Гербарии — скрытая сокровищница данных для изучения биоразнообразия

Гербарии, или «музеи для растений», хранят миллионы образцов, собранных за столетия. Современные технологии, такие как искусственный интеллект и геномное секвенирование, позволяют раскрыть потенциал этих коллекций для получения жизненно важных данных о растениях и экосистемах.

Неиспользованный ресурс

«Так много данных о растениях содержится в гербарных образцах, но они не используются», — говорит биолог Стэнфорда Барнабас Дару. Эти коллекции, насчитывающие образцы с XVII века, могут помочь выявить долгосрочные тенденции в росте растений и дать представление о быстро меняющейся окружающей среде.

Новые возможности исследований

  • Геномное секвенирование позволяет изучить, как генетика вида менялась со временем, используя небольшой кусочек ткани листа из старого образца.
  • Искусственный интеллект может анализировать огромное количество образцов для выявления визуальных изменений, таких как размер листьев или форма цветков.

Ключевые направления изучения

Дару выделяет два основных направления в своих работах:

  1. Сдвиги ареалов видов (опубликовано в New Phytologist): изучение того, как виды растений перемещались между регионами, чтобы прогнозировать их будущее движение.
  2. Экологические взаимодействия (опубликовано в Nature Reviews Biodiversity): анализ взаимодействий растений с травоядными, опылителями, микроорганизмами и конкурентами.

Что могут рассказать образцы

  • Следы травоядных: Форма погрызов на листе (полумесяцы или «скелетизация») указывает на тип насекомых или более крупных животных.
  • Исторические опылители: Кристаллизованный нектар из старых образцов можно регидратировать и проанализировать с помощью масс-спектрометрии. Типы сахаров подскажут, какие опылители (пчелы, колибри, бабочки) взаимодействовали с растением десятки или сотни лет назад.
  • Микроорганизмы: В образцах сохранились мёртвые бактерии, грибы и вирусы. Изучение исторических патогенов (как гриб, вызвавший голландскую болезнь вязов или ирландский картофельный голод) может помочь предотвратить новые массовые вымирания видов.

Важность исторических данных

«Важно понять состояние биоразнообразия исторически, до того, как люди начали воздействовать на окружающую среду, потому что, зная эту траекторию, легче предсказать, как оно будет выглядеть в будущем. Гербарные образцы могут это сделать», — заключает Дару.