食草之間的聯(lián)系外，該研究還表明，城市化可能會(huì)產(chǎn)生相反的效果。

“我們知道城市化對昆蟲有重要影響，”梅內(nèi)克說。“有一項(xiàng)研究調(diào)查了歐洲的16個(gè)城市，發(fā)現(xiàn)在外面的城市內(nèi)，昆蟲受損的發(fā)生率較低。我們在新英格蘭發(fā)現(xiàn)了類似的模式，盡管它沒有解釋很多植物的數(shù)量。吃掉......城市化對昆蟲的破壞產(chǎn)生了局部影響。但總的來說，在新英格蘭，氣候變化的影響更大。

“在我看來，這對未來的意義在于，隨著城市化在當(dāng)?shù)丶铀伲梢缘窒麣夂蜃兓挠绊?，因?yàn)槟憧赡軐?shí)際上看到城市中心及其周圍的昆蟲損害較少，”她繼續(xù)道。“但在更多的農(nóng)村森林中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)昆蟲的傷害隨著時(shí)間的推移而增加。”

雖然這項(xiàng)研究有助于說明氣候變化中一個(gè)較不被理解的方面，但梅內(nèi)克表示，它還強(qiáng)調(diào)了植物標(biāo)本館館藏在回答這些問題時(shí)的價(jià)值。

“很難量化這些收藏品的價(jià)值，”她說。“因?yàn)槭聦?shí)上它們是非常寶貴的。你不能再回去收集它們，現(xiàn)在這些標(biāo)本具有新的價(jià)值，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭覀兝斫鈿夂蜃兓?，入侵物種，土地利用變化和污染等問題。

“現(xiàn)在正在討論是否要擺脫實(shí)體博物館的標(biāo)本，現(xiàn)在很多都是數(shù)字化的，”她補(bǔ)充說。“但我們不能，因?yàn)槲覀儾恢缹砜衫媚姆NDNA技術(shù)或RNA技術(shù)來利用這些標(biāo)本。即使它們不完美且非隨機(jī)取樣，它們也是唯一的我們有的記錄。“