Harnessing the power of herbarium digitization, crowdsourcing, and phylofloristics to assess and predict phenological responses

利用植物标本馆数字化、众包和系统植物学的力量来评估和预测物候反应

基本信息

  • 批准号:
    1754584
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 58.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Global environmental change has transformed our world. In the Eastern United States, increasing temperatures, for example, have had a significant impact on the timing of life events of plants and animals. For example, among the plants of this region, the flush of new leaves and spring flowering times occur more than two weeks earlier than decades prior. This project uses thousands of botanical specimens in museums across 16 states to understand the reasons why certain plants advance the timing of their life events more than others and to predict how plants will respond in the future. This work is broadly applicable to agricultural systems and the management of natural areas. As part of this effort, thousands of citizen-scientists will be engaged in the science of environmental change. In addition, educational and informative podcasts and teacher training programs will be developed. Finally, the project will also train undergraduate and graduate students and will enhance scientific infrastructure by making collections and their associated data more widely available.A vital resource in the study of phenological responses to climate change is historical records, especially those residing in natural history museums. Pressed and dried herbarium specimens, for example, represent snapshots of plant phenological events (e.g., flowering, fruiting) at specific places, times, and in association with specific climates. These specimens can facilitate the assessment of phenological variation across species ranges, and help elucidate plausible mechanistic causes, as well as highlight future expected responses. This project will use digitized herbaria to investigate plant phenology across the eastern U.S. and will address three specific aims. First, it will crowd-source phenological data from ca. 200,000 digitized herbarium specimens representing 1000 species from the eastern U.S. to estimate phenological change. Second, it will place phenological responses of these species in an evolutionary context by using large-scale genomic approaches to assess whether phenological traits can be predicted from evolutionary relationships. Third, it will develop models that identify climatic drivers of phenological responses and integrate these data to forecast spatial, temporal, and phylogenetic compositions of future plant assemblages.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
全球环境变化改变了我们的世界。例如,在美国东部,气温升高对动植物生命事件的发生时间产生了重大影响。例如,在该地区的植物中,新叶的绽放和春季开花的时间比几十年前提前了两周多。该项目使用 16 个州博物馆中的数千个植物标本来了解某些植物比其他植物提前生命事件发生时间的原因,并预测植物未来将如何反应。这项工作广泛适用于农业系统和自然区域的管理。作为这项努力的一部分,数千名公民科学家将参与环境变化科学。此外,还将开发教育和信息播客以及教师培训计划。最后,该项目还将培训本科生和研究生,并通过更广泛地提供馆藏及其相关数据来加强科学基础设施。历史记录是研究气候变化物候反应的重要资源,尤其是自然历史博物馆中的历史记录。例如,压制和干燥的植物标本代表了特定地点、时间以及与特定气候相关的植物物候事件(例如开花、结果)的快照。这些标本可以促进跨物种范围的物候变化的评估,并有助于阐明合理的机制原因,并强调未来的预期反应。该项目将使用数字化植物标本室来调查美国东部的植物物候学,并将实现三个具体目标。首先,它将众包来自大约的物候数据。代表美国东部 1000 个物种的 200,000 个数字化植物标本来估计物候变化。其次,它将通过使用大规模基因组方法来评估是否可以从进化关系预测物候特征,从而将这些物种的物候反应置于进化背景中。第三,它将开发模型来识别物候反应的气候驱动因素,并整合这些数据来预测未来植物组合的空间、时间和系统发育组成。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的知识进行评估,被认为值得支持。优点和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The unrealized potential of herbaria for global change biology
  • DOI:
    10.1002/ecm.1307
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Meineke, Emily K.;Davis, Charles C.;Davies, T. Jonathan
  • 通讯作者:
    Davies, T. Jonathan
Assessing Plant Phenological Character Displacement Across the Eastern United States Since 1895
评估 1895 年以来美国东部植物物候特征的变化
  • DOI:
    10.6073/pasta/c17fcc2ba0f9212938b2b5f6161615d8
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Park, Daniel;Breckheimer, Ian;Davis, Charles
  • 通讯作者:
    Davis, Charles
Phenological sensitivity to temperature mediates herbivory
对温度的物候敏感性介导食草
  • DOI:
    10.1111/gcb.15600
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Meineke, Emily K.;Davis, Charles C.;Davies, T. Jonathan
  • 通讯作者:
    Davies, T. Jonathan
Herbarium records provide reliable phenology estimates in the understudied tropics
植物标本馆记录提供了未充分研究的热带地区可靠的物候估计
  • DOI:
    10.1111/1365-2745.14047
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Park, Daniel S.;Lyra, Goia M.;Ellison, Aaron M.;Maruyama, Rogério Katsuhito;dos Reis Torquato, Débora;Asprino, Renata C.;Cook, Benjamin I.;Davis, Charles C.
  • 通讯作者:
    Davis, Charles C.
The colonial legacy of herbaria
  • DOI:
    10.1038/s41562-023-01616-7
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Daniel S. Park;Xiao Feng;S. Akiyama;M. Ardiyani;N. Avendaño;Z. Barina;Blandine Bartschi;Manuel J Belgr
  • 通讯作者:
    Daniel S. Park;Xiao Feng;S. Akiyama;M. Ardiyani;N. Avendaño;Z. Barina;Blandine Bartschi;Manuel J Belgr
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    D. Jutla;P. Bodorik;C. Hajnal;Charles Davis
  • 通讯作者:
    Charles Davis

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    2021
  • 资助金额:
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    Collaborative R&D
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了