JoVE Journal > Environment
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Environment

Karasal Paleoiklim ve Paleoekolojinin Fosil Yapraklarla Dijital Yaprak Fizyonomisi ve Alan Başına Yaprak Kütlesi Kullanılarak Yeniden Yapılandırılması

Published: October 25, 2024
doi:
10.3791/66838
, , , , ,
1Department of Biology,University of Washington, 2Department of Paleobiology, National Museum of Natural History,Smithsonian Institution, 3Department of Geology and Geophysics, Program in Ecology,University of Wyoming, 4Department of Ecology and Evolutionary Biology,University of Michigan Herbarium, 5Department of Earth and Environmental Sciences,Wesleyan University, 6Department of Geosciences,Baylor University

Summary

Sunulan protokol, dijital yaprak fizyonomisi ve alan başına yaprak kütlesi rekonstrüksiyon yöntemlerini kullanarak paleoiklim ve paleoekolojiyi yeniden yapılandırmak için fosil yapraklar üzerindeki sürekli yaprak fizyonomik özelliklerinin dijital ölçümünü ve analizini göstermektedir.

Abstract

İklim ve çevre, bitkilerin yapraklarının boyutunu, şeklini ve dişlenmemişliğini (fizyonomi) güçlü bir şekilde etkiler. Bu ilişkiler, özellikle odunsu monokotiledon olmayan kapalı tohumlularda, Dünya tarihinin son ~ 120 milyon yılı boyunca eski karasal ekosistemleri yeniden inşa etmek için uygulanan paleoiklim ve paleoekoloji için yaprak tabanlı vekiller geliştirmek için kullanılmıştır. Ek olarak, bu ilişkilerin canlı bitkilerde belgelendiği göz önüne alındığında, bitki evriminin yönlerini ve bitkilerin iklimsel ve çevresel değişikliklere nasıl tepki verdiğini anlamak için önemlidir. Modern ve fosil bitkiler üzerinde bu tür analizler yapmak için, yaprak fizyonomisinin tekrarlanabilir bir metodoloji kullanılarak doğru bir şekilde ölçülmesi gerekir. Bu protokol, modern ve fosil yapraklarda çeşitli yaprak fizyonomik değişkenlerini ölçmek ve analiz etmek için bilgisayar tabanlı bir yöntemi tanımlar. Bu yöntem, yaprak fizyonomik özelliklerinin, özellikle paleoiklimin yeniden yapılandırılması için dijital yaprak fizyonomisi vekilinde kullanılan yaprak tırtıkları, yaprak alanı, yaprak diseksiyonu ve doğrusallık ile ilgili değişkenlerin yanı sıra paleoekolojik bir vekil olan alan başına yaprak kütlesini yeniden yapılandırmak için kullanılan yaprak sapı genişliği ve yaprak alanı ile ilgili değişkenlerin ölçülmesine izin verir. Bu dijital yaprak özelliği ölçüm yöntemi fosil ve canlı bitkilere uygulanabildiğinden, paleoiklim ve paleoekolojinin yeniden yapılandırılması ile ilgili uygulamalarla sınırlı değildir. Yaprak morfolojisinin işlevini, yaprak gelişimini, yaprak özelliklerinin filogenetik ilişkilerini ve bitki evrimini anlamak için bilgilendirici olabilecek yaprak özelliklerini keşfetmek için de kullanılabilir.

Introduction

Yapraklar, bitki ve çevresindeki ortam arasında enerji (örneğin ışık, ısı) ve madde (örneğin karbondioksit, su buharı) alışverişini kolaylaştıran temel üretim birimleridir 1,2. Bu işlevleri yerine getirebilmek için yaprakların durgun ve rüzgarlı havada yerçekimine karşı kendi ağırlıklarını mekanik olarak desteklemeleri gerekir 3,4. Bu içsel bağlantılar nedeniyle, yaprakların boyutunun, şeklinin ve dişlekliğinin (fizyonomi) çeşitli yönleri, işlevlerinin ve biyomekaniğinin ayrıntılarını yansıtır ve çevreleri ve ekolojileri hakkında fikir verir. Önceki çalışmalar, fosil yaprak topluluklarınauygulanabilecek vekiller oluşturmak için modern dünyada yaprak fizyonomisi, iklim ve ekoloji arasındaki ilişkileri ölçmüştür 5,6. Bu vekiller, paleoiklim ve paleoekolojiyi yeniden inşa etmek için önemli fırsatlar sunar ve tarihi boyunca gezegenin çeşitli sistemleri arasındaki karmaşık etkileşimin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur. Bu makale, iki vekilin kullanımı için gerekli yöntemleri detaylandırmaktadır: 1) paleoekolojiyi aydınlatmak için alan başına yaprak kütlesi yeniden yapılandırma yöntemi ve 2) paleoiklimi yeniden yapılandırmak için dijital yaprak fizyonomisi.

Alan başına yaprak kuru kütlesi (MA), hem neo hem de paleobotanikte sıklıkla ölçülen bir bitki özelliğidir. MA’nın birincil değeri, özellikle fosil rekonstrüksiyonları için, yaprak ekonomisi spektrumunun bir parçası olması, yaprak fotosentetik hızı, yaprak ömrü ve kütlece yaprak besin içeriğini içeren iyi ilişkili yaprak özelliklerinin koordineli bir ekseniolmasıdır 7. FosillerdenMA’yı yeniden yapılandırma yeteneği, aksi takdirde erişilemeyen bu metabolik ve kimyasal süreçlere bir pencere sağlar ve nihayetinde bitki ekolojik stratejisi ve ekosistem işlevi hakkında yararlı bilgiler ortaya çıkarabilir.

Royer ve ark.5, yaprak bıçağının alanına ve yaprak sapının genişliğine dayalı olarak odunsu, monokotiledon olmayan (dikot) anjiyosperm fosilyapraklarının MA’sını tahmin etmek için bir yöntem geliştirdi. Teorik olarak, yaprak sapı, yaprağın ağırlığını en uygun konumda 3,4 tutan bir konsol görevi görür. Bu nedenle, kiriş mukavemetinin en önemli bileşenini oluşturan yaprak sapının kesit alanı, yaprağın kütlesi ile güçlü bir şekilde ilişkilendirilmelidir. Yaprak sapının şeklini silindirik bir tüpe basitleştirerek, yaprak sapının enine kesit alanı, yaprak sapı genişliğinin karesi ile temsil edilebilir ve bu da yaprak kütlesinin iki boyutlu bir fosilden tahmin edilmesine olanak tanır (daha fazla ayrıntı için, bakınız Royer ve ark.5). Yaprak alanı doğrudan ölçülebilir. Birlikte, yaprak sapı genişliğinin karesi bölü yaprak alanı (yani, yaprak sapı metriği; Tablo 1) MA fosili için iyi bir vekil sağlar ve paleobotanikçilerin modern özellik temelli ekolojiye adım atmalarına izin verir. MA rekonstrüksiyon yöntemleri ayrıca geniş yapraklı ve saplı gymnospermlere 5,8, otsu anjiyospermlere8 ve eğrelti otlarına9 genişletilmiştir ve bu da odunsu dikot anjiyospermler için gözlenen ilişkilerden ve birbirinden farklı ilişkiler üretmiştir. Genişletilmiş bir odunsu dikot veri seti ve saha düzeyinde MA’nın varyansını ve ortalamasını yeniden yapılandırmak için yeni regresyon denklemleri, fosil florasındaki odunsu dikot anjiyospermler arasında yaprak ekonomik stratejilerinin çeşitliliğinin ve hangi stratejilerin en yaygın olduğunun çıkarılmasına izin verir10.

Fizyonomik yaprak özellikleri ile iklimleri arasındaki ilişki bir asırdan fazla bir süredir not edilmiştir11,12. Spesifik olarak, odunsu dikot anjiyosperm yapraklarının fizyonomisi, sıcaklık ve nem13 ile güçlü bir şekilde ilişkilidir. Bu ilişki, karasal paleoiklim için çok sayıda tek değişkenli 14,15,16,17 ve çok değişkenli 6,18,19,20,21,22 yaprak fizyonomik vekillerinin temelini oluşturmuştur. Hem tek değişkenli hem de çok değişkenli yaprak fizyonomik paleoiklim yöntemleri, Dünya tarihinin son ~ 120 milyon yılını (Kretase’den moderne) kapsayan tüm kıtalarda kapalı tohumların baskın olduğu fosil floralara yaygın olarak uygulanmıştır.23.

Yaprak fizyonomik paleoiklim vekillerinde kullanılan iki temel gözlem, 1) yaprak boyutu ile ortalama yıllık yağış (MAP) arasındaki ilişki ve 2) yaprak dişleri (yani yaprak kenarının dışa doğru çıkıntıları) ve ortalama yıllık sıcaklık (MAT) arasındaki ilişkidir. Spesifik olarak, bir lokalitedeki tüm odunsu dikot anjiyosperm türlerinin ortalama yaprak boyutu MAP ile pozitif korelasyon gösterir ve dişli yaprakların olduğu bir lokalitedeki odunsu dikot anjiyosperm türlerinin oranı, diş boyutu ve sayısına ek olarak MAT 6,12,13,14,15,16,24 ile negatif korelasyon gösterir.

Bu yaprak fizyonomisi-iklim ilişkileri arasındaki işlevsel bağlantı, hem teori hem de gözlemtarafından güçlü bir şekilde desteklenmektedir 1,2,25. Örneğin, daha büyük yapraklar daha fazla fotosentetik yüzey alanı sağlasa da, daha fazla desteğe ihtiyaç duyarlar, terleme yoluyla daha fazla su kaybederler ve daha kalın bir sınır tabakası nedeniyle daha fazla duyulur ısıyı korurlar 1,26,27. Bu nedenle, daha büyük yapraklar daha ıslak, daha sıcak ortamlarda daha yaygındır, çünkü artan terleme yoluyla su kaybı yaprakları etkili bir şekilde soğutur ve daha az sorunludur. Buna karşılık, daha kuru sıcak iklimlerde daha küçük yapraklar su kaybını azaltır ve bunun yerine duyulur ısı kaybını artırarak aşırı ısınmayı önler28,29. Hangi faktörlerin veya faktörlerin kombinasyonunun, işlevsel bağlantıları açıklamaya en güçlü şekilde katkıda bulunduğunun ayrıntıları, diğer yaprak özellikleri için muamma olmaya devam etmektedir. Örneğin, yaprak soğutması, verimli tomurcuk paketleme, ince yaprakların gelişmiş desteği ve temini, hidatotlar yoluyla bağırsaklama ve gelişmiş erken sezon üretkenliği dahil olmak üzere yaprak dişleri-MAT ilişkisini açıklamak için önerilen birkaç hipotez vardır 30,31,32,33.

Çoğu yaprak fizyonomik paleoiklim vekili, sürekli değişkenlerin nicel ölçümlerinden ziyade yaprak özelliklerinin kategorik bölünmesine dayanır ve bu da çeşitli potansiyel eksikliklere yol açar. Kategorik yaklaşım, paleoiklim tahminlerinin doğruluğunu azaltabileniklimle güçlü bir şekilde ilişkili olan (örneğin, diş sayısı, yaprak doğrusallığı) sürekli ölçümlerle yakalanan daha ayrıntılı bilgilerin dahil edilmesini hariç tutar 6,20,34. Ek olarak, yaprak özelliği puanlama yöntemlerinin bazılarında, kategorik olarak puanlanan özellikler belirsiz olabilir, bu da tekrarlanabilirlik sorunlarına yol açabilir ve bazı özelliklerin iklim 6,15,16,35,36 ile işlevsel bağlantılarını desteklemek için sınırlı ampirik kanıtları vardır.

Bu eksiklikleri gidermek için, Huff ve ark.20, dijital yaprak fizyonomisi (DiLP) olarak bilinen bir yöntemde sürekli yaprak özelliklerinin dijital olarak ölçülmesini önerdi. DiLP’nin önceki yöntemlere göre önemli bir avantajı, 1) kullanıcılar arasında güvenilir bir şekilde ölçülebilen, 2) doğası gereği sürekli olan, 3) işlevsel olarak iklimle bağlantılı olan ve 4) büyüme mevsimleri arasında fenotipik plastisite gösteren özellikleredayanmasıdır 6,37. Bu, önceki yaprak fizyonomik paleoiklim yöntemlerinden daha doğru MAT ve MAP tahminlerine yol açmıştır6. Ek olarak, yöntem, hasarlı ve eksik yaprakları hesaba katmak için adımlar sağlayarak fosil kayıtlarının kusurlu doğasını barındırır. DiLP yöntemi, 6,38,39,40,41,42 gibi geniş bir jeolojikzaman aralığını kapsayan birden fazla kıtadan bir dizi fosil florasına başarıyla uygulanmıştır.

Aşağıdaki protokol, daha önceki çalışma 5,6,20,34’te açıklananın bir uzantısıdır. DiLP ve MA rekonstrüksiyon yöntemlerini kullanarak odunsu dikot, anjiyospermler, fosil yapraklardan paleoiklim ve paleoekolojiyi yeniden yapılandırmak için gerekli prosedürleri açıklayacaktır (bu protokolün kullanılmasıyla ölçülen ve hesaplanan değişkenlerin açıklaması için Tablo 1’e bakınız). Ek olarak, bu protokol, DiLP veya MA analizine dahil edilmeyen ancak uygulanması kolay olan ve yaprak fizyonomisinin yararlı karakterizasyonlarını sağlayan yaprak özelliklerinin kaydedilmesi ve hesaplanması için adımlar sağlar (Tablo 1). Protokol aşağıdaki formatı takip eder: 1) Fosil yaprakların görüntülenmesi; 2) Beş olası hazırlama senaryosu halinde düzenlenmiş yaprak dijital hazırlama; 3) aynı beş olası hazırlık senaryosuna göre düzenlenmiş yaprak dijital ölçümü; ve 4) R paketi dilp10 kullanılarak DiLP ve MA analizleri.

MA rekonstrüksiyonları için protokol, DiLP protokolünün içine yerleştirilmiştir, çünkü her ikisi de birbiriyle hazırlanmak ve birlikte ölçmek için uygundur. Bir kullanıcı yalnızca MA analizleriyle ilgileniyorsa, yaprak kenarının dişli olup olmadığına bakılmaksızın DiLP hazırlama senaryosu 2’de açıklanan hazırlık adımlarını ve yalnızca yaprak sapı genişliğini, yaprak sapı alanını ve yaprak alanı ölçümlerini açıklayan ölçüm adımlarını izlemelidir. Bir kullanıcı daha sonra MA yeniden yapılandırmalarını gerçekleştiren dilp R paketinde uygun işlevleri çalıştırabilir.

Protocol

1. Fosil yaprak görüntüleme Yaprak fosilini kameranın altına yerleştirin ve örneğin fosilin altına sıkıştırmak için bir kum havuzu veya macun kullanarak mümkün olduğunca düz durduğundan emin olun.NOT: Tek bir blok üzerinde birden fazla örneğin fotoğrafını çekerken, fosilin ayrıntılarının net ve keskin olmasını sağlamak için bunları ayrı ayrı yakın çekim olarak fotoğraflamak en iyisidir. Fosili siyah keçe veya kadife gibi koyu mat bir arka plan üzerine yerleştirmek de yararlıdır. Bir ölçek çubuğunu yatay olarak ve yaprakla aynı dikey düzlemde yerleştirin, fosile yakın bir yere yerleştirin, ancak hiçbir parçasını örtmeyin. Fosili çevreleyen matris çok azsa veya hiç yoksa, ölçek fotoğraf çerçevesinin içine yerleştirilmeli ve odakta olmalıdır. Bir kamera tripodu veya fotokopi standı kullanarak, lens kaya yüzeyine paralel olacak şekilde kamerayı doğrudan fosil yaprağının üzerine yerleştirin. Yaprağın ayrıntılarının keskin bir şekilde yakalanmasını sağlamak için, lensin/kameranın odak mesafesinde kalarak ve tüm fosilin fotoğrafın çerçevesi içinde olduğundan emin olarak kamerayı fosile mümkün olduğunca yakın konumlandırın.NOT: Mümkünse, işlenecek yaprağa net bir şekilde odaklanmak için yüksek çözünürlüklü bir dijital kamera ve manuel odaklamalı ve yeterli alan derinliğine sahip bir makro lens kullanmak en iyisidir. Dolaylı ışık kullanarak, numunenin tüm ana hatlarını net bir şekilde görmek için fosili gerektiği gibi aydınlatın. Her fosil için aydınlatmayı yeniden ayarlamak genellikle gereklidir. Fosil yaprağının fotoğrafını çekin ve görüntü dosyasını uygun şekilde etiketleyin. 2. Dijital hazırlık NOT: Bu protokoller boyunca kullanılan yaprak mimari terminolojisinin bir örneği Şekil 1’de verilmiştir. Ölçülecek fosil yaprağı için hangi hazırlık senaryosunun geçerli olduğunu belirlemek için karar ağacını (Şekil 2) ve verilen örnekleri (Şekil 3) kullanın ve o uygun bölüme ilerleyin. Hazırlık adımlarında dikkat edilmesi gereken ek noktalar için Tablo 2’ye başvurun. Yaprak senaryo 1 veya 5’in altına düşerse, yaprak kantitatif yaprak fizyonomisi ölçümleri için hazırlanamaz. Senaryo 2: Alanı veya yarım alanı korunan veya yeniden oluşturulabilen kenar boşluklu yaprağın tamamı.Dosyayı görüntü işleme yazılımında açın (örneğin, Adobe Photoshop veya GIMP). Gerekirse görüntüyü kırpın, bu da son dosya boyutunu küçültmeye yardımcı olur, ancak ölçek çubuğunun hala dahil edilmesini sağlar. Image > Canvas (Photoshop) seçeneğine tıklayarak çalışma alanının genişliğini iki katına çıkarın; Görüntü > Tuval Boyutu (GIMP). Geçerli tuvalin sağına veya soluna yeni bir tuval eklenmesi önerilir. Yaprak kenarı biraz yeniden yapılandırma gerektiriyorsa, yaprak alanı ve şeklinin yarım yapraktan mı yoksa tam yapraktan mı daha güvenilir bir şekilde ölçülebileceğine karar verin (Şekil 3). Yaprağı kaya matrisinden kopyalayın. Bir kement aleti kullanarak varsa yaprak sapı da dahil olmak üzere yaprağın tamamını veya yarısını izleyin (bkz. Tablo 2). Seçimi kopyalayıp yapıştırın ve tuvalin açık bir alanına yerleştirin. Bu seçimin iki kopyasını yapıştırmayı düşünün, biri hazırlık sürecini yeniden başlatmak için gerektiğinde geri dönmek üzere düzenlenmemiş bir kopyadır. Kenar boşluğunun hasarlı kısımlarını uygun renkte bir çizgi kullanarak onarın (genellikle beyaz bir arka plan üzerindeyse siyah). Kenar boşluğunun güvenilir bir şekilde yeniden yapılandırılması için, örneğin boya fırçası veya çizgi aracını kullanarak, hasarlı kenar boşluğunu kapsayan bir çizgi çizin. Çizginin görülebilecek kadar kalın olduğundan (~1-2 pt ağırlık) ve hasarlı alan boyunca kenar boşluğunu birleştirdiğinden emin olun. Varsa, kement aletini kullanarak yaprak sapını yapraktan çıkarın.Görsel olarak, genellikle daha koyu renkli olan ve belirgin damarlar içermeyen yaprak sapı ile temas ettiği noktaya kadar taban boyunca yaprak kenarını takip edin. Oraya bir kement noktası yerleştirin. Yaprağın diğer yarısında da aynısını yapın ve ikinci noktayı oraya yerleştirin.NOT: Yaprak tabanı simetrik ise, çizgi yaprak sapına ~ dik olacaktır; Asimetrik ise, çizgi bir açıda olacaktır. Seçimi tamamlamak için tüm yaprak sapını daire içine alın. Yaprak sapını yaprak bıçağının yanına yerleştirmek için kesin, yapıştırın veya taşıma aracını kullanın, ancak ona dokunmayın.NOT: Bir kordat veya lob yaprak tabanı için, yani taban, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altına uzanır, yaprak sapı, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altındaki yaprak tabanına dayanma potansiyeline sahiptir. Yaprak sapını gerçekten bağlandığı yerden kesmeye, yaprak sapı kenarını yakından izlemeye ve ortaya çıkan hasarlı kenarı onarmaya özen gösterin. Çoğu fosilde bunu görmenin zor olabileceği kabul edilmektedir. Dosya boyutunu küçültmek için gerekirse görüntünün son alanını kırpın. Tamamlanan hazırlanmış görüntünün nasıl görünmesi gerektiğine dair bir örnek için Şekil 3’e bakın. Senaryo 3: Alanı veya yarım alanı yeniden yapılandırılamayan, ancak ardışık iki dişi olan ve yaprağın ≥25’i korunmuş ≥ dişli bir yaprakNOT: Diş ölçümleri, bu kategorideki yapraklarda ölçülebilen tek özelliktir, bu nedenle yapraklar sadece bu ölçümler için hazırlanır.Dosyayı bir görüntü işleme yazılımında (ör. Adobe Photoshop veya GIMP) açın. Gerekirse görüntüyü kırpın, bu da son dosya boyutunu küçültmeye yardımcı olur, ancak ölçek çubuğunun hala dahil edildiğinden emin olur. Image > Canvas (Photoshop) seçeneğine tıklayarak çalışma alanının genişliğini dört katına çıkarmak için işkembe; Görüntü > Tuval Boyutu (GIMP). Geçerli tuvalin sağına veya soluna yeni bir tuval eklenmesi önerilir. Yaprağı kaya matrisinden kopyalayın. Bir kement aleti kullanarak, varsa yaprak sapı da dahil olmak üzere korunmuş yaprağın boyutunu izleyin. Kenar boşluğunun hasarlı kısımlarını tam olarak takip etme konusunda endişelenmeyin, çünkü bunlar kaldırılacaktır. Seçimi kopyalayıp yapıştırın ve tuvalin açık bir alanına yerleştirin. Bu seçimin iki kopyasını yapıştırmayı düşünün, biri hazırlık sürecini yeniden başlatmak için gerekirse geri dönülecek düzenlenmemiş bir sürümdür. Varsa, kement kullanma aracını kullanarak yaprak sapını yapraktan çıkarın.Görsel olarak, genellikle daha koyu renkli olan ve belirgin damarlar içermeyen yaprak sapı ile temas ettiği noktaya kadar taban boyunca yaprak kenarını takip edin. Oraya bir kement noktası yerleştirin. Yaprağın diğer yarısında da aynısını yapın ve ikinci noktayı oraya yerleştirin.NOT: Yaprak tabanı simetrik ise, çizgi yaprak sapına ~ dik olacaktır, eğer asimetrik ise, çizgi bir açıda olacaktır. Seçimi tamamlamak için tüm yaprak sapını daire içine alın. Yaprak sapını yaprak bıçağının yanına yerleştirmek için kesin, yapıştırın veya taşıma aracını kullanın, ancak ona dokunmayın.NOT: Bir kordat veya lob yaprak tabanı için, yani taban, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altına uzanır, yaprak sapı, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altındaki yaprak tabanına dayanma potansiyeline sahiptir. Yaprak sapını gerçekten bağlandığı yerden kesmeye, yaprak sapı kenarını yakından izlemeye ve ortaya çıkan hasarlı kenarı onarmaya özen gösterin. Çoğu fosilde bunu görmek zor olabilir. Bir kement aleti kullanarak kenar boşluğunun hasarlı kısımlarına bitişik alanı çıkarın.Seçime, hasarlı kısmı sınırlayan kenar boşluğu boyunca bir noktadan başlayın ve bu noktadan o ana damara dik olan ana damara düz bir çizgi çizin (Şekil 4). Seçime hasara en yakın korunmuş süt dişi sinüsünden başlayın. Bu, bir dişin yan tarafının sonraki ölçümlerde iç çevre olarak dahil edilmemesini ve yardımcı dişlerin süt dişleriymiş gibi ölçülmemesini sağlar. Dişler uzak aralıklıysa bu uygun olmayabilir, çünkü çok fazla korunmuş kenar boşluğu çıkarılabilir (Şekil 4). Hasarlı kenar boşluğunun diğer sınırı ile aynı seviyeye gelene kadar ana damar boyunca seçime devam edin ve kenar boşluğuna ana damara dik düz bir çizgi çizin (Şekil 4).NOT: Agrofik damarları olan ve olmayan pinnate yapraklar için (Şekil 1A) (bakınız Ellis ve ark.43), ana damar birincil damardır (yani orta damar). Avuç içi damarlı yapraklar için (Şekil 1B,D), ana damar en yakın birincil damardır (örneğin, Şekil 4B). İğneli loblu yapraklar için (Şekil 1C), hasar bir iğneli lobda bulunuyorsa, ana damar lobu besleyen damardır (tipik olarak ikincil bir damar). Seçimi tamamlayın ve yaprağın bu kısmını silin. Yaprağın tüm hasarlı kısımları için tekrarlayın. Hazırlanan bu yaprağı kopyalayıp yapıştırın ve tuvalin açık bir alanına yerleştirin. Bir kement aleti kullanarak dişleri çıkarın.Yaprak tepesinden, lob apislerinden birinden veya bir yaprak parçasının en apikal dişinden başlayın ve o yaprak, lob veya parça boyunca her bir birincil diş sinüsünde bir seçim yapın (Şekil 5; süt ve yardımcı dişlerin nasıl ayırt edileceğine ve dişlerin loblardan nasıl ayırt edileceğine dair ipuçları için Ek Şekil 1, Ek Şekil 2’ye bakın). Dişleri keserken uygun kurallara uyduğunuzdan emin olun (Tablo 2; Ek Şekil 3).NOT: Süt dişleri sıklıkla tabana ve tepeye doğru küçülür. En bazal dişin apikal sinüsünü seçtikten sonra uzatma kuralını uygulayın (Tablo 2; Ek Şekil 4) dizinin son dişini kesmek için. Yaprak bıçağın yanındaki dişleri kesip yapıştırarak, dişler dokunulmadan çıkarılmış olarak dişleri çıkarın. Preparatta dişlerin çıkarılmasını gerektiren ek yaprak lobları veya parçaları varsa, tüm dişler çıkana kadar yukarıdaki adımları tekrarlayın. Orijinal kesme yaprağının fazladan bir sürümü oluşturulmuşsa, fazla sürümü silin. Dosya boyutunu küçültmek için gerekirse görüntünün son alanını kırpın. Tamamlanan hazırlanmış görüntünün nasıl görünmesi gerektiğine dair bir örnek için Şekil 3’e bakın. Senaryo 4: Alanı veya yaprak alanı korunan veya yeniden yapılandırılabilen dişli bir yaprakDosyayı görüntü işleme yazılımında açın (örneğin, Adobe Photoshop veya GIMP). Gerekirse görüntüyü kırpın, bu da son dosya boyutunu küçültmeye yardımcı olur, ancak ölçek çubuğunun hala dahil edildiğinden emin olur. Image > Canvas (Photoshop) seçeneğine tıklayarak çalışma alanının genişliğini dört katına çıkarmak için işkembe; Görüntü > Tuval Boyutu (GIMP). Geçerli tuvalin sağına veya soluna yeni bir tuval eklenmesi önerilir. Yaprağın nasıl hazırlanacağına karar verin. Yaprak alanı/şekli ölçümlerinin tam yaprak veya yarım yaprak üzerinde yapılması gerekir, hangi seçeneğin daha doğru ölçümlerle sonuçlanacağına karar verin. Diş ölçümleri, korunmuş kenarın tüm bölümleri boyunca yapılmalıdır. Bazı durumlarda, yaprak alanı/şekli ölçümleri, diş değişkenlerinin ölçüldüğü alt kümeden farklı bir yaprak alt kümesinde gerçekleşebilir.NOT: Verilen örnekte (Şekil 6), yarım yaprağın tam yaprağa göre daha güvenilir bir şekilde yeniden yapılandırılmasına karar verilmiştir. Diş ölçüleri için sağ altta kalan korunmuş kenar boşluğu (>1 korunmuş diş) dahil edildi. Senaryo 4 için aşağıdaki protokol kabaca sağlanan örneği takip eder (Şekil 6), ancak ayrıntılar farklı hazırlık bağlamlarında biraz farklılık gösterebilir. Yaprağı kaya matrisinden kopyalayın ve korunan tüm kenar boşluklarını dahil ettiğinizden emin olun.Bir kement aleti kullanarak, varsa yaprak sapı da dahil olmak üzere yaprağın kenarını izleyin. Alan/şekil ölçümlerine tam olarak dahil edilmeyecek olan kenar boşluğunun hasarlı kısımlarını tam olarak çıkarılacakları için izlemeyin (örneğin, Şekil 6’da yaprağın sağ yarısı). Seçimi kopyalayıp yapıştırın ve tuvalin açık bir alanına yerleştirin. Bu seçimin iki kopyasını yapıştırmayı düşünün, biri hazırlık sürecini yeniden başlatmak için gerekirse geri dönmek üzere düzenlenmemiş bir kopyadır. Varsa, kement aletini kullanarak yaprak sapını yapraktan çıkarın.Görsel olarak, genellikle daha koyu renkli olan ve belirgin damarlar içermeyen yaprak sapı ile temas ettiği noktaya kadar taban boyunca yaprak kenarını takip edin. Oraya bir kement noktası yerleştirin. Yaprağın diğer yarısında da aynısını yapın ve ikinci noktayı oraya yerleştirin.NOT: Yaprak tabanı simetrik ise, çizgi yaprak sapına ~ dik olacaktır; Asimetrik ise, çizgi bir açıda olacaktır. Seçimi tamamlamak için tüm yaprak sapını daire içine alın. Yaprak sapını yaprağın yanına yerleştirmek için kesin, yapıştırın veya taşıma aracını kullanın, ancak ona dokunmayın.NOT: Bir kordat veya lob yaprak tabanı için, yani taban, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altına uzanır, yaprak sapı, yaprak sapının yaprak bıçağına bağlandığı yerin altındaki yaprak tabanına dayanma potansiyeline sahiptir. Yaprak sapını bağlandığı yerden kesmeye, yaprak sapı kenarını yakından izlemeye ve ortaya çıkan hasarlı kenarı onarmaya özen gösterin (Ek Şekil 5). Çoğu fosilde bunu görmek zor olabilir. Diş ölçümlerine hazırlanmak için ikinci bir kopya oluşturmak ve tuvalin açık bir alanına yerleştirmek için yaprak sapı çıkarılmış olarak izole edilmiş yaprağı kopyalayıp yapıştırın. Yaprak alanı ve şekil ölçümleri için yaprağın bir versiyonunu hazırlayın.Yarım yaprak hazırlıyorsanız, fazla yaprak malzemesini kement aletini kullanarak kesin, böylece yalnızca tam bir yarım yaprak kalır. Tam bir yaprak hazırlıyorsanız, herhangi bir yaprak malzemesini çıkarmayın. Gerekirse, bir çizgi veya boya fırçası aracı (genellikle beyaz bir arka plan için siyah bir çizgi) kullanarak uygun renkte bir çizgi kullanarak kenar boşluğu boyunca hasarlı alanları onarın. Çizginin görülebilecek kadar kalın olduğundan (~1-2 pt ağırlık) ve hasarlı alan boyunca kenar boşluğunu birleştirdiğinden emin olun. Diş ölçümleri için yaprağın bir versiyonunu hazırlayın.Bir kement aleti kullanarak kenar boşluğunun hasarlı kısımlarına bitişik alanı çıkarın.Seçime, hasarlı kısmı sınırlayan kenar boyunca bir noktadan başlayın ve bu noktadan o ana damara dik olan ana damara düz bir çizgi çizin (Şekil 4). Seçime hasara en yakın korunmuş süt dişi sinüsünden başlayın. Bu, bir dişin yan tarafının sonraki ölçümlerde iç çevre olarak dahil edilmemesini ve yardımcı dişlerin süt dişleriymiş gibi ölçülmemesini sağlar. Dişler uzak aralıklıysa bu uygun olmayabilir, çünkü çok fazla korunmuş kenar boşluğu çıkarılabilir (Şekil 4). Hasarlı kenarın diğer sınırı ile aynı seviyeye gelene kadar ana damar boyunca seçime devam edin ve ana damara kenar boşluğuna dik düz bir çizgi çizin (Şekil 4).NOT: Agrofik damarları olan ve olmayan pinnate yapraklar için (Şekil 1A) (tanım ve örnekler için Ellis ve ark.43’e bakınız), ana damar birincil damardır (yani orta damar). Avuç içi damarlı yapraklar için (Şekil 1B,D), ana damar en yakın birincil damardır (örneğin, Şekil 4B). İğneli loblu yapraklar için (Şekil 1C), hasar bir iğneli lobda bulunuyorsa, ana damar lobu besleyen damardır (tipik olarak ikincil bir damar). Yaprağın hasarlı kısmını silin. Yaprağın tüm hasarlı kısımları için de aynısını yapın. Diş ölçüleri için hazırlanan, hasarlı kısımları çıkarılmış versiyonu kopyalayıp yapıştırın ve tuvalin açık bir alanına yerleştirin. Bir kement aleti kullanarak dişleri çıkarın.Yaprak tepesinden, lob uçlarından birinden veya bir yaprak parçasının en apikal dişinden başlayın ve yaprak, lob veya fragman boyunca her birincil diş sinüsünde bir seçim yapın (Şekil 5; süt ve yardımcı dişlerin nasıl ayırt edileceğine ve dişlerin loblardan nasıl ayırt edileceğine dair ipuçları için Ek Şekil 2’ye bakın). Dişleri keserken uygun kurallara uyduğunuzdan emin olun (Tablo 2; Ek Şekil 2).NOT: Süt dişleri sıklıkla tabana ve tepeye doğru küçülür. En bazal dişin apikal sinüsünü seçtikten sonra uzatma kuralını uygulayın (Tablo 2; Ek Şekil 4) dizinin son dişini kesmek için. Yaprak bıçağın yanındaki dişleri kesip yapıştırarak, dişler dokunulmadan çıkarılmış olarak dişleri çıkarın. Preparatta dişlerin çıkarılmasını gerektiren ek yaprak lobları veya parçaları varsa, tüm dişler çıkana kadar yukarıdaki adımları tekrarlayın. Orijinal kesilmiş yaprağın fazladan bir sürümü oluşturulmuşsa, fazla sürümü silin. Dosya boyutunu küçültmek için gerekirse görüntünün son alanını kırpın. Tamamlanan hazırlanmış görüntünün nasıl görünmesi gerektiğine dair bir örnek için Şekil 3’e bakın. 3. Dijital ölçüm NOT: Bir veri giriş şablonu elektronik tablosu, Ek Dosya 1 olarak sağlanır. Ölçüm adımlarındaki ek hususlar için Referans Tablo 3 . Senaryo 1 ve 5’te gereken tek adım, yaprak kenar boşluğu durumunu veri girişi elektronik tablosuna kaydetmektir (adım 3.5). ImageJ yazılımını açın44. Hangi ölçümlerin otomatik olarak yapılacağını ayarlayın (program yüklendikten sonra bunu bir kez yapın). Ölçümleri Ayarla > Analiz Et’i tıklatın ve yalnızca Alan, Çevre ve Feret çapını seçin. Ondalık basamakların 3 olarak ayarlandığından emin olun. Hazırlanan fosil yaprağı görüntüsünü Dosya > Aç’a tıklayarak veya görüntüyü önceden açılmış ImageJ araç çubuğuna sürükleyip bırakarak açın. Her yeni yaprak görüntüsü için ölçeği ayarlayın.NOT: Bu kritik bir adımdır ve doğru ölçümleri sağlamak için her yeni yaprak görüntüsü için yapılmalıdır.Düz çizgi aracına tıklayın. Ölçek çubuğunu yakınlaştırın ve ölçek çubuğu boyunca mümkün olan en uzun düz çizgiyi çizin. Analiz Et’i tıklayın > ölçeği ayarlayın. Bilinen mesafede, cm cinsinden ölçülen uzunluğu girin (modern kalibrasyon veri setinde kullanılan birimle tutarlı olması için). Uzunluk birimini değiştirmek gerekli değildir. Tamam’a tıklayın. Veri girişi elektronik tablosunda kanadı dişli (0) veya tam (1) olarak işaretleyin. Yaprak sapı varsa yaprak sapı genişliğini ölçün. Ölçümler, çok daha iyi bir bağlam sağladığı için hala kaya matrisinde bulunan yaprağın orijinal kopyası üzerinde yapılmalıdır.NOT: Yaprak sapı yoksa, bazı durumlarda, yaprak sapı yerine orta damarın temel pozisyonundaki genişliği ölçülebilir. Bununla birlikte, bu yalnızca orta damarın tüm genişliği korunmuşsa (yani, damarın üzerinde sıkıştırılmış lamina yoksa veya fosil yaprağın abaksiyal tarafını koruyorsa) ve aynı türden veya morfotipten alınan diğer örnekler, bazal damar genişliğinin yaprak sapı genişliğine eşdeğer olduğunu gösteriyorsa yapılmalıdır.Yaprak sapının yaprak bıçağıyla buluştuğu yerde yaprak sapına dik düz bir çizgi çizin veya yerleştirme noktası asimetrikse, en temel yerleştirme noktasında yaprak sapına dik bir çizgi çizin. Bu çizgiyi dikkatli bir şekilde çizmek önemlidir. Bu nedenle, çizgiyi tam olarak çizmeyi kolaylaştırmak için yaprağın bu alanını yakınlaştırmanız önerilir.NOT: En temel yerleştirme noktasında hasar, trikomlar, nektarlar, dikenler veya yaprak sapı genişliğinin doğru ölçümünü engelleyen diğer özellikler de dahil olmak üzere, bu adımın değiştirilmesi gereken özel durumlar vardır. Bu durumlarda, ölçümün güvenilir bir şekilde yapılabileceği özelliğin altındaki ilk noktada yaprak sapı genişliğini ölçün. Analiz Et > Ölç’e tıklayın veya çizilen çizginin uzunluğunu ölçmek için bir kısayol kullanın. Ölçümün tam olarak nerede yapıldığına dair bir kayıt oluşturmak için Düzenle > Çizim’e tıklayarak veya bir kısayol kullanarak görüntünün üzerine aynı çizgiyi çizin. Gerekirse, ana araç çubuğundaki bir aracı (renk seçici) kullanarak çizginin rengini değiştirin. Çizgi çizildikten sonra, görüntüyü, tercihen değiştirilmiş bir dosya adı altında kaydedin. Bu satırın uzunluğunu veri girişi elektronik tablosunda yaprak sapı genişliği altına kaydedin. Görüntüyü siyah beyaz yaparak yaprağı ek ölçümler için hazırlayın. Bunu yapmak için Görüntü > 8 bit yazın> tıklayın. Görüntü > Eşiği Ayarla’yı tıklayarak görüntünün eşiğini > veya kısayolu kullanın. Eşik başlıklı bir kutu açılır ve görüntünün bir kısmını kırmızıya çevirir. Yaprak açık renkliyse ve arka plan koyuysa, Koyu Arka Plan’ı tıklatın. Kaydırma çubuğunu kullanarak eşiği, yaprağın içi kırmızı olana ve arka plandan farklı olana kadar ayarlayın. Bu kritik bir adımdır ve kesin olmayan veriler üretmek için kolay bir yerdir. Kenar boşluğunun bazı kısımlarını yakınlaştırarak kırmızı alanın yaprağa tam olarak karşılık geldiğinden emin olun (yani, yaprağın tüm çevresi kırmızıdır ve daha fazla değildir). Yaprağın iç kısmındaki kırmızı boşluklar kabul edilebilir ve ölçümleri etkilemez.NOT: Yaprağın ana hatları iyi tanımlanmamışsa, önce yaprağın ana hatlarının kırmızı olduğunu doğrulamak için yakınlaştırılmışken eşiği ayarlamayı deneyin. Fosil ve arka plan arasındaki zayıf kontrast güvenilir bir eşiğin uygulanmasını engelliyorsa, kontrastın çok zayıf olduğu alanlarda yaprak çevresine düz bir anahat eklemek için boya fırçası aracını kullanın. Alternatif olarak, yaprağı görüntü işleme yazılımına (örneğin, Adobe Photoshop veya GIMP) geri koyun ve izole edilmiş yaprak katmanlarının kontrastını veya arka planın rengini daha iyi ayırt etmek için ayarlayın. Senaryo 2 (adım 2.1) ve 4’te (adım 2.4) hazırlanan yapraklar için yaprak alanını ve şeklini ölçün.NOT: Hazırlanan görüntünün hangi bileşenlerinde hangi değişkenlerin ölçüldüğü konusunda kılavuz olarak Şekil 2 ve Şekil 6B’yi kullanın. Yapraklar senaryo 3’te (adım 2.2) hazırlandıysa, bu adımı atlayın ve adım 3.11’e geçin.Yaprak alanı ve şekil ölçümleri için hazırlanan, sadece yaprak sapının çıkarılması gereken yaprağı ölçün (yaprak sapı varsa). Değnek aracını seçin. Yaprağın iç kısmına tıklayın. Yaprağın tamamı sarı renkle çerçevelenmelidir – taslağın doğru olduğunu onaylayın. Analiz Et > Ölç’e tıklayarak veya kısayolu kullanarak ölçümler yapın. Ölçülen alan bir bütün yaprak olarak hazırlanmışsa, veri giriş tablosunda alan, çevre, Feret ve minimum Feret kaydedin. Ölçülen alan yarım yaprak olarak hazırlanmışsa, sadece Feret’i kaydedin ve bir sonraki adıma geçin. Ölçülen alan yarım yaprak ise, yaprağın ikiye kesilmesinden kaynaklanan yapay çevrenin uzunluğu olan yaprağın yapay orta çevresini ölçün (Şekil 6B). Ölçülen alan yaprağın tamamı ise, bu adımı ve 3.10.5 adımını atlayın.NOT: Yapay orta çevrenin ölçülmesi, bıçak çevresinin yarım yapraklardan hesaplanmasına izin verir (aşağıdaki adım 3.10.5’e bakın). Kanat çevresi, DiLP ve MA analizlerine dahil edilen değişkenlerde kullanılmaz, ancak fizyonomi karakterizasyonu için yararlı olan diğer değişkenler için kullanılır (örneğin, şekil faktörü, kompaktlık; Tablo 1).Çizgi aracını sağ tıklatarak segmentli çizgi aracını seçin. Yapay orta çevrenin tüm uzunluğunu izleyin. Analiz et > Ölç’e tıklayın veya uzunluğu ölçmek için kısayolu kullanın. Bu ölçüm, aşağıdaki bıçak çevresini hesaplamak için formülde kullanılacaktır (adım 3.10.5). Ölçülen alan yarım yapraksa, alanı 2 ile çarparak, minimum Feret’i 2 ile çarparak ve önce yapay orta çevreyi yarım yaprak çevresinden çıkararak ve ardından aşağıdaki formülü kullanarak 2 ile çarparak bıçak çevresini hesaplayarak veri girişi elektronik tablosuna girdiğiniz gibi ölçümleri değiştirin:Bıçak çevresi = (çevre – yapay orta çevre) x 2 Kesilmiş bir yaprak sapı varsa, alanını ölçün. Mevcut değilse, senaryo 2 için ölçüm tamamlanır, ancak senaryo 4 için adım 3.11’e geçin.Değnek aracıyla kesilen yaprak sapına tıklayın. Yaprak sapı sarı renkle belirtilmelidir. Analiz Et > Ölç’e tıklayarak veya kısayolu kullanarak ölçümler yapın. Veri girişi elektronik tablosunda yaprak sapı alanı altındaki alanı kaydedin. Senaryo 2 (adım 2.1) için ölçüm artık tamamlanmıştır; Senaryo 4 (adım 2.3) için sonraki adıma geçin. Senaryo 3 (adım 2.2) ve 4’te (adım 2.3) hazırlanan yapraklar için diş değişkenlerini ölçün.Ham bıçağı ölçün. Değnek aletiyle, ham bıçağın içini seçin (yani, hala dişleri olan diş ölçümleri için hazırlanmış yaprak; Şekil 6B). Sarı ile özetlenmelidir. Analiz Et > Ölç’e tıklayarak veya kısayolu kullanarak ölçümler yapın.NOT: Yaprağın nasıl hazırlandığına bağlı olarak, alanlarını bir araya getirerek birkaç ayrık bölümün ölçülmesi gerekebilir (örneğin, Şekil 6B). Alternatif olarak, Shift tuşunu basılı tutarken değnek aracıyla ikinci bir bölüm seçerek aynı anda birden fazla bölüm seçebilirsiniz. Veri girişi elektronik tablosunda ham bıçak alanı ve ham bıçak çevresi altındaki alanı ve çevreyi kaydedin. Dahili ham bıçağı ölçün. İç ham bıçağın iç kısmını seçin (yani, dişleri çıkarılmış diş ölçümleri için hazırlanmış yaprak; Şekil 6B). Sarı ile özetlenmelidir. Analiz Et > Ölç’e tıklayarak veya kısayolu kullanarak ölçümler yapın.NOT: Yaprağın nasıl hazırlandığına bağlı olarak, alanlarını bir araya getirerek birkaç ayrık bölümün ölçülmesi gerekebilir (örneğin, Şekil 6B). Alternatif olarak, Shift tuşunu basılı tutarken değnek aracıyla ikinci bir bölüm seçerek aynı anda birden fazla bölüm seçebilirsiniz. Veri girişi elektronik tablosunda dahili ham bıçak alanı ve dahili ham bıçak çevresi altındaki alanı ve çevreyi kaydedin. Kesim çevresinin uzunluğunu ölçün. Yaprağı net bir şekilde görmek için eşiği kaldırın, eşik kutusunda Sıfırla’yı tıklayın veya Düzenle > Geri Al’ı tıklayın—ikincisi genellikle siyah beyaz 8 bitlik dönüştürmeyi de kaldırır. Segmentli çizgi aracını seçin ve ham bıçak üzerinde kesim çevresinin tam uzunluğunu izleyin. Analiz Et’i > Ölç’ü tıklayarak veya kısayolu kullanarak ölçün. Birden fazla porsiyon varsa, her bir porsiyonun kesim çevresinin uzunluğunu ölçmek için önceki adımları tekrarlayın. Uzunluğu veya uzunlukların toplamını, veri girişi elektronik tablosundaki kesme çevresinin uzunluğu altına kaydedin.NOT: Kesilen çevre, hasarın giderilmesiyle yaprağın hazırlanması yoluyla tanıtılır. Çoğu durumda, bu yapay orta çevreden farklıdır (Şekil 6B). Varsa süt ve yardımcı dişleri sayın.NOT: Süt ve yardımcı dişlerin nasıl ayırt edileceğine ilişkin ipuçları için Ek Şekil 2’ye bakın.Eşik henüz kaldırılmamışsa, şimdi kaldırın. Eşiği kaldırmak için, eşik kutusunda Sıfırla’yı tıklatın veya Düzenle > Geri Al’ı tıklatın; ikincisi genellikle siyah beyaz 8 bit dönüştürmeyi de kaldırır. Süt dişlerinin sayısını sayın (süt ve yardımcı dişlerin nasıl ayırt edileceğine dair ipuçları için Ek Şekil 2’ye bakın). Çok noktalı aracı seçin. Çok Noktalı Araç’ı seçmek için önce Nokta Aracı’nı sağ tıklatmak gerekebilir. Numaralandırmak için her bir süt dişine tıklayın. Yanlışlıkla seçilen bir noktayı kaldırmak için, noktayı tıklatırken aynı anda Alt tuşuna (Windows OS) veya Command/cmd ya da option (Mac OS) tuşuna basın. Veri girişi elektronik tablosunda son numarayı birincil dişlerin # altına kaydedin. Seçimi Düzenle > tıklayarak çok noktalı araç sayımlarını ve ek açıklamaları temizleyin > Hiçbiri’ni seçin veya klavye kısayolunu kullanın. Toplam diş sayısını sayın (yani, yaprakta bulunan tüm birincil ve yardımcı dişler). Çok noktalı aracı seçin. Çok Noktalı Araç’ı seçmek için önce Nokta Aracı’na sağ tıklamak gerekebilir. Numaralandırmak için birincil ve yan dal dahil olmak üzere her bir dişe tıklayın.NOT: Yardımcı diş sayısı yerine toplam diş sayısını saymak, hiçbir dişin iki kez sayılmamasını sağlar. Yardımcı dişlerin sayısını belirlemek için toplam diş sayısı süt dişlerinin sayısından çıkarılır (bkz. adım 3.11.7.6). Yanlışlıkla seçilen bir noktayı kaldırmak için, noktayı tıklatırken aynı anda Alt tuşuna (Windows OS) veya Command/cmd ya da option (Mac OS) tuşuna basın. Yardımcı diş sayısını belirlemek için toplam diş sayısından süt dişlerinin sayısını çıkarın. Bunu, veri girişi elektronik tablosundaki # yardımcı dişlerin altına kaydedin.NOT: Bazı kullanıcılar ölçüm yapmak yerine yaprak görsellerini hazırlarken diş sayımı yapmayı tercih ederler. 4. R yazılımında analizlerin çalıştırılması NOT: Aşağıdaki adımlar R paketi dilp11’i gerektirir. Veri girişi elektronik tablosu R’ye okunur ve paket tarafından kullanılır. Veri girişi elektronik tablosundaki Ek Talimatlar sekmesine bakın (Ek Dosya 2). R betiği, aynı anda birden çok sitenin veya tek bir sitenin analizini barındırabilir. Tercih ettiğiniz ortamı kullanarak R’yi açın (R Studio önerilir). R’ye giriş için, örneğin, https://cran.r-project.org/doc/manuals/r-release/R-intro.pdf’ye bakınız. Dilp paketini R oturumunuza yükleyin. Paketin nasıl yükleneceği ve ilişkili işlevlerinin nasıl çalıştırılacağı hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki web sitesine bakın: https://cran.r-project.org/package=dilp Fosil odunsu dicot anjiyosperm yaprak özelliği verilerini (yani, veri giriş elektronik tablosuna kaydedilen veriler) içeren .csv dosyasını okuyun. Ortalama yıllık sıcaklık (MAT) ve ortalama yıllık yağış (MAP) rekonstrüksiyonları için dilp() fonksiyonunu ilişkili hatayla çalıştırın. MAT ve MAP için sonuçlar, bir çoklu doğrusal regresyon modelinden (MLR; yani, DiLP) ve iki tek doğrusal regresyon modelinden (SLR; yani, yaprak alanı ve marj analizleri) rapor edilir. Morfotip ve saha seviyelerinde alan başına yaprak kütlesi (MA) rekonstrüksiyonları için lma() fonksiyonunu çalıştırın. dilp() öğesini çalıştırdıktan sonra, olası veri toplama sorunlarını kontrol etmeniz ve döndürülen dilp() sonuçlarındaki aykırı değerlere ve hata nesnelerine bakarak veri kalitesini onaylamanız önerilir. Alternatif olarak, dilp_processing() fonksiyonunu ve ardından dilp_outliers() ve dilp_errors() fonksiyonlarını kullanın. Hazırlanan örneğe atıfta bulunarak ve potansiyel olarak yeniden ölçerek işaretlenen sorunları ele alın. Orijinal veri dosyasının düzenlenmesi ve ardından R’ye yeniden okunması önerilir. Fosil alanının, dilp_cca() fonksiyonunu kullanarak kalibrasyon veri setinin yaprak fizyonomik çok değişkenli alanı içinde olup olmadığını belirleyin.

Representative Results

Güney-orta Britanya Kolumbiyası’ndaki erken Eosen McAbee fosil alanından daha önce yayınlanmış bir yaprak fizyonomisi ölçümleri veri seti, hem dijital yaprak fizyonomisi (DiLP) hem de alan başına yaprak kütlesi (MA) rekonstrüksiyon yöntemleri kullanılarak temsili sonuçların bir örneğini sağlamak için kullanıldı (Lowe ve ark.38; Ek Dosya 2’de sağlanan veriler). Site, Senozoik’in (Erken Eosen İklim Optimumu) en sıcak döneminde paleoiklim ve paleoekolojiyi yüksek ve volkanik bir arazide yeniden yapılandırma fırsatı sunmaktadır 38,45,46,47. Fosil toplulukları, H1 (28 cm kalınlığında) ve H2 (27 cm kalınlığında) olarak adlandırılan gölsel bir dizilim dizisi içinde iki ayrı horizondan örneklenmiş, sayım tekniği kullanılarak dar bir stratigrafi aralığında toplanmış, bu sayede bir morfotip atanabilen tüm örnekler toplanmış veya sayılmıştır38,48. McAbee yaprak fizyonomik verileri, dilp_errors() tarafından işaretlenen hata kontrollerini geçti ve değerlerin metodolojik bir hatayı değil, verilerdeki gerçek varyasyonu temsil ettiğinden emin olmak için dilp_outliers() ile işaretlenen yedi aykırı değer iki kez kontrol edildi. Veriler daha sonra paleoiklim üretmek için dilp() fonksiyonu ve alan rekonstrüksiyonları başına yaprak kütlesi için lma() fonksiyonu aracılığıyla çalıştırıldı. MA rekonstrüksiyonları ve ‘lik tahmin aralıklarının alt ve üst sınırları, Royer ve ark.5 ve Butrim ve ark.10’da sunulan denklemler kullanılarak Tablo 4’te hem tür hem de saha düzeyinde rapor edilmiştir. Yeniden yapılandırılmış değerler, modern karasal türler için tipik olan MA aralığındadır (30-330 g/m2)49. Royer ve ark.5’te tartışılan eşikleri kullanarak, çoğu türün <1 yıl (≤87 g / m2), yaklaşık ~ 1 yıl (88-128 g / m2) yaprak ömrü ile uyumlu yeniden yapılandırılmış bir MA’sı vardır, ancak hiçbiri >1 yıl (≥129 g / m2) tipik değildir. MA bölgesinin rekonstrüksiyonları ve McAbee’deki varyans,10,50 numaralı bir alandaki yaprak ekonomik stratejilerinin yaygınlığını ve çeşitliliğini yansıtmaktadır. H1 ve H2 arasındaki saha ortalaması ile varyans arasında belirgin bir fark yoktur ve bu nedenle, yaprak ekonomik stratejilerinin bileşiminin ve çeşitliliğinin zaman içinde iki nokta arasında değiştiğine dair bir kanıt yoktur. Ek olarak, Royer ve ark.5 ve Butrim ve ark.10 denklemleri kullanılarak yapılan site ortalaması rekonstrüksiyonları çok benzerdi. Peppe ve ark.6’da sunulan çoklu doğrusal regresyon (DiLP) ve tek doğrusal regresyon (yaprak kenarı ve yaprak alanı analizleri) denklemleri kullanılarak ortalama yıllık sıcaklık (MAT) ve ortalama yıllık yağış (MAP) rekonstrüksiyonları Tablo 5’te gösterilmektedir. Paleoiklim tahminleri, fosil yaprak topluluklarının yaprak fizyonomisinin kalibrasyon veri setinin fizyonomik alanı içinde meydana gelmesi durumunda en güvenilir şekilde çıkarılır. Bu, dilp_cca() fonksiyonu tarafından gerçekleştirilen kanonik yazışma analizi (CCA) analiz adımı aracılığıyla değerlendirilir. Hem McAbee H1 hem de H2, kalibrasyon veri setinde gözlemlenen yaprak fizyonomisi aralığına girer (Şekil 7A). Sahalar, kalibrasyon alanının dışında kalan yeniden yapılandırılmış değerlere sahipse, paleoiklim rekonstrüksiyonları dikkatli bir şekilde yorumlanmalıdır (örneğin, bağımsız kanıt hatlarıyla karşılaştırma yoluyla; daha fazla tartışma için Peppe et al.6’ya bakınız). Hem H1 hem de H2 için yeniden yapılandırılmış MAT ve MAP, McAbee45’teki hem fosil çiçek hem de böcek topluluklarının en yakın yaşayan akraba temelli çıkarımları da dahil olmak üzere bağımsız kanıtlarla iyi bir şekilde uyuşan ılıman bir mevsimsel biyom (Şekil 7B,C) ile tutarlıdır. Şekil 1: Bu makale boyunca yaprak fizyonomisi ve mimari terminoloji. (A) İğne damarlı, lobsuz ve tamamen kenarlı bir yaprak, (B) avuç içi damarlı, lobsuz ve dişli bir yaprak, (C) iğneli damarlı, loblu ve tamamen kenarlı bir yaprak, (D) avuç içi damarlı, loblu ve dişli bir yaprak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 2: Yöntemin akış şeması. Farklı yaprak koruma koşullarının ve yaprak tiplerinin, hangi genel yaprak tipi özelliklerin güvenilir bir şekilde ölçülebileceğini nasıl belirlediğini gösteren bir akış şeması (sarı kutu). Bu, protokolde hangi hazırlık senaryosunun izleneceğini ve veri giriş elektronik tablosuna (madde işaretleri) hangi sütunlara veri girileceğini belirler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 3: Farklı hazırlık senaryoları. Ölçüm aşamasına hazır tamamlanmış dijital olarak hazırlanmış görüntülerin örneklerini gösteren farklı hazırlık senaryoları. (A) Senaryo 1, alanı veya yarım alanı yeniden oluşturulamayan kenarlı yaprağın tamamı, (B) Senaryo 5, alanı veya yarım alanı yeniden yapılandırılamayan ve ≥2 ardışık dişe sahip olmayan ve/veya yaprağın ≥25’i korunmuş olan dişli yaprak, (C) Senaryo 2, alanı veya yarım alanı korunan veya yeniden oluşturulabilen tüm kenarlı yaprak, (D) Senaryo 3, alanı veya yarım alanı yeniden yapılandırılamayan, ancak ≥2 ardışık dişe sahip olan ve yaprağın ≥25’i korunmuş olan dişli bir yaprak, (E) Senaryo 4, alanı veya yarım alanı korunan veya yeniden yapılandırılabilen dişli bir yaprak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 4: Hasar giderme çizimi. Hasarlı kenar boşluğunun ve bu hasarlı kenar boşluğunun bitişiğindeki yaprak alanının nasıl kesileceğini gösterme. Kesikli kırmızı çizgiler, seçimlerin kement aracıyla nasıl yapıldığını gösterir. Hasarın sınırlarının kasıtlı olarak süt dişlerinin sinüslerinde başlatıldığına dikkat edin (birincil dişleri ikincil dişlerden ayırt etmeye yardımcı olmak için Ek Şekil 2’ye bakınız). (A) Seçimin orta damara kadar uzatıldığı, iğneli damarlı bir yaprak. (B) Seçimin en yakın birincil damara uzatıldığı avuç içi damarlı bir yaprak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 5: Dişlerin nasıl kesileceğine dair bir örnek gösterilmektedir. (A) Kesikli kırmızı çizgiler, seçimlerin kement aracıyla nasıl yapıldığını gösterir. Bu durumda, dişlerin bileşik olduğunu, bu nedenle seçimlerin yalnızca birincil sinüsler arasında yapıldığını unutmayın (birincil dişleri ikincil dişlerden ayırt etmeye yardımcı olmak için Ek Şekil 2’ye bakınız), (B) diş seçiminin nasıl yapıldığına dair yakınlaştırılmış bir perspektif, seçim sırasında farenin nereye tıklandığını temsil eden kırmızı noktalarla, (C) dişler çıkarıldığında yaprağın kopyası. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 6: Hazırlık senaryosu 4’ün çizimi. Senaryo 4’te hazırlanan örnek bir yaprak için hazırlık kararlarının ve ölçüm adımlarının gösterimi. (A) Yarım yaprağın en güvenilir yaprak şekli ve alan ölçümlerini sağladığına karar verilen ve diş ölçümleri için her iki medial yarıda korunmuş kenar boşluklarının dahil edildiği bir hazırlık senaryosu. (B) Hazırlanan yaprağın çeşitli bileşenleri üzerinde hangi değişkenlerin ölçüldüğünü gösteren bir örnek. Kalın metin, DiLP ve MA analizleri için gerekli ölçümleri vurgularken, kalın olmayan metin (bıçak çevresi, minimum Feret ve yapay orta çevre), gerekli olmayan ancak ek fizyonomik karakterizasyonlar için yararlı olan ölçümleri vurgular (örneğin, şekil faktörü ve kompaktlık; Tablo 1). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Şekil 7: Temsili sonuçlar. Lowe ve ark.38’den erken Eosen McAbee Fosil Yataklarında örneklenen iki fosil horizonundan (H1 ve H2) elde edilen sonuçlar. (A) Kalibrasyon veri setinde çok değişkenli yaprak fizyonomisinin temsilini gösteren kanonik yazışma analizi. Kalibrasyon verileri Peppe ve ark.6’dan alınmıştır. İki McAbee horizonunun yaprak fizyonomisi üst üste bindirilir ve kalibrasyon alanı içinde meydana gelir. (B ve C) Sıcaklık ve yağış tahminleri ve bunlarla ilişkili belirsizlikler (modellerin standart hataları), bir Whittaker Biyom diyagramı üzerinde yer alan iki McAbee horizonunun Peppe ve ark.6’sında sunulan denklemler kullanılarak. (B) Dijital Yaprak Fizyonomisi (DiLP) çoklu doğrusal regresyon modelleri (MLR) kullanılarak yeniden yapılandırılan tahminler, (C) Yaprak alanı analizi (LAA) ve yaprak marjı analizi (LMA) kullanılarak yeniden yapılandırılan tahminler bir Whittaker Biyom diyagramı üzerinde yer alan iki McAbee horizonunun tek doğrusal regresyon (SLR) denklemleri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın. Tablo 1: Yaprak fizyonomik değişkenleri. Alan başına yaprak kuru kütlesini (MA), ortalama yıllık sıcaklığı (MAT) ve ortalama yıllık yağışı (MAP) yeniden yapılandırmak için bu protokol kullanılarak tahmine dayalı modellerde ölçülen ve/veya hesaplanan ve uygulanan değişkenler. MAT ve MAP, Dijital Yaprak Fizyonomisi (DiLP) için çok değişkenli bir yaklaşım ve yaprak marjı analizi (LMA) ve yaprak alanı analizi (LAA) için tek değişkenli yaklaşımlar kullanılarak Peppe ve ark.6’da sunulan denklemlerle yeniden yapılandırılmıştır. Diğer olarak listelenen değişkenler MA, DiLP, LMA ve LAA analizlerinde kullanılmaz, ancak yine de bu protokol kullanılarak ölçülür ve hesaplanır, çünkü uygulanması kolaydır ve yaprak fizyonomisinin yararlı karakterizasyonlarını sağlarlar. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın. Tablo 2: Hazırlık adımları için ek hususlar ve açıklamalar. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın. Tablo 3: Ölçüm adımları için ek hususlar ve açıklamalar. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın. Tablo 4: Lowe ve ark.38’den McAbee Fosil Yatakları için alan başına yaprak kuru kütlesinin (MA) ve ilişkili üst ve alt sınırlarının rekonstrüksiyonları. Morfotip ortalaması 5, saha ortalaması 5,10 ve saha varyansı 10 için rekonstrüksiyonlar yapılmıştır. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın. Tablo 5: Erken Eosen McAbee Fosil Yataklarında Horizon 1 (H1) ve 2 (H2) için ortalama yıllık ılıman (MAT) ve ortalama yıllık yağış (MAP) rekonstrüksiyonları, Dijital Yaprak Fizyonomisinin (DiLP) çoklu doğrusal regresyonları (MLR) ve Peppe ve ark.6’da sunulan yaprak kenarı analizinin (LMA) ve yaprak alanı analizinin (LAA) tek doğrusal regresyonları (SLR) kullanılarak yeniden yapılandırılması. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Şekil 1: Harvard Ormanı’ndan Quercus rubra yaprağı, lob ve diş kuralını göstermektedir. p ve d çizgi parçaları metinde tanımlanmıştır. Ölçek çubukları = 1 cm. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Şekil 2: Harvard Ormanı’ndan Betula lutea yaprağı, ikincil dişleri süt dişlerinden ayırt etme kurallarını göstermektedir. İzole edilen yaprak segmenti 2 kat büyütülmüştür. Mavi çizgi, sinüsleri en yüksek derecede kesi ile (yani birincil sinüsler) birbirine bağlar ve bu sinüslerle ilişkili dişler birincil (mavi oklar) olarak kabul edilir. Kırmızı noktalar, apikal sinüsleri daha az kesildiği için ikincil olarak ayırt edilebilen dişleri işaretler. Kırmızı oklarla gösterilen dişler, süt dişlerine kıyasla benzer derecede bir kesiye sahiptir, ancak birincil dişlere kıyasla nispeten daha ince ölçülü bir ana damar ile yardımcı olarak tanımlanabilir. Ölçek çubukları = 1 cm. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Şekil 3: Diş seçimi, pinnate lob kuralı ve lob önceliği kuralının çizimi. (A) Huyck Koruma Alanı’ndan bir Hamamelis virginiana yaprağı için diş seçimi. Koyulaşan alanlar, yardımcı dişlerin süt dişlerinden ayırt edilmesi nedeniyle toplam diş seçimine dahil olan yaprak dokusuna karşılık gelir. (B) IES’den Quercus alba yaprağı, lob önceliği kuralını göstermektedir. Kararmış alanlar lob olarak ölçülür ve kararmamış alanlar diş olarak ölçülür, ancak tüm çıkıntılar lob önceliği kuralı ile lob olarak kabul edilir. Ölçek çubukları = 1 cm. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Şekil 4: Allegheny Ulusal Ormanı’ndan Acer saccharum yaprağı, uzatma ve soliter diş kurallarını göstermektedir. Kesikli çizgiler diş seçimlerini gösterir. Düz çizgi, ilişkili diş için simetri eksenini gösterir. Siyah alan, fotoğraf çekmek için yaprakları düzleştirmek için kullanılan bir ağırlıktır. Ölçek çubukları = 1 cm. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Şekil 5: Bir kordat tabanının üzerine yerleştirilmiş bir yaprak sapını kesmenin ideal yolunu gösterme. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Dosya 1: Ölçülen tüm dijital yaprak fizyonomisi değişkenleri için veri giriş şablonu. Bu dosya, R paketi için giriş dosyası olarak kullanılacağı için değiştirilmemelidir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Dosya 2: Lowe ve ark.38’den McAbee fosil yataklarından örnek veriler. Bu veriler, Şekil 7’yi oluşturmak ve temsili sonuçların tartışılması için kullanılmıştır. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın. Ek Dosya 3: Fosil dijital yaprak fizyonomisi için kurallar belgesi. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Discussion

Bu makale, odunsu dikot anjiyosperm fosil yaprakları üzerinde yaprak fizyonomisinin sürekli özelliklerinin nasıl ölçülebileceğini ve daha sonra paleoiklim ve paleoekolojiyi yeniden yapılandırmak için modern kalibrasyon verilerinden geliştirilen vekillere nasıl uygulanabileceğini sunmaktadır. Bu, metodolojik adımların proxy kalibrasyon veri kümelerinde 5,6,10 temsil edilenlerle uyumlu hale getirilmesine özen gösterilmesini gerektirir. Bu değerlendirme, fosil yaprak toplama sırasında, özellikle numune büyüklüğü ile ilgili olarak, bu protokolün uygulanmasından önce başlar. Zaman ortalamasını en aza indirmek için uygun sayıda ölçülebilir örnek ve morfotip elde etmek için fosil yaprak topluluklarının mümkün olduğunca dar bir stratigrafi aralığında bir araya getirilmesi önerilir. Paleoiklim rekonstrüksiyonunun en az 350 tanımlanabilir örnek ve en az 15-20 odunsu dikot anjiyosperm morfotipi olan alanlarla sınırlandırılması da önerilmektedir 19,51,52. Ayrıca, analizler için yaprak seçerken, morfotip başına mümkün olduğunca çok yaprağın ölçülmesi ve en azından, bir morfotip içindeki yaprak fizyonomisinin değişkenliğini temsil eden örneklerin seçilmesi önerilir.

Kalibrasyon veri seti ile tutarlı kalmak için hazırlık ve ölçüm bölümlerini uygularken daha fazla özen gösterilmelidir. Hazırlık aşamalarında gerçekleştirilen adımlar, öznellik ve kullanıcılar arasında çeşitli sonuçlar için en büyük potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, protokol kasıtlı olarak takip edilirse ve ek hususlar tablolarına (Tablo 2, Tablo 3) ve kurallar belgesine (Ek Dosya 3) sık sık atıfta bulunulursa, bu yöntem yaprak fizyonomisinin objektif ve tekrarlanabilir ölçümleriyle sonuçlanır. Yönteme yeni başlayan kullanıcılar için, yaprakların doğru bir şekilde hazırlandığının daha fazla deneyime sahip biriyle teyit edilmesi önerilir. MA rekonstrüksiyonları için yaprak sapı genişliği ölçülürken özel dikkat gösterilmelidir. Bu değerlerin karesi alındığı için ölçümlerdeki yanlışlıklar abartılı hale gelecektir. Eksik koruma ve hasar, yaprak sapı boyutlarını değiştirebilir ve dikkatli bir şekilde kaçınılmalıdır.

Bu yöntemlerde kayda değer bazı sınırlamalar vardır. En önemlisi, dilp R paketine dahil edilen vekil rekonstrüksiyonlar yalnızca odunsu dikot anjiyospermler içindir ve bu nedenle, eski toplulukların önde gelen bileşenleri olan diğer bitki gruplarını dışlayabilir. Bununla birlikte, saplı ve geniş yapraklı gymnospermler 5,8, otsu anjiyospermler8 ve eğrelti otları9 için tür düzeyinde MA için ek yaprak yaprak sapı bazlı vekiller yayınlanmıştır ve bunlar bir kullanıcının istenirse ayrı olarak dahil edebileceğidir. Odunsu dikot anjiyospermlerin ötesindeki topluluklarda önde gelen bitki gruplarının dışlanması, tüm topluluk içinde ekonomik stratejilerin eksik bir perspektifini sağlayacağından, saha düzeyinde MA ortalaması ve varyansının yeniden yapılandırılması için muhtemelen en etkili olacaktır. Filogenetik tarih, yaprak dişlerininoluşumunu etkiler 23 ve bu potansiyel etkinin gerçekleşmesi henüz test edilmemiş ve gösterilmemiş olsa da, yeni taksonomik bileşime sahip fosil topluluklarının analiz edilmesinin sonuçta ortaya çıkan tahminlerde belirsizlik yaratma potansiyelini ortaya koymaktadır.

Fosil yaprakların ayrıca, kenar durumunun ötesinde yaprak fizyonomisinin kantitatif ölçümlerini dahil etmek için yeterince korunması gerekir. DiLP için bu, özellikle tamamen kenar boşluklu yapraklar için geçerlidir, çünkü yalnızca tüm yaprak veya yarım yaprak korunursa veya yeniden yapılandırılabilirse, kenar durumunun ötesine bilgi katkıda bulunabilirler. Benzer şekilde, yapraklar ancak (1) yaprak sapının yaprak sapına yerleştirildiği sırada korunmuşsa veya belirli durumlarda, yaprağın tabanı ve orta damarın en bazal kısmı korunmuşsa (bkz. adım 3.6’daki not) ve (2) yaprağın boyutu tahmin edilebiliyorsa, ya tam yaprak ölçümü ya da yarım yaprak rekonstrüksiyonu yoluyla. Bu, bazı morfotiplerin saha düzeyinde MA analizlerinden tamamen çıkarılabileceği anlamına gelir. Son olarak, paleoiklim rekonstrüksiyonları için tek değişkenli alternatiflerin üretilmesi nispeten daha az zaman aldığından, bu protokolde zaman bir sınırlamadır.

Bu sınırlamalara rağmen, DiLP ve MA rekonstrüksiyon yöntemlerinin kullanılmasının diğer yöntemlere göre hala çeşitli avantajları vardır. MA rekonstrüksiyonları, fosil kayıtlarında yaprak ekonomik stratejilerini yeniden yapılandırmanın tek yollarından biridir ve iki boyutlu yaprak sapı genişliği ve yaprak alanı ölçümlerinin kullanılması, rekonstrüksiyonların ortak izlenim/sıkıştırma yaprak fosilleri kullanılarak yapılmasına izin verir. DiLP için, işlevsel olarak iklimle bağlantılı olan çoklu sürekli ölçümlerin dahil edilmesi, ölçümlerin tekrarlanabilirliğini ve sonuçta ortaya çıkan iklim rekonstrüksiyonlarının doğruluğunu artırır 6,13. Bu protokol, yaprak parçaları kullanılarak yaprak dişleklik ölçümlerinin yapılmasına izin vererek fosil kayıtlarının eksik doğasını barındıracak şekilde tasarlanmıştır. Yaprak alanının sürekli ölçümleri yaprak boyutu hakkında daha fazla bilgi sağlasa da, DiLP MAP tahminleri, örneklem boyutunu16,53 artırmak amacıyla yaprak boyutu sınıflarını kullananlarla veya yaprak alanı42,54,55’in damar ölçeklendirme tahminlerinin dahil edilmesi yoluyla tamamlanabilir . İlgili yöntemlerin çoğunda olduğu gibi, bu protokolün zaman verimliliği, özellikle hazırlık adımlarında bir kullanıcı daha deneyimli ve kendinden emin hale geldikçe artacaktır. Bugüne kadar >150 modern 6,10,56 ve en az 22 fosil topluluğu için saha düzeyinde DiLP ölçümlerinin bu protokole uygun olarak yapılmış olması, uygulanabilirliğini kanıtlamaktadır6,38,39,40,41,42. Son olarak, yaprak fizyonomisinin kapsamlı ölçümleri, burada tartışılanların ötesinde uygulamalara sahiptir ve hem modern56 hem de paleo çalışmalarına40 uygulanarak, bitki ekolojisi, fizyolojisi, evrimi ve gelişiminin diğer yönlerini tanımlamada yararlı olabilir.

Özetle, bu makalede ayrıntılı olarak açıklanan yöntemlerin uygulanması, bir kullanıcının sağlam ve tekrarlanabilir yöntemler kullanarak paleoiklim ve paleoekolojiyi yeniden yapılandırmasına olanak tanır. Bu yöntemler, çevresel bozulmalara karşı iklim ve ekosistem tepkilerinin geçmiş örneklerini sergilemek ve Dünya’nın doğal sistemlerinin karmaşık etkileşimleri hakkında daha fazla bilgi sağlamak için önemli bir fırsat sunmaktadır.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

AJL, Washington Üniversitesi’ndeki 2020-2022 lisans Team Leaf’e DiLP için etkili eğitim materyalleri hazırlama motivasyonu ve önerileri için teşekkür eder. AGF, AB, DJP ve DLR, Wesleyan Üniversitesi ve Baylor Üniversitesi’ndeki modern ve fosil yaprakları ölçen ve bu protokolü değiştirme ve güncellemede katkıları paha biçilmez olan birçok lisans öğrencisine teşekkür eder. Yazarlar, PBot Kantitatif Özellikler Çalışma Grubu’na ve PBOT ekibine, bu protokolü daha geniş topluluklar için daha erişilebilir hale getirmek için resmi hale getirme çalışmalarını teşvik ettikleri için teşekkür eder. Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı (DLR’ye EAR-0742363 hibesi, DJP’ye EAR-132552 hibesi) ve Baylor Üniversitesi (DJP’ye Genç Araştırmacı Geliştirme Programı) tarafından desteklenmiştir. Bu protokolün anlaşılırlığını ve kapsamlılığını artırmaya yardımcı olan geri bildirimleri için iki anonim incelemeciye ve İnceleme Editörüne teşekkür ederiz.

Materials

Copy stand or tripod For fossil photography
Digital camera For fossil photography, high resolution camera preferred
Image editing software  For digital preperation. Examples include Adobe Photoshop and GIMP, the latter of which is free (https://www.gimp.org/)
ImageJ software IJ1.46pr For making digital measurments, free software (https://imagej.net/ij/index.html)
Microsoft Excel Microsoft Or similar software for data entry
R software The R foundation For running provided R script (https://www.r-project.org/). R studio offers a user friendly R enviornment (https://posit.co/download/rstudio-desktop/). Both are free.
dilp R Package Can be installed following instructions here: https://github.com/mjbutrim/dilp
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Gates, D. M. Transpiration and leaf temperature. Ann Rev Plant Physiol. 19 (1), 211-238 (1968).
  2. Givnish, T. On the adaptive significance of leaf form. Topics Plant Pop Biol. , 375-407 (1979).
  3. Niklas, K. J. . Plant biomechanics: an engineering approach to plant form and function. , (1992).
  4. Niklas, K. J. . Plant Allometry: The Scaling of Form and Process. , (1994).
  5. Royer, D. L., et al. Fossil leaf economics quantified: Calibration, Eocene case study, and implications. Paleobiology. 33 (4), 574-589 (2007).
  6. Peppe, D. J., et al. Sensitivity of leaf size and shape to climate: global patterns and paleoclimatic applications. New Phytol. 190 (3), 724-739 (2011).
  7. Wright, I. J., et al. The worldwide leaf economics spectrum. Nature. 428 (6985), 821-827 (2004).
  8. Royer, D. L., Miller, I. M., Peppe, D. J., Hickey, L. J. Leaf economic traits from fossils support a weedy habit for early angiosperms. Am J Botany. 97 (3), 438-445 (2010).
  9. Peppe, D. J., et al. Biomechanical and leaf-climate relationships: a comparison of ferns and seed plants. Am J Botany. 101 (2), 338-347 (2014).
  10. . dilp: Reconstruct paleoclimate and paleoecology with leaf physiognomy. R package version 1.1.0 Available from: https://cran.r-project.org/web/packages/dilp/index.html (2024)
  11. Bailey, I. W., Sinnott, E. W. A botanical index of Cretaceous and Tertiary climates. Science. 41 (1066), 831-834 (1915).
  12. Bailey, I. W., Sinnott, E. W. The climatic distribution of certain types of angiosperm leaves. Am J Botany. 3 (1), 24-39 (1916).
  13. Peppe, D. J., Baumgartner, A., Flynn, A. G., Blonder, B. Reconstructing paleoclimate and paleoecology using fossil leaves. Meth Paleoecol: Reconstructing Cenozoic Terre Environ Ecol Comm. , 289-317 (2018).
  14. Wolfe, J. A. . Temperature parameters of humid to mesic forests of eastern Asia and relation to forests of other regions of the Northern Hemisphere and Australasia. , (1979).
  15. Wilf, P. When are leaves good thermometers? A new case for Leaf Margin Analysis. Paleobiology. 23 (3), 373-390 (1997).
  16. Wilf, P., Wing, S. L., Greenwood, D. R., Greenwood, C. L. Using fossil leaves as paleoprecipitation indicators: An Eocene example. Geology. 26 (3), 203-206 (1998).
  17. Miller, I. M., Brandon, M. T., Hickey, L. J. Using leaf margin analysis to estimate the mid-Cretaceous (Albian) paleolatitude of the Baja BC block. Earth Planetary Sci Lett. 245 (1), 95-114 (2006).
  18. Wing, S. L., Greenwood, D. R. Fossils and fossil climate: The case for equable continental interiors in the Eocene. Philosophical Transact: Biol Sci. 341 (1297), 243-252 (1993).
  19. Wolfe, J. A. A method of obtaining climatic parameters from leaf assemblages. U S Geol Sur. (2040), 1-71 (1993).
  20. Huff, P. M., Wilf, P., Azumah, E. J. Digital future for paleoclimate estimation from fossil leaves? Preliminary results. Palaios. 18 (3), 266-274 (2003).
  21. Spicer, R. A. Recent and future developments of CLAMP: Building on the legacy of Jack A. Wolfe. Adv Angiosperm Paleobotany Paleoclimatic Reconstruct. 258, 109-118 (2007).
  22. Yang, J., Spicer, R. A., Spicer, T. E. V., Li, C. S. CLAMP Online’: a new web-based palaeoclimate tool and its application to the terrestrial Paleogene and Neogene of North America. Palaeobiodivers Palaeoenviron. 91 (3), 163-183 (2011).
  23. Little, S. A., Kembel, S. W., Wilf, P. Paleotemperature proxies from leaf fossils reinterpreted in light of evolutionary history. PLoS One. 5 (12), e15161 (2010).
  24. Webb, L. J. A physiognomic classification of Australian rain forests. J Ecol. 47 (3), 551-570 (1959).
  25. Schmerler, S. B., et al. Evolution of leaf form correlates with tropical-temperate transitions in Viburnum (Adoxaceae). Proc Royal Soci B: Biol Sci. 279 (1744), 3905-3913 (2012).
  26. Nicotra, A. B., et al. The evolution and functional significance of leaf shape in the angiosperms. Funct Plant Biol. 38 (7), 535-552 (2011).
  27. Leigh, A., Sevanto, S., Close, J. D., Nicotra, A. B. The influence of leaf size and shape on leaf thermal dynamics: does theory hold up under natural conditions. Plant Cell Environ. 40 (2), 237-248 (2017).
  28. Wright, I. J., et al. Global climatic drivers of leaf size. Science. 357 (6354), 917-921 (2017).
  29. Givnish, T. J. Leaf and canopy adaptations in tropical forests. Physiol Ecol Plants Wet Tropics. 12, 51-84 (1984).
  30. Feild, T. S., Sage, T. L., Czerniak, C., Iles, W. J. Hydathodal leaf teeth of Chloranthus japonicus (Chloranthaceae) prevent guttation-induced flooding of the mesophyll. Plant, Cell Environ. 28 (9), 1179-1190 (2005).
  31. Royer, D. L., Wilf, P. Why do toothed leaves correlate with cold climates? Gas exchange at leaf margins provides new insights into a classic paleotemperature proxy. Int J Plant Sci. 167 (1), 11-18 (2006).
  32. Edwards, E. J., Spriggs, E. L., Chatelet, D. S., Donoghue, M. J. Unpacking a century-old mystery: Winter buds and the latitudinal gradient in leaf form. Botanical Soc Am. 103 (6), 975-978 (2016).
  33. Givnish, T. J., Kriebel, R. Causes of ecological gradients in leaf margin entirety: Evaluating the roles of biomechanics, hydraulics, vein geometry, and bud packing. Am J Botany. 104 (3), 354-366 (2017).
  34. Royer, D. L., Wilf, P., Janesko, D. A., Kowalski, E. A., Dilcher, D. L. Correlations of climate and plant ecology to leaf size and shape: potential proxies for the fossil record. Am J Botany. 92 (7), 1141-1151 (2005).
  35. Green, W. A. Loosening the CLAMP: an exploratory graphical approach to the climate leaf analysis multivariate program. Palaeontol Electro. 9 (2), 19 (2006).
  36. Peppe, D. J., Royer, D. L., Wilf, P., Kowalski, E. A. Quantification of large uncertainties in fossil leaf paleoaltimetry. Tectonics. 29 (3), 002549 (2010).
  37. Royer, D. L., Meyerson, L. A., Robertson, K. M., Adams, J. M. Phenotypic plasticity of leaf shape along a temperature gradient in Acer rubrum. PLoS One. 4 (10), e7653 (2009).
  38. Lowe, A. J., et al. Plant community ecology and climate on an upland volcanic landscape during the early Eocene climatic optimum: McAbee fossil beds, British Columbia, Canada. Palaeogeograp, Palaeoclimatol, Palaeoecol. 511, 433-448 (2018).
  39. Flynn, A. G., Peppe, D. J. Early Paleocene tropical forest from the Ojo Alamo Sandstone, San Juan Basin, New Mexico, USA. Paleobiology. 45 (4), 612-635 (2019).
  40. Allen, S. E., Lowe, A. J., Peppe, D. J., Meyer, H. W. Paleoclimate and paleoecology of the latest Eocene Florissant flora of central Colorado, U.S.A. Palaeogeograp, Palaeoclimatol, Palaeoecol. 551, 109678 (2020).
  41. Baumgartner, A., Peppe, D. J. Paleoenvironmental changes in the Hiwegi Formation (lower Miocene) of Rusinga Island, Lake Victoria, Kenya. Palaeogeograp, Palaeoclimatol, Palaeoecol. 574, 110458 (2021).
  42. Wagner, J. D., Peppe, D. J., O’keefe, J. M., Denison, C. N. Plant community change across the Paleocene-Eocene boundary in the Gulf coastal plain, Central Texas. Palaios. 38 (10), 436-451 (2023).
  43. Ellis, B., et al. . Manual of leaf architecture. , (2009).
  44. Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Meth. 9, 671-675 (2012).
  45. Greenwood, D. R., Pigg, K. B., Basinger, J. F., DeVore, M. L. A review of paleobotanical studies of the Early Eocene Okanagan (Okanogan) Highlands floras of British Columbia, Canada, and Washington, USA. Canadian J Earth Sci. 53 (6), 548-564 (2016).
  46. Lowe, A. J., West, C. K., Greenwood, D. R. Volcaniclastic lithostratigraphy and paleoenvironment of the lower Eocene McAbee fossil beds, Kamloops Group, British Columbia, Canada. Canadian J Earth Sci. 55 (8), 923-934 (2018).
  47. Lowe, A. J., et al. Dynamics of deposition and fossil preservation at the early Eocene Okanagan Highlands of British Columbia, Canada: insights from organic geochemistry. Palaios. 37 (5), 185-200 (2022).
  48. Gushulak, C. A. C., West, C. K., Greenwood, D. R. Paleoclimate and precipitation seasonality of the Early Eocene McAbee megaflora, Kamloops Group, British Columbia. Canadian J Earth Sci. 53 (6), 591-604 (2016).
  49. Poorter, H., Niinemets, &. #. 2. 2. 0. ;., Poorter, L., Wright, I. J., Villar, R. Causes and consequences of variation in leaf mass per area (LMA): a meta-analysis. New Phytol. 182 (3), 565-588 (2009).
  50. Enquist, B. J., et al. Scaling from traits to ecosystems. Adv Ecol Res. 52, 249-318 (2015).
  51. Burnham, R. J., Wing, S. L., Parker, G. G. The reflection of deciduous forest communities in leaf litter: implications for autochthonous litter assemblages from the fossil record. Paleobiology. 18 (1), 30-49 (1992).
  52. Burnham, R. J., Ellis, B., Johnson, K. R. Modern tropical forest taphonomy: does high biodiversity affect paleoclimatic interpretations. PALAIOS. 20 (5), 439-451 (2005).
  53. Jacobs, B. F. Estimation of low-latitude paleoclimates using fossil angiosperm leaves: examples from the Miocene Tugen Hills, Kenya. Paleobiology. 28 (3), 399-421 (2002).
  54. Sack, L., et al. Developmentally based scaling of leaf venation architecture explains global ecological patterns. Nat Comm. 3 (1), 837 (2012).
  55. Merkhofer, L., et al. Resolving Australian analogs for an Eocene Patagonian paleorainforest using leaf size and floristics. Am J Botany. 102 (7), 1160-1173 (2015).
  56. Baumgartner, A., Donahoo, M., Chitwood, D. H., Peppe, D. J. The influences of environmental change and development on leaf shape in Vitis. Am J Botany. 107 (4), 676-688 (2020).

Tags

Environmental Sciences

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Lowe, A. J., Flynn, A. G., Butrim, M. J., Baumgartner, A., Royer, D. L., Peppe, D. J. Reconstructing Terrestrial Paleoclimate and Paleoecology with Fossil Leaves Using Digital Leaf Physiognomy and Leaf Mass Per Area. J. Vis. Exp. (212), e66838, doi:10.3791/66838 (2024).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image