Smithsonian Voices Nationales Naturkundemuseum
Warum Pflanzen Klimastudien säen
Für viele versprechen die kommenden Monate noch heißer zu werden als im letzten Jahr. Aber die globale Erwärmung unterbricht mehr als nur lustige Sommerpläne. Es betrifft auch Pflanzen.
“Der Klimawandel wirkt sich auf viele verschiedene Arten auf Pflanzen aus – dort, wo sie leben können, wenn sie blühen, und sogar auf Veränderungen der Blattform”, sagte Gary Krupnick, Botaniker in der Abteilung für Pflanzenschutz der Abteilung für Botanik im Smithsonian National Museum of Natural History.
Durch die Untersuchung lebender Pflanzen und ihrer grünen Vorgänger können Wissenschaftler wie Krupnick sehen, wie sich Pflanzen im letzten Jahrhundert an Umweltschwankungen angepasst haben. Ihre Forschung findet ihre Wurzeln in den 5 Millionen Pflanzenexemplaren des United States National Herbarium.
„Alle diese Exemplare haben einen Ort und eine Zeit, an dem sie gesammelt wurden. Wir verwenden diese Informationen, um aufzuzeichnen, wie sich das Aussehen und die Verteilung der Arten verändert haben “, sagte Krupnick.
Fruchtbarer Boden für die Forschung
Obwohl das Herbarium 1848 gegründet wurde, beherbergt es Pflanzen, die von vor Jahrhunderten bis heute gesammelt wurden. Die meisten dieser Exemplare wurden gepresst und in systematisierte Ordner gelegt, damit Botaniker sie im Laufe der Zeit weiter untersuchen können.
Das United States National Herbarium wurde vor ungefähr 200 Jahren gegründet. Seit seiner Gründung wurden seine Sammlungen verwendet, um Botanikforschung zu zeigen, wie während dieser Ausstellung im Smithsonian Institution Building. (Smithsonian Institution Archives)
„Dies sind erhaltene Schnappschüsse der Vergangenheit. Sie sind ein Beweis dafür, wie die Dinge waren “, sagte Erika Gardner, Botanikerin im Sammlungsmanagement-Team des Herbariums. “Ohne diese physischen Informationen wäre alles, was wir wissen, Hörensagen.”
Als Museumswissenschaftler vor etwa 200 Jahren begannen, das Herbarium zu erweitern, notierten sie sorgfältig die physikalischen Eigenschaften und Lebensräume der Pflanzen. Heute können Botaniker nach hinten schauen, um zu sehen, wie diese Notizen dem Anstieg von Treibhausgasen wie Kohlendioxid entsprechen.
“Wir können viele dieser Veränderungen mit den Veränderungen des Kohlendioxidgehalts unserer Atmosphäre korrelieren”, sagte Krupnick.
Pollens unblättrige Nützlichkeit
Krupnick und sein Kollege Lew Ziska, ein Pflanzenphysiologe an der University of Columbia, sammeln unter anderem Informationen über die Reaktionen der Pflanzen auf den Klimawandel über die Blätter und den Pollen der Pflanze.
Bestäuber verwenden wie Bienen Pollen als nahrhafte Nahrungsquelle, die mit Protein aus Stickstoff gefüllt ist. Stickstoff spielt aber auch eine wichtige Rolle bei der Photosynthese. Pflanzen bauen damit Kohlendioxid ab, das in Kombination mit Sonnenlicht und Wasser Zucker und Kohlenhydrate erzeugt. Mit zunehmendem Kohlendioxid muss die Pflanze mehr Stickstoff für die Photosynthese verwenden. Das bedeutet, dass für Pflanzenteile wie Blätter und Pollen weniger Stickstoff zur Verfügung steht.
Bestäuber essen wie Bienen Pollen wegen ihres stickstoffreichen Proteins. Da die Stickstoffkonzentrationen im Pollen jedoch abnehmen, erhalten Bestäuber nicht mehr so viele Nährstoffe wie vor einem Jahrhundert. (Rosa Pineda, Smithsonian)
„Lews Forschung ergab, dass die Pollenkörner des Herbariums heute viel weniger Stickstoff enthalten als vor 100 Jahren. Bienen, die sich von Pollenkörnern mit weniger Stickstoff oder Eiweiß ernähren, erhalten viel weniger nahrhafte Nahrung als ihre Vorfahren “, sagte Krupnick.
Krupnick analysiert auch die Etiketten der Exemplare, um festzustellen, ob eine Pflanzenart gefährdet ist. Da die Etiketten angeben, an welchen Orten und an welchem Datum ein Exemplar gesammelt wurde, können sie zeigen, ob eine Art in der Natur häufig oder selten war.
“Diese Informationen fließen in einen Algorithmus ein, um festzustellen, ob die Anlage selten genug ist, dass wir mehr Feldarbeit leisten müssen, um mehr Daten zu sammeln”, sagte Krupnick. „Auf diese Weise können wir sichere Arten aussortieren, sodass unsere Energie, unser Geld, unsere Zeit und unsere persönliche Kraft auf die Erhaltung potenziell gefährdeter Pflanzen ausgerichtet werden können.“
Samen für zukünftige Generationen pflanzen
Die Abteilung für Botanik des Nationalen Naturkundemuseums bewahrt 5 Millionen Exemplare im Herbarium auf. (Chip Clark, Smithsonian)
Das Herbarium des Nationalen Naturkundemuseums hilft Botanikern, klimabedingte Veränderungen in Pflanzen, ihre Biologie und ihren Überfluss zu erforschen. Um eine aktualisierte Sammlung zu erhalten, empfangen und lagern die Mitarbeiter des Museums ständig Neuankömmlinge.
Eine Quelle für Neuzugänge ist das Seeds of Success-Programm des US Bureau of Land Management. Das Programm sammelt Samen von einheimischen Pflanzen, um Ökosysteme zu rehabilitieren, die von Naturkatastrophen wie Bränden betroffen sind – die aufgrund des Klimawandels häufiger und schwerwiegender werden. Das Herbarium speichert Belegexemplare der Samenarten.
“Um Samen aus Pflanzenpopulationen zu sammeln, benötigen Sie eine physisch gepresste Pflanze oder ein Belegexemplar, um zu zeigen, woher die Samen stammen, die Sie gesammelt haben”, sagte Gardner.
Belegexemplare sind ein wesentlicher Bestandteil des Herbariums. Sie sind Ressourcen für die Klimaforschung von Wissenschaftlern wie Krupnick auf eine Weise, die sich ihre ursprünglichen Sammler niemals hätten vorstellen können. Die Botaniker des Museums hoffen, dass zukünftige Generationen sie auf die gleiche Weise überraschen werden.
„Das Wertvolle für mich ist, mit diesen Exemplaren zu arbeiten, um sie für immer zu erhalten. Ich denke gerne darüber nach, was die Menschen in Zukunft von ihnen lernen können “, sagte Gardner. “Wer weiß, welche Entdeckungen weiter unten liegen.”
Seien Sie gespannt auf die nächste Geschichte in der Sich entwickelndes Klima Serie am 13. Mai. Wir zeigen Ihnen, wie Wissenschaftler der Abteilung für Entomologie des Museums lebende und konservierte pilzfressende Ameisen verwenden, um herauszufinden, wie die von der Erde abhängigen Arten auf den Klimawandel reagieren.
Sich entwickelndes Klima: Das Smithsonian ist so viel mehr als seine weltberühmten Exponate und Artefakte. Es ist eine Organisation, die sich zum Ziel gesetzt hat, zu verstehen, wie die Vergangenheit die Gegenwart und die Zukunft informiert. Einmal pro Woche zeigen wir Ihnen, wie die sieben wissenschaftlichen Forschungsabteilungen des Nationalen Naturkundemuseums Lehren aus dem vergangenen Klimawandel ziehen und diese auf das 21. Jahrhundert und darüber hinaus anwenden.
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Abigail Eisenstadt ist Kommunikationsassistentin am Smithsonian National Museum of Natural History. Sie bringt die Wissenschaft über das Büro für Kommunikation und öffentliche Angelegenheiten des Museums in die Öffentlichkeit, wo sie die Berichterstattung in den Medien verfolgt, die Filmaktivitäten koordiniert und für den Blog des Museums, Smithsonian Voices, schreibt. Abigail erhielt ihren Master in Wissenschaftsjournalismus von der Boston University. In ihrer Freizeit ist sie entweder draußen oder in der Küche.
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