Legender om de tabte reservoirer

Gemt væk i et laboratorium i University of Cincinnati's Braunstein Hall er rør af sten og snavs, der stille og roligt fortæller en historie - en historie, der ser tilbage på det gamle samfunds tidlige vandbeskyttelse. UC-forskere håber, at historien vil hjælpe med den fremtidige bevarelse af vores planets mest værdifulde ressource.

I et forsøg på at hjælpe med at styre verdens vandforsyning mere effektivt, et tværfagligt team af forskere fra University of Cincinnati fra antropologiske afdelinger, geografi og geologi er klatret gennem regnskove, gravede dybt under tørre ørkener og samarbejdede med forskere rundt om i verden for at se på, hvordan gamle mennesker manipulerede deres miljø for at styre vand.

"Vi begynder med at spørge, 'Hvad er vand for mennesker, hvordan engagerer vi os i det, og hvordan engagerer miljøet os? "spørger Vernon Scarborough, professor og afdelingsleder i UC's Institut for Antropologi. "Når vi ser på banen for vores skiftende klima, vi indser, at spørgsmålet ikke kun er klimaforandringer, men også vandændringer. Klima og vand fungerer synergistisk og kan påvirke hinanden på kritiske måder.

"I betragtning af de nuværende klimamønstre, i dette og det næste århundrede, vi vil sandsynligvis stå over for yderligere stigende havniveauer, mindre drikkevand og en kompromitteret tilgængelighed af ferskvand som følge af tørke i mange områder og usædvanlig kraftig regn og afstrømning i andre.

"Så vi ser på, hvordan fortiden kan informere nutiden, "tilføjer Scarborough.

Højteknologisk samarbejde

For at møde fremtidige spørgsmål om bæredygtighed og vandforvaltning, UC's tværfaglige team af "Indiana Jones" i den virkelige verden anvender moderne teknologi til at kigge inde i gamle kunstvandingssamfund på uklare steder rundt om i verden som det tørre amerikanske sydvest og fugtige regnskove i Mellemamerika og Sydøstasien.

"Pointen med disse projekter er at hjælpe, delvis, skabe en effektiv moderne vandpolitik, "siger Scarborough, som også arbejder tæt sammen med De Forenede Nationers Uddannelses-, Videnskabelig og kulturel organisation (UNESCO). "At udforske alle disse unikke punkter på kloden er den eneste måde, vi kommer til det, og det er vores teamwork, kommunikation og samarbejde, der vil gøre dette projekt så vellykket. "

Som et resultat af deres samarbejde, flere medlemmer af UC's forskergruppe vil præsentere resultatet af deres feltarbejde på et eller begge af to kommende prestigefyldte videnskabelige årsmøder:det 77. årlige Society for Applied Science -møde i Santa Fe, Ny mexico, og det 82. årlige Society for American Archaeology -møde i Vancouver, Britisk Columbia, Canada. Begge mødes i denne uge.

I mere end to årtier har forskerne arbejdede indviklet sammen i fjerntliggende områder, der er kendt for deres sæsonbestemte vand- og miljømæssige udfordringer. En kerneundersøgelse ligger dybt i det forfædres Puebloan -samfund i Chaco Canyon, New Mexico - forfædrene til moderne Puebloans, der trivedes i mere end 300 år i en tør ørken midt i det amerikanske sydvest.

Forskere har længe diskuteret, om dette område virkelig var et bæredygtigt blomstrende samfund baseret på lokal ressourceadgang eller et lejlighedsvist samlingssted for ceremonielle ritualer afhængig af import af fødevarer og relaterede forsyninger.

For at skabe et omfattende øjebliksbillede af, hvordan forfædres indfødte amerikanske puebloans administrerede vand og overlevede i den gamle ørken, UC's forskerhold brugte luftoverfladebilledteknologi, massespektrometri og geokemisk jordprøvetagning, samt antropologiske adfærds- og DNA -undersøgelser og jordudgravninger omkring gamle strukturer for at hjælpe med at kaste betydeligt lys over dette mysterium.

I marken

Nicholas Dunning og Christopher Carr, begge UC professorer i geografi, kiggede bredt på det geografiske område, der dokumenterede og tog prøver af de lagdelte lag af sten og sediment, mens Lewis Owen, også en UC professor i geologi, brugt optisk stimuleret luminescens, en unik teknik til præcist at bestemme alderen på kernesand og jordprøver.

"Vi fandt geokemiske beviser for majs dyrket i området i løbet af denne tid, som er en meget vandintensiv afgrøde, samt sofistikerede vandings- og vandforvaltningsteknikker, " siger Kenneth Tankersley, UC lektor i antropologi og geologi.

For at få et 3D-kig på canyonens overflade, Carr brugte sofistikeret LIDAR-teknologi, eller lys, billeddannelse, detektions- og afstandsteknologi, at måle overfladehøjden af ​​jorden fra et fly.

"Denne teknologi bruger en laserstråle til at måle overfladens morfologi og revolutionerer totalt arkæologien, "siger Carr." Det centrale, LIDAR giver os, er elevation, så vi ved, hvordan vandet strømmer ud af mesatoppene ind i drængrøfterne og ind i dalbundene.

"LIDAR fortæller i sidste ende arkæologerne, hvor de skal udgrave og lede efter beviser for landbrug, kanaler og vandkontrolporte under overfladen."

Salt overlevelse

For at afdække de tusinde år gamle hemmeligheder for overlevelse, der findes i de geokemiske dybe kerneprøver, Tankersley, sammen med Owen og Warren Huff, UC professor i geologi, anvendte laboratorieprøvetagningsteknikker for at afsløre, at det høje niveau af salt i jorden - engang anså forskerne at være skadeligt - faktisk var en form for calciumsulfatmineralisering, der kan have fungeret til at forbedre jorden til majs (majs) dyrket i det område.

"De omkringliggende mesas gav vand i deres kilder, efter at sneen smeltede, " siger Tankersley. "I regntiden, hvor oversvømmelser rammer, Puebloans ville fange afstrømningsvand fra små kløfter kendt som rincons og lokale periodiske vandløb som Chaco Wash og Escavada Wash. "

Forskerne betragter denne strategi som en afspejling af risikoaversion. "Da det regnede et sted herovre udnyttede Ancestral Puebloans det, og da det regnede derovre, udnyttede de det, "Siger Scarborough.

Under denne hurtige brug af landskabet, to centrale medlemmer af Chaco -vandforvaltningsprojektet, Stephen Plog, professor i arkæologi fra University of Virginia, og Adam Watson ved American Museum of Natural History var også en del af det team, der brugte DNA -prøvetagningsteknikker på menneskelige rester til at afsløre en bemærkelsesværdig matrilineal familie, der var forbundet gennem den kvindelige slægt.

"For effektivt at håndtere vand kræver fleksibilitet og kreativitet, da nedbør er uforudsigelig i sydvest, " siger Samantha Fladd, en avanceret doktorand fra University of Arizona, arbejder også på Chaco -projektet her på UC. "Tilstedeværelsen af ​​en hierarkisk matriline hjælper med at forklare, hvordan Chaco-beboere koordinerede disse aktiviteter for at praktisere vellykket vandforvaltning og landbrug."

Ingen skove, ingen regn

I modsætning til Chaco Canyon ørkenens tørhed tilbragte mange af forskerne også en betydelig mængde tid i de guatemalanske regnskove omkring Tikal - et mellemamerikansk sted, der eksisterede på samme tid som Chaco Canyon for mere end tusind år siden.

Mens de to miljøer ikke kunne være mere modsatte i klimaet, fandt forskerne, at Tikals vandproblemer var lige så udfordrende. David Lentz, UC professor i biologi, med hjælp fra Scarborough, Huff, Tankersley, Carr, Owen og NSF-finansieret Dunning, opdagede, hvordan Maya -civilisationen overlevede i Tikal efter at have lidt flere tørker.

"I lighed med Chaco Canyon, vi fandt geokemiske beviser for majsmarker beliggende i bestemte miljønischer ved Tikal, siger Dunning.

Scarborough spekulerer i Maya-kanaliserede afstrømning i regntiden og skabte omfattende vandlagringssystemer, tillod deres civilisation at trives i mere end tre århundreder. Til sidst led mayaerne ikke kun af et ændret klima, men de havde tilføjet deres egen død, siger forskerne.

"I bund og grund, de kan have påvirket en ændring i deres eget klima, " siger Scarborough. "Efter flere års skovrydning – rydning af træer og skove for at give plads til afgrøder – mayaerne utilsigtet, men måske forstyrrer deres årlige nedbør dramatisk, hvilket udfældede grader af tørke, der i sidste ende tvang dem til at opgive det engang frugtbare miljø. Lyder det bekendt?"

Med nylig finansiering fra National Science Foundation, Klog, sammen med Scarborough og andre forskere, vil tilbringe en femte sæson til sommer som medforsker på Yaxnohcah-projektet sammen med Carr og fire UC-studerende. Fokus for denne undersøgelse ser på udviklingen af ​​gammel urbanisme i forhold til vand, jord- og skovforvaltning i Maya-lavlandet og vil være et præsentationsemne af Dunning og af Carr ved det kommende årlige Society for American Archaeology-møde i Vancouver.

Det tager en landsby

"Vores forskningssamarbejde som et team er kritisk - hver enkelt af os er et vigtigt tandhjul i denne undersøgelse, "siger Scarborough." Det kræver hver enkelt af os og vores individuelle ekspertise for effektivt at måle, hvor godt disse tidlige by- og landdistrikter tilpassede sig klimaforandringer og styrede deres vandressourcer. "

"Vi skal stadig håndtere de samme spørgsmål i vores miljø i dag. Fra et arkæologisk perspektiv, vores skiftende klima er øjeblikkeligt, men der kan gå flere år, før skaden er fuldt ud synlig i en virkelig global skala, "Tilføjer Scarborough.

"Vi vil begynde at se havniveauet stige med en god meter. Fordi over to tredjedele af de største byer på planeten optager kystmarginer, med estimater, der tyder på, at en forventet 80 procent af den menneskelige befolkning vil trænge mod bymiljøer på kort sigt, vi nærmer os virkelig en virkelig 'perfekt storm'. "

Mens forskerne ser på fremtidig vandforvaltning som retningen for denne forskning, de fokuserer også på de konstante ændringer i landskabet og de væsner, der optager disse miljøer. Scarborough tilføjer, at hvis vi ikke er forsigtige, vi vil anspore til endnu yderligere forandringer til en bred vifte af plante- og dyrearter over hele verden.

"Hvis du ikke designer til det passende, du kan bygge ledelsesnetværk og måder at fange og kontrollere vand, der ender med at blive begravet som opbygningen bag moderne dæmninger, eller planer kan blive helt opgivet efterhånden som en flod ændrer sig, "siger Scarborough og Jon-Paul McCool, UC -doktorand under Dunning's mentorskab.

"Hvordan tidligere befolkninger håndterede variabel nedbør som den, der blev identificeret ved Tikal, Generelt har Chaco vaske- eller drænmønstre været meget dynamisk. Sådanne investeringer i at bygge massive dæmningsprojekter i dag er en kostbar udgift af penge og tid, der godt kunne drage fordel af syn på fortiden.

"Vi ønsker ikke at spilde de penge på højpris vandinfrastruktur, hvis vi kan engagere os i mindre skala, lavere investeringsstrategier som vores forfædre gjorde. "