Weggestopt in een laboratorium in de Braunstein Hall van de Universiteit van Cincinnati zijn buizen van steen en aarde die stilletjes een verhaal vertellen - een verhaal dat terugkijkt op de vroege waterconservering van de oude samenleving. UC-onderzoekers hopen dat het verhaal zal helpen bij het toekomstige behoud van de meest waardevolle hulpbron van onze planeet.

In een poging om de watervoorziening in de wereld efficiënter te beheren, een interdisciplinair team van onderzoekers van de Universiteit van Cincinnati van de afdelingen antropologie, geografie en geologie zijn door regenwouden geklommen, diep onder dorre woestijnen gegraven en samengewerkt met wetenschappers over de hele wereld om te kijken hoe oude mensen hun omgeving manipuleerden om water te beheren.

"We beginnen met te vragen 'Wat is water voor de mens, hoe gaan we ermee om en hoe grijpt de omgeving ons aan?" vraagt ​​Vernon Scarborough, hoogleraar en afdelingshoofd in de afdeling Antropologie van de UC. "Als we kijken naar het traject van ons veranderende klimaat, we beseffen dat het probleem niet alleen klimaatverandering is, maar ook waterverandering. Klimaat en water werken synergetisch samen en kunnen elkaar op kritische manieren beïnvloeden.

"Gezien de huidige klimaatpatronen, in deze en de volgende eeuw zullen we waarschijnlijk te maken krijgen met een verder stijgende zeespiegel, minder drinkbaar water en een verminderde beschikbaarheid van zoet water als gevolg van droogte in veel gebieden en ongewoon zware regenval en afvloeiing in andere.

"Dus we kijken naar hoe het verleden het heden kan informeren, ', voegt Scarborough eraan toe.

Hightech samenwerking

Om toekomstige vraagstukken op het gebied van duurzaamheid en waterbeheer het hoofd te bieden, UC's interdisciplinaire team van echte "Indiana Jones" gebruikt moderne technologie om binnen te gluren in oude irrigatiegemeenschappen op obscure plaatsen over de hele wereld, zoals het dorre Amerikaanse zuidwesten en vochtige regenwouden in Midden-Amerika en Zuidoost-Azië.

"Het doel van deze projecten is om te helpen, gedeeltelijk, effectief modern waterbeleid te creëren, " zegt Scarborough, die ook nauw samenwerkt met de Verenigde Naties voor onderwijs, Wetenschappelijke en Culturele Organisatie (UNESCO). "Het verkennen van al deze unieke punten op de wereld is de enige manier om het te bereiken, en het is ons teamwerk, communicatie en samenwerking die dit project zo succesvol zullen maken."

Door hun samenwerking, verschillende leden van het onderzoeksteam van UC zullen de resultaten van hun veldwerk presenteren op een of beide komende prestigieuze wetenschappelijke jaarlijkse bijeenkomsten:de 77e jaarlijkse Society for Applied Science-bijeenkomst in Santa Fe, New Mexico, en de 82e jaarlijkse bijeenkomst van de Society for American Archaeology in Vancouver, Brits Colombia, Canada. Beiden ontmoeten elkaar deze week.

Al meer dan twee decennia, de onderzoekers werkten nauw samen in afgelegen gebieden die bekend staan ​​om hun seizoensgebonden water- en milieu-uitdagingen. Een kernonderzoek ligt diep in de voorouderlijke Pueblo-gemeenschap in Chaco Canyon, New Mexico - de voorouders van moderne Puebloans die meer dan 300 jaar gedijden in een droge woestijn in het midden van het Amerikaanse zuidwesten.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd of dit gebied echt een duurzame bloeiende gemeenschap was op basis van lokale toegang tot hulpbronnen of een occasionele verzamelplaats voor ceremoniële rituelen die afhankelijk zijn van het importeren van voedsel en aanverwante benodigdheden.

Om een ​​uitgebreide momentopname te maken van hoe voorouderlijke Native American Puebloans water beheerden en overleefden in de oude woestijn, Het onderzoeksteam van UC gebruikte technologie voor beeldvorming vanuit de lucht, massaspectrometrie en geochemische bodembemonstering, evenals antropologische gedrags- en DNA-onderzoeken en bodemopgravingen rond oude structuren om een ​​aanzienlijk licht op dat mysterie te werpen.

In het veld

Nicholas Dunning en Christopher Carr, beide UC-hoogleraren aardrijkskunde, keek in grote lijnen naar het geografische gebied en documenteerde en bemonsterde de gelaagde lagen van gesteente en sediment, terwijl Lewis Owen, ook een UC hoogleraar geologie, gebruikte optisch gestimuleerde luminescentie, een unieke techniek om de ouderdom van kernzand en grondmonsters nauwkeurig te bepalen.

"We hebben geochemisch bewijs gevonden voor maïs die in deze periode in het gebied werd verbouwd, dat een zeer waterintensief gewas is, evenals geavanceerde irrigatie- en waterbeheertechnieken, " zegt Kenneth Tankersley, UC universitair hoofddocent antropologie en geologie.

Om een ​​3D-beeld te krijgen van het oppervlak van de kloof, Carr gebruikte geavanceerde LIDAR-technologie, of licht, in beeld brengen, detectie- en meettechnologie, om de oppervlaktehoogte van de grond vanuit een vliegtuig te meten.

"Deze technologie gebruikt een laserstraal om de morfologie van het oppervlak te meten en zorgt voor een totale revolutie in de archeologie, " zegt Carr. "Het belangrijkste dat LIDAR ons geeft, is hoogte, zodat we weten hoe het water van de mesa-toppen in de afwateringssloten en in de valleibodems stroomt.

"LIDAR vertelt de archeologen uiteindelijk waar ze moeten opgraven en zoeken naar bewijs van landbouw, kanalen en waterkeringspoorten onder het oppervlak."

Zoute overleving

Om de duizend jaar oude geheimen voor overleving in de geochemische diepe kernbodemmonsters te ontrafelen, Tankersley, samen met Owen en Warren Huff, UC hoogleraar geologie, gebruikte laboratoriumbemonsteringstechnieken om te onthullen dat het hoge zoutgehalte in de bodem - ooit door wetenschappers als schadelijk beschouwd - in feite een vorm van calciumsulfaatmineralisatie was die mogelijk heeft gefunctioneerd om de bodem te verbeteren voor de maïs (maïs) die in dat gebied.

"De omliggende plateaus zorgden voor water in hun bronnen nadat de sneeuw was gesmolten, ", zegt Tankersley. "Tijdens het regenseizoen, wanneer overstromingen toeslaan, de Puebloans zouden afvoerwater opvangen uit kleine canyons die bekend staan ​​als de rincons en lokale periodieke stromen zoals Chaco Wash en Escavada Wash."

De onderzoekers beschouwen deze strategie als een weerspiegeling van risicoaversie. "Toen het hier op één plek regende, profiteerden de Ancestral Puebloans ervan, en toen het daar regende maakten ze daar gebruik van, ' zegt Scarborough.

Onder dit snelle gebruik van het landschap, twee sleutelfiguren van het Chaco-waterbeheerproject, Stephen Plog, hoogleraar archeologie aan de Universiteit van Virginia, en Adam Watson van het American Museum of Natural History maakten ook deel uit van het samenwerkingsteam dat DNA-bemonsteringstechnieken op menselijke resten gebruikte om een ​​opmerkelijke matrilineaire familielijn te onthullen die via de vrouwelijke lijn was verbonden.

"Om water effectief te beheren, is flexibiliteit en creativiteit nodig, aangezien regenval in het zuidwesten onvoorspelbaar is. " zegt Samantha Fladd, een gevorderde doctoraatsstudent van de Universiteit van Arizona, werkt ook aan het Chaco-project hier bij UC. "De aanwezigheid van een hiërarchische matriline helpt verklaren hoe Chaco-bewoners deze activiteiten coördineerden om succesvol waterbeheer en landbouw te beoefenen."

geen bossen, geen regen

In tegenstelling tot de droogte in de woestijn van Chaco Canyon, brachten veel van de onderzoekers ook een aanzienlijke hoeveelheid tijd door in de Guatemalteekse regenwouden rond Tikal - een Midden-Amerikaanse site die meer dan duizend jaar geleden ongeveer tegelijk met Chaco Canyon bestond.

Hoewel de twee omgevingen qua klimaat niet meer tegengesteld kunnen zijn, vonden de onderzoekers de waterproblemen van Tikal net zo uitdagend. David Lentz, UC hoogleraar biologie, met de hulp van Scarborough, Snuif, Tankersley, Carr, Owen en NSF gefinancierde Dunning, ontdekte hoe de Maya-beschaving in Tikal overleefde na verschillende droogteperiodes.

"Vergelijkbaar met Chaco Canyon, we vonden geochemisch bewijs voor maïsvelden in specifieke milieu-niches in Tikal, ' zegt Dunning.

Scarborough speculeert dat de Maya-afvoer tijdens het regenseizoen heeft geleid en uitgebreide wateropslagsystemen heeft gecreëerd. waardoor hun beschaving meer dan drie eeuwen kon gedijen. Uiteindelijk hadden de Maya's niet alleen last van een veranderend klimaat, maar ze hadden toegevoegd aan hun eigen ondergang, zeggen de onderzoekers.

"Eigenlijk, ze kunnen een verandering in hun eigen klimaat hebben beïnvloed, ", zegt Scarborough. "Na een aantal jaren van ontbossing - het kappen van bomen en bossen om ruimte te maken voor gewassen - hebben de Maya's onbedoeld maar misschien hun jaarlijkse regenval dramatisch verstoren, die leidden tot droogtegraden die hen uiteindelijk dwongen de eens zo vruchtbare omgeving te verlaten. Klinkt bekend?"

Met recente financiering door de National Science Foundation, dunning, samen met Scarborough en andere onderzoekers, zal deze zomer een vijfde seizoen doorbrengen als co-hoofdonderzoeker aan het Yaxnohcah-project, samen met Carr en vier UC-studenten. De focus van deze studie is gericht op de ontwikkeling van oude stedenbouw in relatie tot water, land- en bosbeheer in de Maya-laaglanden en zal een presentatieonderwerp zijn door Dunning en door Carr op de komende jaarlijkse Society for American Archaeology-bijeenkomst in Vancouver.

Er is een dorp voor nodig

"Ons gezamenlijk onderzoek als team is van cruciaal belang - ieder van ons is een belangrijk radertje in dit onderzoek, ", zegt Scarborough. "Het vergt ieder van ons en onze individuele expertise om effectief te meten hoe goed deze vroege stedelijke en landelijke gemeenschappen zich aanpasten aan de klimaatverandering en hun watervoorraden beheerden."

"We hebben vandaag de dag nog steeds te maken met dezelfde problemen in onze omgeving. Archeologisch gezien ons veranderende klimaat is onmiddellijk, maar het kan enkele jaren duren voordat de schade op werkelijk wereldwijde schaal volledig zichtbaar is, ' voegt Scarborough eraan toe.

"We zullen de zeespiegel met een goede meter zien stijgen. Omdat meer dan tweederde van de grootste steden op aarde kustmarges bezetten, met schattingen die suggereren dat naar verwachting 80 procent van de menselijke bevolking op korte termijn naar stedelijke omgevingen zal trekken, we naderen echt een echt 'perfecte storm'."

Terwijl de onderzoekers toekomstig waterbeheer beschouwen als de richting van dit onderzoek, ze richten zich ook op de constante veranderingen in het landschap en de wezens die deze omgevingen bezetten. Scarborough voegt eraan toe dat als we niet oppassen, we zullen aanzetten tot een nog verdere verandering van een breed scala aan plant- en diersoorten over de hele wereld.

"Als je daar niet goed op ontwerpt, je kunt beheernetwerken bouwen en manieren om water op te vangen en te beheersen dat uiteindelijk bedolven raakt zoals de opbouw achter moderne dammen, of plannen kunnen helemaal worden opgegeven als een rivier verandert, " zeggen Scarborough en Jon-Paul McCool, UC-promovendus onder het mentorschap van Dunning.

"Hoe vroegere populaties omgingen met variabele neerslag zoals die geïdentificeerd in Tikal, Chaco Wash of drainagepatronen zijn over het algemeen erg dynamisch geweest. Dergelijke investeringen in het bouwen van enorme damprojecten zijn tegenwoordig een kostbare uitgave van geld en tijd die goed zou kunnen profiteren van opvattingen uit het verleden.

"We willen dat geld niet verspillen aan dure waterinfrastructuur als we ons op kleinere schaal kunnen bezighouden, lagere investeringsstrategieën zoals onze voorouders deden."