Procurando respostas sobre as mudanças climáticas, os cientistas se aventuram nos cofres do passado

Procurando respostas sobre as mudanças climáticas, os cientistas se aventuram nos cofres do passado

Antes vistos como coleções esotéricas de coisas mortas e empoeiradas, os museus de história natural estão encontrando uma nova vida como janelas para o passado de um mundo em mudança.

Em 1893, um colecionador pegou uma abelha. Secado para preservação e preso a uma tábua, o inseto, uma abelha mineradora solitária, passou décadas em uma coleção de museu no Reino Unido.clima

Hoje, essa abelha está ocupada novamente. Está entre centenas de espécimes de duas coleções britânicas - no Museu de História Natural de Londres e no Museu de História Natural da Universidade de Oxford - usado em pesquisa revelando que esta espécie tem se tornado cada vez mais fora de sincronia com a orquídea que precisa dela para carregar o pólen de uma flor para outra para que possa se reproduzir. Os pesquisadores observam quando cada espécime de inseto foi coletado, o que lhes dá uma boa idéia de quando as abelhas começaram a voar a cada ano. Para espécimes de orquídeas, trata-se de um acordo semelhante: pesquisas anteriores demonstraram que a data em que uma planta foi coletada segue muito bem com o pico de floração da espécie naquele ano. A conclusão do estudo? Temperaturas mais altas têm estimulado a abelha a levantar vôo mais cedo a cada primavera, e enquanto a orquídea também está respondendo à mudança de temperatura, seu tempo de floração não avançou tão rápido no calendário.

O estudo é o primeiro apoiado por dados de longo prazo para demonstrar o potencial da mudança climática para interromper o delicado equilíbrio evolutivo entre plantas e polinizadores.

Ao usar espécimes mortos para explorar a mudança climática, o estudo é um lembrete importante de que coleções de história natural - gabinetes e gavetas repletas de carcaças de animais ou partes de plantas cuidadosamente identificadas e preservadas, abrigadas por museus e universidades em todo o mundo - são muito mais do que coleções. curiosidades. Eles não apenas fornecem uma janela única e crítica para o passado - incluindo descoberta de espécies que têm não foi descrito antes - mas eles também podem nos ajudar a entender o presente e ver nosso futuro sob a mudança climática.

Tesouro do Tempo

"É um recurso muito pouco explorado", diz Anthony Davy, ecologista da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, que trabalhou no estudo das abelhas / orquídeas. Mas nos últimos anos 10 a 15, o uso de coleções biológicas para explorar questões relacionadas à mudança climática cresceu.

As coleções permitem que os pesquisadores retrocedam o relógio para acompanhar como as mudanças históricas no clima transformaram o momento dos eventos biológicos, como quando as plantas florescem. Os biólogos que investigam a relação do clima com os ciclos de vida de plantas e animais só podem obter tantas informações a partir de observações feitas em tempo real, porque os dados de longo prazo necessários para a pesquisa climática demoram décadas ou mais para serem coletados. Espécimes em coleções podem preencher as lacunas deixadas pelas notas do campo.

No Arnold Arboretum de Harvard, por exemplo, biólogos de Harvard e da Universidade de Boston analisaram espécimes do herbário - uma coleção de plantas secas - para ver em que época do ano floresciam. Ao comparar esses registros com plantas vivas do jardim botânico do arboreto, os pesquisadores obtiveram informações sobre como essas espécies reagiram à mudança climática.

Em um similar estudo, cientistas da China e do Nepal examinaram alguns espécimes de plantas 900 acumulados desde 1961 e descobriram que a vegetação no Tibet tem florescido mais cedo e mais cedo. Outro projeto de pesquisa examinou como as mudanças recentes no clima do Colorado influenciaram a evolução das borboletas alpinas.

Perspectivas futuras

As coleções também podem ajudar os cientistas a esboçar as perspectivas futuras, prevendo se e como os organismos estarão vulneráveis ​​às mudanças climáticas que estão por vir.

Para discernir os impactos futuros, primeiro temos que saber onde as espécies existem agora e como seu alcance já mudou, diz Barbara Thiers, diretora do Herbário William e Lynda Steere no Jardim Botânico de Nova York. "Essa informação é obtida, na verdade, apenas a partir dos espécimes", diz ela.

Em 2015, pesquisadores usava coleções de museus, com alguns exemplares que datam de 1895, para projetar como as sequóias da Califórnia podem se sair à medida que as temperaturas continuam subindo. Porque eles crescem ao longo da costa do Pacífico, sequóias são sensíveis a interações em escala fina entre a atmosfera e o oceano. Isso significa que os dados locais são importantes para a adaptação climática e os planos de conservação. Confiar em tais dados é difícil, porque as abordagens padrão para adaptação e conservação usam simulações climáticas em escala global. Mas dados climáticos históricos de alta resolução, emparelhados com espécimes de museus do mesmo período de tempo, deram aos pesquisadores uma solução alternativa. Com espécimes de mais de uma dúzia de herbários, eles mapearam o alcance atual das sequoias e construíram um modelo de computador simulando o futuro próximo. O modelo previu que, à medida que as temperaturas se aquecerem nas próximas duas décadas, as sequóias se retirarão para climas mais frios, perdendo habitat adequado no sul da Califórnia, enquanto se expandem para o norte.

Os dados das coleções também são úteis em avaliações amplas. Nos primeiros 2000s, uma equipe de pesquisadores começou a projetar como as mudanças climáticas podem transformar as comunidades ecológicas no México.

Quarenta e cinco museus de história natural de todo o mundo forneceram dados de distribuição da Comissão Nacional do Conhecimento e Uso da Biodiversidade (CONABIO) do México a partir de mais de 110,000 espécimes de mamíferos, aves e borboletas coletados no México. A equipe de pesquisa usou os dados, juntamente com os dados ambientais e os cenários climáticos, para projetar como essas espécies podem se sair em 2055. Enquanto o estudo Não prevê muita extinção, mas alerta para o potencial de “perturbações ecológicas severas” resultantes de altas taxas de rotatividade de espécies.

Fazendo o trabalho de pesquisa

Por mais útil que as coleções possam ser, trabalhar com elas é, às vezes, como pastorear um bando de crianças pequenas. Cada ponto de dados quer desviar-se em sua própria direção, porque as coleções são uma mistura de amostras tomadas em diferentes momentos e lugares para diferentes propósitos.

Por um lado, o que está em uma coleção não é mais, ou menos, do que qualquer colecionador passado decidiu depositar. Com vegetação, por exemplo, plantas comuns e conspícuas crescendo em grupos tendem a ser colhidas - e assim acabam em coleções de herbário.

Como os estudos da mudança climática estão intimamente ligados ao tempo, o viés temporal também pode ser uma dor. Um pesquisador pode encontrar, por exemplo, gaveta após gaveta segurando ano após ano espécimes de esquilo - um registro que interrompe o financiamento do ano secou ou no momento em que um estudante finalizou uma dissertação.

A geografia também é importante. Na Austrália e na África do Sul, por exemplo, os pontos de acesso para coleta estão próximos às costas. E em todo o mundo, há uma escassez relativa de espécimes de áreas tropicais e subtropicais.

Mas esses obstáculos não são intransponíveis. "Como os registros de museus e os registros de herbário podem realmente produzir quantidades tão grandes de dados, você tem o poder estatístico de procurar o sinal subjacente", diz Davy. Em outras palavras, um ou dois pontos de dados podem levar os pesquisadores a se desviarem, mas as coleções contêm espécimes suficientes para os cientistas verem tendências reais.

Financiamento e apoio, então, podem ser os maiores problemas. Nos últimos 20 anos, mais de 100 herbários em toda a América do Norte fecharam. Como os orçamentos foram reduzidos, os museus de história natural também cortaram o pessoal, resultando em situações em que grandes instituições como o Museu Americano de História Natural falta curadores dedicados para classes inteiras de animais. Uma universidade eliminou sua coleção para abrir espaço para instalações ampliadas.

Continuando a Inovar

Apesar desses desafios, os pesquisadores continuam inovando. Uma nova frente para a pesquisa baseada em museus é a ciência cidadã. Em um artigo publicado no início deste ano, um grupo de biólogos de Harvard se uniu ao Laboratório de Interação Humano-Computador da Universidade de Waterloo para coletar dados de espécimes de herbários para pesquisas sobre mudanças climáticas.

A equipe tirou fotos de plantas secas de coleções ao redor da Nova Inglaterra e as enviou para CrowdCurio, uma plataforma de crowdsourcing de ciência criada pelos cientistas da computação da Universidade de Waterloo.

Quando a equipe de pesquisa pagou aos trabalhadores não especializados para contar o número de botões florais, flores abertas e frutas em cada amostra, eles descobriram que, enquanto os especialistas avaliavam os dados mais rapidamente, os dados agrupados dos não especialistas não eram menos precisos - embora fosse um muito mais barato.

Ao analisar números de diferentes características de diferentes estágios dos ciclos de vida das plantas, a pesquisa mostrou que o crowdsourcing pode fornecer o volume de dados necessários para uma avaliação mais sutil de como as espécies reagem às mudanças de temperatura do que os estudos convencionais oferecem.

Tais métodos tornam a pesquisa baseada em coleta ainda mais poderosa, ajudando os cientistas a responder perguntas mais rapidamente. E para uma questão como a mudança climática, para a qual o relógio está passando, cada minuto conta.  Ver página da Ensia

Sobre o autor

urevig andrewAndrew Urevig é assistente editorial da Ensia. Ele também trabalha com EnvironmentReports.com e como escritor freelancer. Como estudante de graduação na Universidade de Minnesota, ele está buscando uma BS auto-projetada em comunicação científica e ambiental. twitter.com/aurevig

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