Чем больше луковица, тем больше питательных веществ получает растение в случае необходимости. Но размер луковиц широко варьируется, даже среди родственных видов, от едва заметного подземного органа лука до желтого лука размером с мяч. Говард задавался вопросом, почему.
Его любопытство привело к одному из первых исследований эволюции и экологии размера луковиц. При анализе более 2500 гербарных образцов, представляющих 115 видов, он обнаружил два диапазона «оптимального» диаметра луковиц, которые, по-видимому, обусловлены естественным отбором.
Он также заметил, что более крупные луковицы имеют тенденцию расти в более теплом и стабильном климате – возможно, потому, что заполнение бункера большего размера требует благоприятных условий в течение более длительного времени.
Почему размер лампы имеет значение? Помимо способности растения выживать, это ключевая черта в садоводстве и сельском хозяйстве.
Садоводы знают, что растение надежно зацветет, когда его луковица достигнет определенного размера. Размер луковиц также является важной характеристикой таких культур, как чеснок и лук.
«Если мы поймем эволюцию изменения размера луковиц, возможно, мы сможем манипулировать настройками, чтобы заставить их работать больше в нашу пользу», – сказал Ховард, недавний аспирант по биологии Университета Флориды. «Мы едим эти структуры, поэтому понимание их эволюции важно для садоводства и сельского хозяйства. Они явно играют роль в том, как эти растения реагируют на окружающую среду."
Несмотря на то, что луковицы живут под землей, это не корни, а уменьшенный стебель, окруженный вздутыми основаниями листьев.
Ховард заинтересовался луковицами, когда работал в Ботаническом саду Хантингтона в Южной Калифорнии, где восхищался красотой экзотических луковиц со всего мира.
Будучи аспирантом, он сосредоточился на Ledebouria, африканской группе луковиц, и начал более широко изучать эволюцию луковиц.
Он вспомнил, как раскопал два вида Ledebouria, которые росли бок о бок в Намибии. К его удивлению, у меньшего растения с тонкими листьями была луковица побольше.
«Невозможно предсказать размер луковицы, глядя на надземную часть растения», – сказал он. "А у вас было два представителя одного и того же рода с луковицами разного размера.
Мне было любопытно, почему это могло быть, и мне было интересно, как я могу взглянуть на это в большом масштабе. Тогда это было типа: «Ах, коллекции!’"
Ховард опирался на образцы растений, собранные учеными со всего мира, чтобы провести свое исследование размера луковиц. Но хотя он проанализировал тысячи растений, он не коснулся ни одного экземпляра.
Благодаря постоянной оцифровке музейных образцов он мог получить доступ ко всем необходимым растениям со своего персонального компьютера.
Составив список целевых видов, он загрузил оцифрованные образцы из Глобального информационного фонда по биоразнообразию, биологической базы данных с открытым доступом. Он искал образцы, содержащие луковицы, и случайным образом выбирал набор из каждого вида для виртуального измерения с помощью ImageJ, программы обработки изображений.
Ховард создал модели оптимального размера луковиц с помощью бесплатного аналитического программного обеспечения под названием R и изучил, как климатические данные коррелируют с размером луковиц.
Вместо одной колоколообразной кривой для размера луковицы, как он и ожидал, модель показала два, предполагая, что естественный отбор может отдавать предпочтение двум диапазонам диаметра луковицы: с максимумом около 2 и 4.5 см.
По словам Ховарда, растения, на которых в разное время растут листья и цветы, также имеют более крупные луковицы, возможно, потому, что они зависят от своих подземных ресурсов, а не от условий выращивания.
То, что начиналось как побочный проект, пролило новый свет на эволюцию и экологию важной, но часто упускаемой из виду особенности растения.
К тому же, сказал Ховард, «этот проект мне ничего не стоил. Люди разработали бесплатные удобные платформы, которые позволяют легко начать отвечать на общие вопросы."
Советник Ховарда и соавтор исследования Нико Челлинезе, помощник куратора Гербария и информатики Флоридского музея естественной истории Флориды, сказал, что исследование «олицетворяет важность гербарных образцов в целом, но также демонстрирует, как оцифрованный, свободно доступный материал может вдохновлять и вдохновлять. исследования, которые приводят к интересным результатам и новым перспективам в науке."
Однажды Ховард обратился к коллегам-исследователям с просьбой включить луковицы при сборе и хранении образцов растений. В поисках подходящих образцов он нашел много гербарных листов с листьями и цветами, но не луковицы.
"Это понятно. С деревьев и кустарников можно просто сделать несколько обрезков.
Получение лампочки – гораздо более сложный процесс ", – сказал он. "Но я бы не смог провести подобное исследование, если бы кто-то не собрал весь образец. Эти структуры нужны нам, чтобы полностью понимать не только луковичные растения, но и другие растения с увлекательными подземными структурами."