In de kasten en laden van 's werelds herbaria bevinden zich bijna 400 miljoen gedroogde plantenspecimens. Deze collecties hebben lange tijd gediend als een essentieel verslag van welke plantensoorten op aarde bestaan ​​en waar ze groeien. Maar verborgen in de verdroogde bladeren, stengels, bloemen en wortels is veel meer informatie over hoe de planten tijdens hun leven met hun omgeving omgingen. Weten over deze "functionele eigenschappen" - aspecten zoals bladstructuur, chemische samenstelling en watergehalte - zou onderzoekers kunnen helpen begrijpen hoe plantengemeenschappen in de loop van de tijd veranderen, en uiteindelijk hoe we ecosystemen kunnen helpen in de toekomst te gedijen.

Tot nu toe was de enige manier om over deze eigenschappen te leren uit herbariumcollecties het vernietigen van stukjes van de kostbare exemplaren. Maar onlangs ontwikkelden onderzoekers van de Universiteit van Minnesota en de Université de Montréal in Quebec een snelle, niet-destructieve manier om de functionele eigenschappen van herbariumspecimens te schatten.

De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd reflectiespectroscopie, die meet hoeveel licht een materiaal reflecteert op verschillende golflengten om spectroscopische "vingerafdrukken" of spectra van bladeren te verkrijgen. Op meer dan 600 plantenmonsters uit noordelijke gematigde en boreale bosbiomen van Noord-Amerika maten ze de spectra van verse, levende bladeren; bladeren die waren geperst als herbariumspecimens; en vermalen bladeren. Ze maten ook de chemische en structurele eigenschappen van de bladeren met conventionele middelen. Vervolgens gebruikten ze de gegevens om modellen te ontwikkelen die spectra gebruiken om functionele eigenschappen te schatten en evalueerden ze hoe goed de modellen presteerden op nieuwe plantenmonsters uit dezelfde biomen in Cedar Creek Ecosystem Science Reserve. Ten slotte testten ze hoe goed de spectra konden worden gebruikt om soorten van elkaar te onderscheiden.

Hun bevindingen:

• Versbladspectra leverden de beste voorspellingen voor eigenschappen met betrekking tot bladstructuur en watergehalte, terwijl grondbladspectra het beste werkten voor eigenschappen met betrekking tot bladchemie.
• Geperste bladspectra leverden zeer goede voorspellingen op, meestal tussen versblad- en grondbladspectra. Zo voorspelden ze meer dan 75% van de variatie in bladstikstofgehalte en meer dan 90% van de variatie in bladmassa per gebied.
• Zowel geperste blad- als grondbladspectra leverden bijna perfecte voorspellingen van soortidentiteit op.

Het onderzoek, deze maand gepubliceerd in Methods in Ecology and Evolution, biedt ecologen een krachtig nieuw hulpmiddel voor het gebruik van biologische collecties om te begrijpen hoe plantengemeenschappen in de loop van de tijd veranderen, en biedt inzicht in hoe we ecosystemen in de toekomst het best gezond kunnen houden.

"Deze studie opent de deur naar het gebruik van 's werelds herbariumspecimens om de evolutie van functionele eigenschappen in de levensboom van de plant te bestuderen", zegt co-auteur en professor Jeannine Cavender-Bares van de Universiteit van Minnesota. "Het is een zeer opwindende vooruitgang voor de integratie van ecologie en fylogenetica."

"Verre van alleen maar dode planten in muffe lades, zijn herbaria enkele van de belangrijkste hulpmiddelen die we hebben om de verbluffende diversiteit van het plantenleven te begrijpen", voegde co-auteur en voormalig afgestudeerde student van de Universiteit van Minnesota Shan Kothari toe, nu een postdoctoraal onderzoeker bij Université de Montréal. "We hopen dat deze methode zijn plaats kan innemen tussen de vele slimme en innovatieve manieren waarop ecologen herbariumcollecties een nieuwe bestemming hebben gegeven." + Verder verkennen

Hoe diversifiëren en fylogenetisch correleren functionele eigenschappen voor co-voorkomende understory-soorten in boreale bossen?