Hints fra fossiloptegnelsen om, hvordan man re-østers Chesapeake

Rowan Lockwood udvinder perler af data fra for længst døde østers.

Lockwood, professor ved William &Mary's Department of Geology, har spændt disse data perler sammen for at udarbejde et sæt forslag til re-østrering af dagens Chesapeake Bay. Hun diskuterede sine resultater i Boston den 17. februar på det årlige møde i American Association for the Advancement of Science, verdens største almene videnskabelige samfund.

Præsentationen, "Østers fortid og nutid, og Chesapeake Bays fremtid, " trak på undersøgelsen af ​​mere end 4, 000 fossile østers, der levede mellem 80, 000 og 500, 000 år siden. Værket er et eksempel på en spirende underdisciplin kendt som konserveringspaleontologi.

"Bevaringspalæontologi er ligesom bevaringsbiologi, kun med ældre ting, Lockwood forklarede. "Ideen er at bruge fossiloptegnelsen, den arkæologiske optegnelse – måske endda den historiske optegnelse – for at hjælpe os med at genoprette biodiversiteten, at forstå, hvorfor nogle organismer og populationer i øjeblikket kæmper."

I situationer som østersrestaurering i Chesapeake Bay, en bevaringspaleontologisk tilgang er nødvendig for at etablere en sand baseline for genopretning af et økosystem. Lockwood sagde, at de fleste økologiske ledere etablerer basislinjer baseret på, hvordan Chesapeake så ud for 100 eller 200 år siden.

En bedre baseline

"Som palæontolog, det er alt for ungt til mig, "sagde hun." Jeg vil forstå, hvordan bugten var, før mennesker begyndte at have indflydelse, måske 10, 000 år siden. Jeg vil se tilbage og se, hvordan økosystemerne fungerede i tusinder og titusinder af år. Og jeg vil se, hvordan økosystemet reagerede naturligt på ting som klimaændringer og stigning i havniveau. "

Lockwood tilbyder nogle håndgribelige beviser på, hvordan en forhistorisk Chesapeake var. Hun viser et af sine eksemplarer, en enorm halv million år gammel østers, ordsprog, "Det kunne tjene som en dørstop."

Østers af en sådan størrelse var reglen, ikke undtagelsen, i den forhistoriske Chesapeake, og Lockwood siger, at hendes undersøgelser viser, at bugten var fuld af sådanne mammut østers. En bevarings-paleontologisk tilgang giver den nødvendige kontekst til at forstå det sande baseline-økosystem, forklarede hun.

"Vi lever i den moderne tid, og vi er fanget i tankegangen om at tro, at det, vi ser i dag, er naturligt, når i virkeligheden mennesker har påvirket jorden nu i tusinder af år, " sagde Lockwood. "En leder af Chesapeake Bay har aldrig set et sundt østersrev. De har aldrig set noget i nærheden af ​​et naturligt østersrev. Den eneste måde at forstå, hvordan østers skal fungere, er at gå tilbage i tiden."

Lockwoods konserverings-paleontologiske "tidsmaskine" afslører mere end et stort antal store østers. Arbejder med et sæt af William &Mary bachelor-forskere, hun har brugt et sæt laboratorieteknikker til at udtrække en række interessante datapunkter om de gamle østers fra Chesapeake. De lærer, hvor længe hver østers levede gennem en proces kendt som sklerokronologi. Savning af fossile skaller i halve giver forskere mulighed for at tælle vækstbånd, meget som træringe. Men de grå og hvide vækstbånd i østersskaller er mere komplekse end træringe.

"Det er ikke nok bare at tælle båndene, fordi østers holder op med at vokse, når det bliver koldt, " sagde Lockwood. "Nogle steder holder de op med at vokse, når det bliver for varmt. Nogle steder holder de op med at vokse, når de får for meget ferskvand."

Sådan ældes en gammel østers

Lockwood tog nogle østers med til laboratoriet hos samarbejdspartner Fred Andrus, en geoarkæolog ved University of Alabama. Andrus havde instrumenter, der gjorde det muligt for hende at bore i de hvide og grå vækstbånd, tage prøver.

"Jeg kan sætte de prøver i et massespektrometer, og det lader mig måle isotoper af ilt. Disse isotoper af ilt tillader mig at rekonstruere temperaturen gennem tiden, " forklarede hun. "Så jeg kan fortælle dig, hvor kolde vintrene var, og hvor varme somrene var 400, 000 år siden."

Lockwood fandt ud af, at størrelsen på hendes gamle østers udelukkende er en funktion af et langt liv; vækstraten er ikke anderledes end østersen i nutidens Chesapeake. Hendes undersøgelse omfatter en række østersfossiler fra Delaware ned til North Carolina.

Hun sagde, at en moderne østers i bugten lever fem eller seks år, gennemsnitlig, før de høstes eller dør af sygdom. Til sammenligning, hendes Chesapeake Bay fossile eksemplarer levede særligt lange liv. "Vi taler om 30, 35 år gammel, " sagde hun. "De her er store, honkin' bedstemor østers."

Der er ingen store, honkin' bedstefar østers. Østers er sekventielle hermafroditter, hun forklarede:De er alle født mænd, skift derefter køn, efterhånden som de vokser til en vis størrelse. Lockwood understregede, at individuelle østersstørrelser har enorme bevaringsimplikationer.

"Fordi, hvis du er en østers, jo større du er, jo flere afkom du har, " sagde hun. "Når disse ting vokser i størrelse, og vokse i alder, de får flere og flere afkom."

Lockwood tilføjede, at nutidig forskning i østers, herunder undersøgelser udført af fakultetet ved William &Mary's School of Marine Science ved VIMS, tyder på, at større østers udvikler en vis grad af tolerance over for MSX og Dermo, sygdomme, der har dræbt mange indfødte østers i Chesapeake. Yderligere beviser viser, at nogle af østerspopulationerne udvikler sig sygdomstolerance gennem naturlig selektion.

Lockwood fortalte sit AAAS-publikum, at det, Chesapeake Bay har brug for, er rev, dækket af disse gamle hunøsters, med glæde filtrerer vandet og producerer masser af spat-østerslarver. Hun erkender, at det er urealistisk at tro, at bugten nogensinde vil genvinde sin forhistoriske østersbestand, men beviser peger i samme retning:Hvis du vil øge østersbestanden i Chesapeake, jo større østers er jo bedre østers.

Flere ældre ynglende østers

Hun tilbød et sæt anbefalinger til at forbedre Chesapeakes østersbestand ved at øge størrelsen af ​​individuelle østers. Østersfiskeri retter sig mod de større eksemplarer, som Lockwood sagde, er netop de frugtbare skaldyr, som en naturbevaringsmand ønsker at beskytte.

En idé er at indføre regler for maksimal størrelse eller slotgrænse, der er designet til at bevare de store kvindelige opdrættere. Lockwood bemærkede, at sådanne regler ville være effektive, hvor skaldyrene høstes i hånden ved lavvande, mindre i områder, hvor uddybning og andet større fiskeri anvendes.

De nuværende fiskeriregler har en minimumsstørrelsesgrænse, beskytter de yngre østers. Lockwood foreslår, at maksimum- eller slotgrænser kan være en del af en genovervejelse af regler og andre bevaringsforanstaltninger for at fremme beskyttelsen af ​​ynglende bedstemor-østers.

"Når du ser på, hvor vi bruger vores bevaringsdollar på Chesapeake Bay østers, vi bruger det hele på deres tidlige livsstadier, " sagde hun. "Vi lagde en masse skal på bunden af ​​bugten, håber at larven vil slå sig ned der. Vi opdrætter også larver i laboratoriet, så løslad dem i bugten."

Værdige som sådanne spat-centrerede initiativer er, Lockwood påpeger, at oddsene for overlevelse af en østerslarve er i nærheden af ​​én ud af 10, 000 - under de bedste forhold.

"Så vil du hellere bruge dine penge på at overleve én ud af 10, 000, eller vil du hellere bruge dine penge på at bevare det større, ældre østers, der allerede har levet 10 år, og som allerede har gjort sig fortjent til sin plads i survival of the fittest?" spurgte hun.

Lockwood foreslog at øge antallet og størrelsen af ​​østersreservater i bugten. Hun rådgiver også om at placere helligdomme og genplante steder med hensyn til forventet stigning i havniveauet.

Østerskonserves, forbud mod høst, ville ikke kun give beboerne mulighed for at vokse til deres fulde potentiale, men kan også bidrage til at afbøde virkningerne af de to sygdomme, der plager indfødte østers i Chesapeake.

"Hvis du ser i de områder af bugten, hvor folk ikke fisker - normalt fordi det er områder, hvor forureningsbelastningen er for høj til, at østersen kan spises - har vi virkelig store østers, " sagde hun. "Og de begynder at udvikle sygdomstolerance."

Hun sagde, at sygdomstolerancen er et resultat af naturlig udvælgelse. Østers på beskyttet område kunne forventes ikke kun at vokse til bedstemorstørrelse, men også for at give deres mangfoldige afkom nogle af de gener, der formidler sygdomstolerance.

Lockwood påpegede, at der har været stor succes med at "beskytte den voksne"-strategier anvendt på andre arter. Hun nævnte eksemplet med havskildpadder, hvor bestandene er steget hurtigere, da bevaringsstrategier blev skiftet fra fokus på redepladser og udklækningsbegivenheder til at beskytte voksne mod krybskytteri og bådangreb.

"Men Chesapeake Bay østers er en del af et meget mere komplekst system, " sagde hun. "Der er så mange variabler på spil her, herunder de sociokulturelle aspekter. Men fra et rent økologisk synspunkt, Jeg vil sige, at vi ikke gør et godt stykke arbejde. Østers kæmper virkelig, og jeg vil gerne se os flytte vores finansiering til tilgange, der kvantitativt ser ud til, at de ville give meget mere succes."

Lockwood er en af ​​to William &Mary -forskere, der præsenterede arbejde på AAAS -mødet. Den anden er Anne Charity Hudley, der talte om "Educator Linguistic Ideology About African-American English in STEM Contexts" i en session den 19. februar.

Lockwoods præsentation var en del af et panel med tre forskere. Sessionen blev arrangeret af William &Mary alumna Susan Kidwell '76, som Lockwood beskrev som "en af ​​de fremtrædende palæontologer i verden" og en pioner inden for konserveringspalæontologiske koncepter. Det tredje medlem af panelet er Jacquelyn Gill fra University of Maine.

AAAS konferencepersonalet har vist stor entusiasme for Lockwoods præsentation. Hun er med i en podcast og blev bedt om at give en "Muslinger og katastrofer" sceneshowpræsentation på Family Science Days, weekendens opsøgende program, der er en del af AAAS-mødet.