Hvad soddækket, hundrede år gamle fugle kan fortælle os om at redde miljøet

Hornlærker er søde små sangfugle med hvide maver og gule hager - i hvert fald, nu er de. For hundrede år siden, på højden af ​​byrøgforurening i USA, deres blege fjer blev farvet mørkegrå af soden i atmosfæren. Et nyt papir i Proceedings of the National Academy of Sciences viser, at misfarvning af fugle i museumssamlinger kan bruges til at spore mængden af ​​sort kulstof i luften over tid og miljøpolitikkens indvirkning på forurening.

"Soden på disse fugles fjer gjorde det muligt for os at spore mængden af ​​sort kulstof i luften over tid, og vi fandt ud af, at luften ved århundredeskiftet var endnu mere forurenet, end videnskabsmænd tidligere troede, " siger Shane DuBay, en kandidatstuderende ved The Field Museum og University of Chicago og en af ​​forfatterne til undersøgelsen. Han og medforfatter Carl Fuldner, også en kandidatstuderende ved UChicago, analyseret over tusind fugle indsamlet over de sidste 135 år for at bestemme og kvantificere virkningerne af sod i luften over byer i Rustbæltet.

"Hvis du ser på Chicago i dag, himlen er blå. Men når man ser på billeder af Beijing og Dehli, du får en fornemmelse af, hvordan amerikanske byer som Chicago og Pittsburgh engang var, " siger DuBay. "Ved brug af museumssamlinger, vi var i stand til at rekonstruere den historie."

Ornitologer på Markmuseet har længe vidst, at fugleeksemplarer i samlingen fra begyndelsen af ​​1900-tallet var synligt mørkere end forventet, og atmosfærisk sod var den mistænkte.

"Når du rører ved disse fugle, du får spor af sod på hænderne. Vi ville bære hvide handsker, mens vi håndterede dem, og handskerne ville komme plettede væk, som når du får blæk på fingerspidserne ved at læse en avis, " siger DuBay. Det er fordi soden i luften klamrede sig til fuglenes fjer som støv til en fjerstøver. "Disse fugle fungerede som luftfiltre, der bevægede sig gennem miljøet, " tilføjer DuBay.

Fugle var også ideelle kandidater til undersøgelsen, fordi de smelter og dyrker et nyt sæt fjer hvert år, hvilket betyder, at soden på dem først havde samlet sig det seneste år, da de blev indsamlet. Og der var en tydelig tendens:gamle fugle var mere beskidte, og nye fugle var renere.

For at måle ændringerne i sodet gennem årene, DuBay og Fuldner vendte sig til en ny tilgang:fotografering af fuglene og måling af lyset, der reflekteres fra dem. Fuldner, en fotohistoriker, der fokuserer på billeder af miljøet, arbejdet sammen med DuBay om at udvikle en metode til at analysere fuglene ved hjælp af fotografering. De fotograferede fugle, tæller over tusind, var alle fra fem arter, der yngler i fremstillingsbæltet og har masser af hvide fjer, der viste soden.

Billederne, skildrer kontrasten mellem de snavsede grå fugle og de rene hvide, er dramatiske. "Fotografierne giver projektet en visceral dimension - du skaber forbindelse til billederne, " siger Fuldner.

DuBay og Fuldner plottede mængden af ​​lys, der preller af fuglenes fjer i henhold til det år, fuglene blev indsamlet. For at forstå deres resultater, Forskerparret dykkede derefter ned i den sociale historie om byernes luftforurening.

"Ændringerne i fuglene afspejler indsatsen, først på byniveau, men voksede til sidst til en national bevægelse, for at løse røgproblemet, " siger Fuldner. "Vi er faktisk i stand til at gå tilbage og se, hvor effektive visse politiske tilgange var."

"Vi blev overraskede over den præcision, vi var i stand til at opnå, " siger DuBay. "Soden på fuglene følger nøje brugen af ​​kul over tid. Under den store depression, der er et kraftigt fald i sort kulstof på fuglene, fordi kulforbruget faldt - da vi så det, det klikkede." Mængden af ​​sod på fuglene vendte tilbage omkring Anden Verdenskrig, da krigsproduktion øgede kulforbruget, og faldt hurtigt af efter krigen, omkring, da folk i Rustbæltet begyndte at opvarme deres hjem med naturgas fra Vesten i stedet for med kul.

"Det faktum, at de nyere fugle er renere, betyder ikke, at vi er i det klare, " DuBay noter. "Mens USA frigiver langt mindre sort kulstof til atmosfæren, end vi plejede, vi fortsætter med at pumpe mindre iøjnefaldende forurenende stoffer ind i vores atmosfære – disse forurenende stoffer er bare ikke så synlige som sod. Plus, mange mennesker rundt om i verden oplever stadig sod-kvalt luft i deres byer."

Analyse af atmosfærisk sort kulstof kan hjælpe forskere med at studere klimaændringer. "Vi ved, at sort kulstof er en stærk agent for klimaændringer, og ved århundredeskiftet, niveauet af sort kulstof var værre end tidligere antaget, " siger DuBay. "Jeg håber, at disse resultater vil hjælpe klima- og atmosfæriske forskere til bedre at forstå virkningerne af sort kulstof på klimaet."

Og for både DuBay og Fuldner, at kunne anvende deres forskning ud over deres respektive områder inden for evolutionær biologi og fotografisk historie var både uventet og givende.

"Som historiker et af de spørgsmål jeg altid stiller er, 'Hvad er pointen med denne forskning for den måde, vi lever på nu?' I dette tilfælde blev svaret hurtigt klart, " siger Fuldner. "Udfylder et tomt felt i den historiske optegnelse over noget så stort som luftforurening i amerikanske byer, og at være i stand til at dele det med atmosfæriske forskere, der studerer virkningerne af sort kulstof på klimaet, er ekstraordinært."

"Denne undersøgelse viser et vendepunkt, da vi bevægede os væk fra at brænde beskidt kul, og i dag, vi er i et lignende afgørende øjeblik med fossile brændstoffer, " siger DuBay. "I midten af ​​det 20. århundrede, vi foretog en investering i infrastruktur og regulerede brændstofkilder - forhåbentlig, vi kan tage den lektie og lave en lignende overgang nu til mere bæredygtig, vedvarende energikilder, der er mere effektive og mindre skadelige for vores miljø."

DuBay bemærker, at ud over de miljømæssige konsekvenser af projektet, deres arbejde viser også vigtigheden af ​​museumssamlinger som dem, de brugte fra The Field Museum i Chicago, Carnegie Museum of Natural History i Pittsburgh, og University of Michigan Museum of Zoology i Ann Arbor. "Jeg håber, at denne undersøgelse afslører samlinger som en værdifuld ressource til at adressere nutidens miljøproblemer, " siger DuBay. "Dette papir viser, hvordan naturhistoriske samlinger kan bruges, understreger værdien i samlinger og i at fortsætte med at opbygge samlinger, for at hjælpe os med at forbedre vores forståelse af menneskets påvirkning af den naturlige verden."