Изменение климата
Некоторые факторы, усиливающиеся с начала индустриализации и, возможно, даже до нее, оказывают менее прямое, но долгосрочное воздействие на экосистемы: так называемые парниковые газы, такие как метан (CH4) и CO2.
Увеличение выбросов CO2 в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива на заводах, электростанциях и на транспорте вызывает глобальное потепление и, как следствие, изменение климата.
Таким образом, в дополнение к ранее упомянутому прямому воздействию загрязнителя CO2 на морфологию и физиологию растений, прогрессивное глобальное потепление CO2 влияет на жизненный цикл растений, как это наблюдается, например, уже в сдвигах жизненного цикла растений, как это наблюдается, например, уже в сдвигах фенологии растений (сроки таких явлений жизненного цикла как цветение и плодоношение) к ранним датам.
Однако гербарии не только непосредственно отслеживают эти связанные с климатом реакции растений, но и дают представление об их пульсационном воздействии на опылителей, травоядных животных и даже круговорот питательных веществ.
Смещение ареала по мере пространственного отступления
Одним из возможных ответов растений на глобальное потепление могут быть изменения в распределении, когда растения покидают неблагоприятные условия, что можно проследить с помощью гербария временных рядов.
Сравнение данных полевых исследований с данными гербария подтверждает прогнозы, что по мере прогрессирующего глобального потепления виды будут двигаться как вверх, так и вниз, следуя своим первоначальным климатическим нишам.
Например, исторические временные ряды отслеживают перемещения и последовательные изменения разнообразия в Калифорнии, Коста-Рике и Южной Америке в целом и поэтому могут отличать успешно перемещающиеся виды от тех, которые могут не сохраняться в постоянно изменяющихся условиях.
Несовпадение биотических взаимодействий
Естественно, что эти явления, связанные с изменением климата, также влияют на биотические взаимоотношения за пределами растений и поэтому не могут рассматриваться только как изолированные процессы.
Изменения в сроках могут повлиять на эволюционно синхронизированные отношения, и даже их разрыв с течением времени, наряду с изменениями в цветении, частично записывается в гербарии.
В сочетании с образцами, собранными в энтомологическом музее, гербарии, например, документируют нарушение связи между пчелой Andrena nigroaenea и сфегодами орхидей.
В травоядных отношениях образцы гербария могут непосредственно отражать реакцию насекомых на потепление. Например, увеличение количества следов, оставленных насекомым на листьях клена, собранных в более теплые годы, свидетельствует о более высокой плотности насекомых, что полностью соответствует полевым наблюдениям .
Таким образом, Гербария может помочь преодолеть недостаток исторических данных о численности насекомых и облегчить оценку последствий изменения климата не только для растений.
Самой большой проблемой большинства вышеупомянутых подходов, изучающих реакцию видов на загрязнение, среду обитания и изменение климата, является их неспособность отличать пластические реакции от эволюционной адаптации и, таким образом, отражают ли наблюдаемые различия между гербариями генетические изменения или просто экологические изменения, вызванные, например, физиологическими процессами.
Количественные методы генетики с использованием гербария временных рядов могут помочь в расчленении этих двух альтернативных гипотез. Как только генетическая основа различий фенотипов будет определена, локальная адаптация может быть проверена с использованием традиционных подходов, таких как общие садовые эксперименты и взаимные исследования трансплантации.
Биологические вторжения
Естественное рассеивание растений на большие расстояния встречается редко, но в качестве побочного эффекта глобальных изменений растения все чаще перемещаются на большие расстояния. Это движение значительно усилилось с миграцией людей в XVI веке, и еще более ускорилось с ростом торговли и ускорением перевозок, что совпало с основным временным диапазоном коллекций гербариев.
В настоящее время безбилетные растения с реактивными двигателями устанавливают статус "неофитов", "инопланетян" или "захватчиков" там, где условия достаточно благоприятны.
С ростом этого богатства чужеродных видов глобальное распределение становится более однородным. Местные растения теряют местообитания и, следовательно, генетическое разнообразие для захватчиков, которые поэтому считаются угрозой для разнообразия.
Понимание динамики вторжения
Понимание причин и пространственно-временной динамики вторжений необходимо для предотвращения дальнейшего ущерба, сохранения природных экосистем и установления приоритетов в управлении. Хотя современные исследования показывают современное состояние инвазивных видов, гербарии отслеживают вторжения с первого зарегистрированного колонизатора и далее, что может служить в качестве косвенного показателя, даже если это не первый фактический колонизатор.
В сочетании с современными коллекциями и литературными исследованиями гербарии имеют решающее значение для составления перечней привнесенных видов, которые контролируют состояние их натурализации - или вторжения - и используются в стратегиях управления.
Гербарии иллюстрируют географическое и временное распространение местных растений, которое может быть связано с историческими событиями в поисках причин вторжения.
Понимание таких жертв может подкрепить ранние превентивные меры: на основе ретроспективного отображения вторжений определяются географические очаги вторжения, а также экологические и антропогенные факторы, имеющие решающее значение для их возникновения.
Таким образом, гербарии могут способствовать пониманию общей невидимости конкретных видов среды обитания. Кроме того, в сочетании с современными данными, они могут помочь определить характеристики успешных вторжений, количественно связать и установить риск натурализации с внешними факторами и ранжировать новых потенциальных захватчиков.
