Музейные коллекции предсказывают численность видов в дикой природе

Музейные коллекции растений и животных — мелких млекопитающих, рыб, насекомых и амфибий — являются хорошим отражением относительной численности большинства видов в дикой природе. К такому выводу пришло новое исследование учёных из Университета Вермонта и их международных коллег, проанализировавших 1,4 миллиона полевых наблюдений и 73 000 музейных записей о более чем 22 000 видов.

Разработанный командой новый метод позволит учёным использовать музейные записи для выявления видов, численность которых сокращается со временем и которым может потребоваться дополнительная защита для предотвращения вымирания. Он также позволит биологам-экологам изучать, как изменяется распространённость и редкость каждого вида с течением времени или под влиянием таких факторов, как урбанизация и изменение климата.

Опубликованные в журнале Methods in Ecology and Evolution, результаты могут помочь решить некоторые проблемы традиционных подходов к сохранению видов. Первый шаг в защите — определение, является ли вид редким или распространённым и сокращается ли его популяция. Однако крупномасштабные полевые исследования требуют много времени и средств.

Традиционные подходы также часто ориентированы на харизматичные виды или на показатели общего видового разнообразия. Полевые исследования дают лишь снимок текущей численности, но не прошлой. В отличие от них, музейные коллекции могут содержать тысячи накопленных записей о образцах от разных коллекционеров по всему миру, охватывающих многие десятилетия или даже столетия сбора. Эти коллекции редко стандартизированы, и до исследования было неясно, отражает ли количество музейных записей о виде его численность в природе с течением времени.

Возможности для этого направления исследований также расширятся благодаря оцифровке и публикации в сети миллионов музейных образцов. По мере ускорения темпов изменения окружающей среды анализ музейных записей даст уникальное представление о том, как меняются природные сообщества.

Учёных удивила последовательность этой взаимосвязи для разных групп растений и животных, поскольку методы сбора, временные рамки и пространственный охват каждого набора данных были разными. Это первое описание такой взаимосвязи, и оно открывает захватывающие новые исследовательские возможности.

«Мы можем использовать эту взаимосвязь, чтобы предсказать относительную численность видов в дикой природе, когда полевые сборы недоступны или даже невозможны, — говорит ведущий автор Николас Готелли из Университета Вермонта. — Это также означает, что мы можем оценить относительную численность видов за прошлые десятилетия, даже для видов, которые в настоящее время очень редки или, возможно, вымерли».

Работа началась в 2019 году, когда эксперты по муравьям Дуглас Бур (Йельский университет), Энди Суарес (Иллинойсский университет) и Корри Моро (Корнеллский университет) обратились к Готелли для анализа более 18 000 музейных записей о муравьях Флориды за последние 60 лет.

Готелли вспоминает: «Набор данных о муравьях Флориды дал удивительное окно в прошлое и показал, что инвазивные виды постепенно стали экологическими доминантами в течение многих десятилетий. Но я опасался, что рецензент может поставить под сомнение весь анализ, просто спросив, связаны ли музейные записи о образцах с численностью видов в поле».

Чтобы ответить на этот вопрос, Бур создал подмножество музейных данных, которое можно было сопоставить с полевыми сборами за то же время и в тех же местах. Для этих данных наблюдалась сильная корреляция между относительной численностью каждого вида в поле и в музейных коллекциях. «Мы сразу задумались, является ли это чем-то особенным для муравьёв Флориды или более общей закономерностью для растений и животных из других мест», — сказал Готелли.

Исследовательская группа начала связываться со специалистами музеев по всему миру, чтобы получить больше калибровочных наборов данных. Они повторили анализ с курируемыми музейными и полевыми данными 17 различных наборов о растениях и животных со всего мира, включая пчёл Нью-Гэмпшира, бабочек Северной Каролины, рыб Карибского бассейна, мелких млекопитающих Невады, амфибий Коннектикута, немецких почвенных беспозвоночных, а также полевых цветов и деревьев Массачусетса у Уолденского пруда. Хотя не все наборы данных показали столь же сильную взаимосвязь, как у муравьёв Флориды, результаты были в основном одинаковыми: для каждого набора данных виды, редкие в дикой природе, были нечасты в музейных коллекциях, а виды, распространённые в дикой природе, были многочисленны в музейных коллекциях.

«Это действительно захватывающе, — говорит соавтор Корри Моро из Корнеллского университета. — Это ещё один пример научной важности музейных коллекций. Держу пари, люди, собиравшие эти образцы десятилетия или века назад, и не представляли, как они будут использоваться».

Соавтор Энди Суарес из Иллинойсского университета добавил: «Наше исследование показывает, что, несмотря на все случайные способы сбора в прошлом, обширные коллекции естественно-научных музеев обладают способностью решать важные вопросы, которые во многих случаях невозможно решить никаким другим способом».

Бур из Йельского университета описывает одно важное уточнение: «Мы также обнаружили, что во всех этих наборах данных виды, редкие в дикой природе, постоянно перепредставлены в музейных записях, тогда как обычные виды недопредставлены». Этот «синдром пасхального яйца» отражает естественную тенденцию коллекционеров отдавать предпочтение редким и необычным образцам для сохранения в музеях и пропускать особи очень распространённых видов, с которыми часто сталкиваешься.