Районы исследования и образцы
Две из трех испытательных флоры расположены в лесах умеренной зоны и одна - в тропическом влажном лесу. Районами исследований умеренного климата являются Национальный лес Аллегени (НЛА), северная Пенсильвания, США и графство Йорк, Южная Пенсильвания; тропический участок находится на острове Барро-Колорадо (Республика Панама). Анализ листовых полей коллекций показывает, что соответствующие значения MAT составляют 8,68C, 9,68C и 25,88C.
Сравнение тропиков и умеренных температур позволяет впервые проверить чувствительность цифровых переменных к фундаментально различным климатическим условиям: например, имеет ли сайт BCI виды с меньшими зубами, о чем свидетельствуют анекдотические наблюдения тропической растительности, и имеет ли он более круглую форму, чем сайты в Пенсильвании?
Последние, с разницей только в MAT;58C, представляют собой более сложную задачу второго порядка в холодном конце спектра, особенно потому, что они имеют похожий видовой состав, а анализ маржи листьев различает только 18C их фактической разницы температур.
Три исследуемые коллекции, как и большинство гербариев, не были созданы с целью получения абсолютно неповрежденных полей, и перекрытия листьев в креплениях были обычным делом. Соответственно, фотографически отчетливые листья с неповрежденными полями были редки, и стало ясно, что в большинстве случаев более одного листа на каждый вид невозможно было бы проанализировать без создания новых коллекций.
Предполагалось, что основным эффектом использования одного листа на каждый вид, а не набора репликатов, является шум при анализе, направленный против наблюдения за климатическими тенденциями. Кроме того, предварительные тесты показали низкую дисперсию измерений внутри вида по сравнению с дисперсией между видами.
Образцы листа отбирались для фотографирования по следующему протоколу: для каждого вида в каждой из трех коллекций первый найденный образец листа или листовка, если он был отобран для анализа и имел почти нетронутый и фотографически отчетливый край, не был установлен под, над или непосредственно рядом с другими образцами или лентами и, как представляется, не обитал в крайностях морфологического ареала данного вида.
Если в коллекциях не было образцов, соответствующих этим критериям для конкретного вида, был заменен образец из Мичиганского университета Гербария или Национального гербариума, отобранный для максимально возможной близости места его первоначального сбора к соответствующей зоне исследования (данные образцов для замены имеются в архиве данных SEPM).
Два вида из коллекции острова Барро-Колорадо отсутствовали, заменителей не было, поэтому 135 видов были проанализированы для выборки BCI. Для факультативно зубчатых видов был выбран лист с наиболее распространенным типом края в соответствующей коллекции для данного вида.
Переменные и ожидаемые результаты
Переменными, рассмотренными здесь являются фактор формы и отношение диаметра фретки к длине основной оси. Примечание: Диаметр ферета - теоретический диаметр объекта (здесь и лезвие листа), если бы он имел круглую форму. Длина главной оси является самым длинным измеряемым измеряемым измерением, которое сильно коррелирует с формально определенной длиной листа.
Все основные измерения проводились в см или см2 после "соотношения "фетр-диаметр" для удобства); отношение площади зуба к площади листа (далее "отношение площади зуба"); количество зубов; и количество зубов, стандартизированное по периметру листа.
Эти переменные получены непосредственно из компьютеризированных измерений длины, площади и периметра или из простого подсчета зубов (подробности методов измерения описаны в следующем разделе). Кратко упоминаются другие, менее перспективные переменные. Анализ Фурье представляет собой альтернативное, но трудоемкое средство для описания формы листа.
Однако этот подход не очень хорошо подходит для точного воспроизведения мелких деталей, таких как маленькие зубы. Описательная терминология ниже следует за терминологией Ash et al.
Две переменные, коэффициент формы и отношение ширины к диаметру полотна, выражают пропорциональную длину края полотна, которая доступна для взаимодействия с атмосферой. Коэффициент формы - это отношение площади к периметру, стандартизированное к окружности; окружность имеет коэффициент формы один, тогда как прямая линия имеет коэффициент формы ноль.
Таким образом, зубчатый разрезанный лист будет иметь относительно низкий форм-фактор. Соотношение диаметров порогов также является сравнением формы и окружности. Диаметр феррета - теоретический диаметр объекта, если бы его площадь была заключена в круг, а главная ось объекта - самая длинная прямая, соединяющая любые две точки.
Например, отношение фетр-диаметр окружности равняется единице, в то время как для объектов, приближающихся к прямой, измерение приближается к нулю. Как и в случае с формообразующим фактором, соотношение фетр-диаметр может быть рассчитано автоматически, без необходимости принятия каких-либо решений, например, о том, какие свойства листа являются зубьями или долями.
Длина главной оси хорошо коррелирует с традиционным измерением длины листа, которое должно производиться вручную (r 5 0,99 для ANF и York), но для редких листьев с шириной больше, чем длина, главная ось является размером, наиболее близким к обычной ширине, а не длине.
Более холодный климат должен быть связан с большей долей краев, подверженных воздействию атмосферы, и, следовательно, с низкими значениями форм-фактора. То же самое можно сказать и о соотношении фетр-диаметр, но низкие значения могут быть получены и для этой переменной, когда листья имеют высокое отношение длины к ширине. Поскольку соотношение длины и ширины имеет положительную корреляцию с температурой, соотношение фрет-диаметра может быть как положительным, так и отрицательным под влиянием температуры.
Остальные переменные включают в себя измерение зубов. Хотя некоторые из них связаны с плотностью расположения зубьев на лезвии, ни один из них не связан с размером зуба. В той мере, в какой зубы листьев являются адаптивными ребрами, связанными с потерей влаги, газовым обменом и фиксацией углерода, по крайней мере для молодых листьев, большие размеры зубов должны усилить эти эффекты, создавая более сильные градиенты края.
Поэтому холодный климат, как правило, ассоциируется с более крупными зубами. Одна переменная, отношение площади зуба к площади зуба, относится к доле площади листа, занимаемой зубами и требующей ручной селекции зубов, как описано ниже (отношение площади зуба к периметру листа дало неперспективные результаты и не показано).
Количество зубьев - это просто общее количество зубьев на лезвии листа и подсчитывается вручную. Листья с большим количеством зубов имеют относительно больше краев листьев в атмосфере, поэтому холодный климат должен коррелировать с большим количеством зубов. Количество зубов было стандартизировано путем деления их по периметру листьев (стандартизированное количество зубов).
Поскольку зубы вносят свой вклад в периметр лопатки, числитель и знаменатель стандартизированного зуба рассчитывает ковариацию. Эффект ковариации заключается в снижении чувствительности этой переменной к зубам и, следовательно, к климату, при этом основной эффект заключается в воздействии на листья с большим количеством больших зубов.
Альтернативная стандартизация не является привлекательной. Стандартизация по площади дала искаженные результаты (не показаны). Программное расширение фильтров позволяет сглаживать края и сохранять общую форму, но при этом непредсказуемо увеличивает размер листа.
Фото взяты из интернета и не являются собственностью автора
