當(dāng)她開始了解過去一個世紀的氣候變化是否會影響昆蟲吃各種植物的數(shù)量時，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體的教授和進化生物學(xué)和哈佛大學(xué)標本館主任查爾斯·戴維斯的實驗室工作，Meineke是主要作者一首個，其獨一無二的研究，使用植物標本跟蹤昆蟲取食跨越多個超過一個世紀。這項研究發(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)和野生低叢藍莓(Vaccinium angustifolium) - 研究發(fā)現(xiàn)，在21世紀初收集的標本的可能性增加了23%被昆蟲食草動物破壞比20世紀初收集的那些。

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，因為我們可能能夠在達到經(jīng)濟水平之前提出管理策略，”她繼續(xù)說。“我認為這項研究是冰山一角。現(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際意義。”

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

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

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

“脊椎動物會砍掉半片葉子或整片葉子，”她說。“這在植物標本上非常罕見。當(dāng)昆蟲在收集植物之前食用這些植物時，植物就會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物在植物標本館里吃掉了，特別是那些沒有得到很好保護的舊標本，我們不得不想辦法告訴標本什么時候被吃掉了。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)了一個模型來研究食草動物如何在一個多世紀內(nèi)發(fā)生變化，但是在標本不是隨機取樣的情況下遇到了另一個障礙。

“你希望的是每隔幾年收集一次跨越太空的隨機樣本，”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，因此我們將收集標本的日期，緯度，經(jīng)度和人口密度包括在內(nèi)。這個想法是因為你已經(jīng)考慮了所有這些其他變量......當(dāng)涉及到隨時間發(fā)生的事情時，它會給你更多的解釋力。“

除了強調(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。“有一項研究調(diào)查了歐洲的16個城市，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?，它可以抵消氣候變化的影響，因為你可能實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，你會發(fā)現(xiàn)昆蟲的傷害隨著時間的推移而增加。”

雖然這項研究有助于說明氣候變化中一個較不被理解的方面，但梅內(nèi)克表示，它還強調(diào)了植物標本館館藏在回答這些問題時的價值。

“很難量化這些收藏品的價值，”她說。“因為事實上它們是非常寶貴的。你不能再回去收集它們，現(xiàn)在這些標本具有新的價值，因為它們可以幫助我們理解氣候變化，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體博物館的標本，現(xiàn)在很多都是數(shù)字化的，”她補充說。“但我們不能，因為我們不知道將來可利用哪種DNA技術(shù)或RNA技術(shù)來利用這些標本。即使它們不完美且非隨機取樣，它們也是唯一的我們有的記錄。“