Menneskelig aktivitet gør det sværere for videnskabsmænd at fortolke fortidens oceaner

Ny forskning viser, at menneskelig aktivitet ændrer markant måden, hvorpå marine organismer bevares, med varige virkninger, der både kan forbedre og forringe fossilregistret. Resultaterne er offentliggjort i tidsskriftet Biogeosciences .

"Vi ændrer ikke kun miljøet, vi ændrer også arten af ​​den registrering, der arkiverer disse oplysninger," sagde Michal Kowalewski, Thompson-lederen for hvirvelløse palæontologi ved Florida Museum of Natural History.

"Disse ændringer kan være både gode og dårlige. På den ene side kan menneskelige aktiviteter forhindre fossilregistreringen i at bevare nyttige oplysninger om igangværende ændringer. I andre situationer kan menneskelige handlinger faktisk forbedre kvaliteten af ​​den aktuelt dannede fossiloptegnelse og derved give mere information."

Hvis der ikke tages ordentligt højde for, kan disse effekter på fossiloptegnelsen føre til fejlfortolkning af data, der er afgørende for bevaringsindsatsen. Mennesker begyndte at ændre økosystemer længe før de begyndte systematisk at studere dem. Mange steder er den eneste måde, forskerne kan vide, hvordan et økosystem så ud før menneskenes ankomst, ved at se tilbage på den seneste fossiloptegnelse.

"Vi bruger fossiler i bevaring for at forstå overgangen fra naturlige, uberørte miljøer til dem, vi har i dag," sagde Kowalewski. Når videnskabsmænd ved, hvordan et forringet økosystem så ud, før det blev ændret, ved de, hvad de skal sigte efter, når de forsøger at genoprette det.

Kowalewski og hans kolleger har specialiseret sig i marin palæøkologi og var medforfatter til undersøgelsen med fokus på fossile senge i verdenshavene. I disse miljøer, siger forfatterne, er der flere indbyrdes forbundne faktorer, der påvirker fossiliseringen, herunder den hastighed, hvormed sediment akkumuleres på havbunden, i hvilket omfang dyr graver sig gennem sedimentet, i hvilken dybde rester begraves, og hvor hurtigt visse fossiler gå i opløsning over tid.

Alle disse faktorer kan og er blevet påvirket af mennesker. Den praksis med bundtrawl, hvor et net slæbes langs havbunden, blander og kværner sediment og tilfører det ilt, der nedbryder organiske rester.

På globalt plan anslås bundtrawl at sparke lige så meget sediment op i vandsøjlen, som der afsættes i oceanerne fra alle verdens floder.

"Jeg var overrasket, da jeg arbejdede på denne undersøgelse, at virkningerne af bundtrawl er så udbredte," sagde hovedforfatter Rafal Nawrot, en palæontolog ved universitetet i Wien. Nawrot studerer ændringer i marine økosystemer, der er sket siden sidste istid, et felt, hvor det er afgørende at kende de forskellige faktorer, der hjælper eller hindrer fossilisering.

Han fortalte om en undersøgelse, hvor han og kolleger fandt en tydelig mangel på store skaller fra sedimentkerner boret ned i havbunden. "I betragtning af det, vi nu ved om intensiteten af ​​trawlfiskeri i nogle af de områder, vi arbejdede i, kan dette mønster blot være en artefakt af deres fjernelse af net slæbt gennem havbunden."

Ændringer i fossiloptegnelsen kan også være indirekte. Lokale udryddelser forårsaget af menneskelig aktivitet og introduktion af invasive arter kan både forhindre og forbedre fossiliseringsprocessen. Forfatterne giver eksemplet med røde kongekrabber (Paralithodes camtschaticus), som med vilje blev introduceret til Barentshavet mellem Rusland og Finland i 1960'erne. Der havde de få naturlige rovdyr, og deres befolkning eksploderede.

Røde kongekrabber spiser næsten alt, hvad de kan få kløerne på og knuser skallerne af deres bytte. Dette medførte en stejl reduktion i antallet af gravende hvirvelløse dyr, som ilter sedimenter.

Færre gravende organismer betyder mindre ilt i sedimentet, hvilket betyder bedre bevarelse. Men flere skalknusende krabber betyder, at der er færre skaller, der kan bevares. Uden den rette historiske kontekst kan fremtidige palæontologer, der forsøger at sortere denne sekvens af begivenheder, gå i ro.

Disse og andre menneskedrevne ændringer kan være særligt vanskelige at fortolke, fordi de efterligner naturlige processer som erosion eller artsvandringer. I nogle tilfælde kan menneskelig aktivitet slette fossile arkiver helt eller forvirre forskningsindsatsen ved at tilføje tonsvis af fremmed materiale til et miljø.

"Visse processer forekommer slet ikke naturligt, som strandgenopfyldning," sagde Kowalewski. Når dele af en strand skylles væk af orkaner eller stigende havniveauer, betaler lokale myndigheder ofte for skibe til at trække sediment fra dybvandsmiljøer – hvor naturlig erosion er ubetydelig – til kystlinjen, fossiler og det hele.

I andre tilfælde er fossilerne selv målet for flytning.

"Østers, der levede for hundredtusindvis af år siden, kan fjernes fra et område og tilføjes til den moderne havbund i et andet for at lette restaureringen af ​​nutidens østersrev," sagde Kowalewski.

Så hvordan begynder videnskabsmænd at adskille de forskellige naturlige og menneskelige kræfter, der påvirker fossilisering? Det er kompliceret, sagde Nawrot. "Det afhænger af målet med undersøgelsen, men der er måder at omgå disse problemer på."

En strategi, der for nylig er blevet mere gennemførlig at implementere, er radiocarbondatering. Forskere bruger denne metode til at vurdere alderen på relativt unge fossiler, men indtil for nylig betød høje omkostninger, at den kun kunne bruges sparsomt.

Når man analyserer en sedimentkerne, der er boret i moderne havbunde, hvor organismer på toppen kan være tusinder af år yngre end dem i bunden, ville forskerne typisk kun udvælge nogle få fossiler til radiocarbondatering. Dette gav pålidelig information, men dårlig opløsning, og hvis sedimentet ubevidst var blevet blandet af bundtrawl, kunne resultaterne være vildledende.

"Du ville ikke være opmærksom på dette problem, medmindre du prøvede flere prøver pr. lag, hvilket ikke er en udbredt tilgang. Vi synes, det burde bruges meget oftere," sagde Nawrot.

Forskere bliver også nødt til at blive mere kreative med de typer statistiske analyser, de bruger til at fortolke data. Den slags metoder tager tid at udvikle og teste, men de bliver langsomt mere almindelige, og forskerne kommer tættere på en bedre forståelse af, hvordan mennesker påvirker det historiske arkiv af liv på Jorden.

"Ændringer i den geologiske optegnelse kan være fingeraftryk af menneskelig aktivitet og kan i sig selv afsløre noget om historien om et økosystem," sagde Kowalewski.

Martin Zuschin fra Universitetet i Wien, Adam Tomašových fra Det Slovakiske Videnskabsakademi og Daniele Scarponi fra Università di Bologna er også medforfattere til undersøgelsen.

Flere oplysninger: Rafał Nawrot et al., Ideer og perspektiver:Menneskelige påvirkninger ændrer de marine fossiler, Biogeovidenskab (2024). DOI:10.5194/bg-21-2177-2024

Leveret af Florida Museum of Natural History