Alte Austernschalen gehören der Vergangenheit an

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Dieser Artikel stammt aus dem Hakai Magazine, einer Online-Publikation über Wissenschaft und Gesellschaft in Küstenökosystemen. Lesen Sie weitere Geschichten wie diese auf hakaimagazine.com.

Stephen Durham ignoriert das kalte Wasser, das in seine Wanderschuhe sickert, als er in einen flachen, brackigen Bach watet, der durch einen Salzsumpf in Madison, Connecticut, fließt. Mit jedem Schritt knirschen Muscheln unter seinen Füßen und er verurteilt ein paar weitere Austern zu einem frühen Tod. Unter diesen Opfern liegen die Überreste ihrer Vorfahren im Dreck. In weniger als einem Meter Entfernung könnten sie Hunderte von Jahren alt sein - Artefakte einer Zeit vor der modernen Aufzeichnung. Wie Tausende von Rosetta-Steinen in Seifenschalengröße können die Muscheln Hinweise auf die Vergangenheit geben - wenn Sie wissen, wonach Sie suchen.

Durham, der einen abgeschnittenen Vollbart und einen Hut aus einem Fischrestaurant trägt, ist eine neue Art von Ärgernis. Er ist einer der ersten Studenten der Welt, der eine Ausbildung in Naturschutzpaläobiologie absolviert hat, einem jungen Fach, das die Fähigkeiten eines Paläontologen auf die Herausforderungen des modernen Naturschutzes anwendet, indem es Tier- und Pflanzenreste entschlüsselt. Untersuchungen von The Nature Conservancy zeigen, dass die Austernpopulationen in den letzten 130 Jahren weltweit um 85 Prozent zurückgegangen sind. Die Informationen, die Durham aus den alten östlichen Austernschalen ( Crassostrea virginica ) in diesem kleinen Sumpf entnehmen kann - wie salzig das Wasser war, als sie lebten, wie groß und wie schnell sie wuchsen und wie dicht verklumpt sie waren -, könnten einen wertvollen Kontext bieten Bemühungen um die Erhaltung und Wiederherstellung der östlichen Austernriffe heute. Aber die Leute, die für diese Restaurierungsarbeiten verantwortlich sind, brauchen Überzeugungsarbeit.

Einer der ersten Schritte in Durhams Laborprozess ist das Verteilen von Proben auf Drahtgewebe zur Reinigung. (Mit freundlicher Genehmigung von Hakai / Geoff Giller)

Der Bach muss leer sein, bevor Durham in den kohlenstoffreichen, nach Schwefel riechenden Schlamm graben und seine Proben sammeln kann. Aber bei Ebbe fließt immer noch Wasser um seine Knöchel. Unbeeindruckt fährt Durham mit seiner anderen Aufgabe fort: Lebende Austern zu Vergleichszwecken von der Oberfläche des Bachbettes zu pflücken. In seinem Labor, fünf Autostunden entfernt, warten viele antike Muscheln auf ihn.

Durham hat in den vergangenen Jahren zusammen mit seinem Doktorandenberater Gregory Dietl Tausende von Austernschalen aus östlichen Gebieten in Louisiana, Carolina und Connecticut ausgegraben. In seinem Büro an der mit der Cornell University verbundenen Paleontological Research Institution in Ithaca, New York, sind sie in Regalen und Schubladen gestapelt. Einige sind noch mit Sumpf bedeckt und in Plastiksammeltaschen verpackt, andere werden gereinigt, sortiert, ordentlich etikettiert und boxed. Die kleinsten Schalen sind nur wenige Millimeter lang; Die größten sind länger als ein iPhone. Die Muscheln variieren im Alter; Einige sind mit ein paar Jahrzehnten bis Jahrhunderten relativ jung, wie diejenigen aus dem Creek in Connecticut, während seine ältesten Muscheln Hunderttausende von Jahren bis ins Pleistozän zurückreichen. Diese älteren Muscheln stammen nicht einmal aus modernen Sümpfen: Durham und Dietl finden sie an den Wänden von Kanälen freigelegt, an Orten, an denen Sümpfe früher weiter im Landesinneren existierten, als der Meeresspiegel höher war. Sie finden diese alten Muscheln oft intakt und beide Hälften aufrecht wie zu Lebzeiten der Austern, bevor sie vor Jahrtausenden von Sumpfschlamm begraben wurden.

Stephen Durham misst eine Austernschale aus South Carolina in seinem Labor in Ithaca, New York. (Mit freundlicher Genehmigung von Hakai / Geoff Giller)

Ein paar Tage nach seiner Rückkehr aus Connecticut spült Durham im Labor auf dem Flur seines Büros 350.000 Jahre alte Proben von einer Baustelle in South Carolina ab. Die Muscheln sind auf Drahtgeflecht über einem Waschbecken angeordnet. Nachdem er jede eingepackte Probe gereinigt hat, kämmt er die Sammlung durch und ordnet einzelne Austernschalen wie bei einem alten Puzzle paarweise zu. "Ta-da", sagt er und hält ein Set hoch. Mit beiden Hälften kann er sicher sein, dass er eine Auster in voller Größe misst und dass sie in der Nähe der Sammelstelle lebte und dort nicht nur von Wellen oder Gezeitenströmungen gewaschen wurde.

Von dort macht sich Durham daran, altes Kalziumkarbonat in harte Daten umzuwandeln. Er wählt einige Schalen für die Analyse aus, zersägt sie in zwei Hälften und zappt dann die Schnittflächen mit einem Laser, um die Verhältnisse von Elementen wie Magnesium, Kalzium und Barium zu messen. Das Verhältnis von Magnesium zu Kalzium ändert sich mit der Temperatur, sodass er die Lebensdauer einer Auster ableiten kann, indem er sieht, wie viele heiße und kalte Jahreszeiten sie durchlebt hat. Das Verhältnis von Barium und Kalzium im Schalenmaterial variiert geringfügig mit dem lokalen Salzgehalt, was darauf hinweist, wie salzig das Wasser zu der Zeit war, als die Auster lebte.

Es gibt sogar Informationen im Detritus, dass er die Muscheln abwäscht. Während er Schalenstücke, die sich auf dem Drahtgitter befinden, beiseite wischt, klimpern sie wie Glasscherben. Er sucht sich ein unglaublich kleines Schneckenhaus aus, das nicht viel größer ist als ein Hangnagel. " Boonea impressa ", erklärt er: ein Austernparasit. Sein Vorkommen und das Vorhandensein anderer Nicht-Austernschalen in der Probe - alle von heute noch lebenden Arten - verraten mehr über die Umwelt, aus der die Austern stammen. Zum Beispiel lebt Boonea in einem engeren Salzgehalt als die östliche Auster, weshalb die alte Probe einen weiteren Beweis dafür liefert, wie salzig das Wasser vor all den Jahren an der Stelle in South Carolina war, von der diese bestimmte Partie Muscheln stammt.

In seinem Labor schneidet Stephen Durham mit einer Diamantsäge durch eine Austernschale. (Mit freundlicher Genehmigung von Hakai / Geoff Giller)

Die Naturschutz-Paläobiologie kann ein bemerkenswert vollständiges Bild davon liefern, wie Austern oder andere Organismen lange lebten, bevor Menschen auf die Bildfläche kamen. „Wir können den Managern sagen, wie die Austernpopulationen in der Vergangenheit ausgesehen haben“, sagt Durham. Die Frage ist jetzt: "Was sind die Dinge, die sie wissen wollen?"

Der Frage auf den Fersen ist das Dilemma, wie die Informationen in Umlauf gebracht werden können. Das Gebiet der Naturschutzpaläobiologie wurde erstmals im Jahr 2002 benannt, obwohl die Wissenschaftler seit mehreren Jahrzehnten mit diesen Techniken arbeiten. 2009 half Dietl bei der Organisation von Präsentationen auf einem Treffen der Geological Society of America. Das aufstrebende Feld hat jetzt Mitglieder in ganz Amerika, Europa und Australien. Der Umfang der Arbeiten geht über Austern hinaus: Paläobiologen haben Pollen und Saatgutspuren verwendet, um beispielsweise zu bestimmen, ob einige Galapagos-Pflanzen ursprünglich einheimisch oder invasiv waren, und sie haben fossile Korallen untersucht, um Verteilungsverschiebungen als Reaktion auf große Mengen zu zeigen Klimawandel. Dennoch sind sich viele Restaurationsmanager des Feldes nicht bewusst - oder bleiben skeptisch.

Laut Rowan Lockwood, Geologieprofessor und Naturschutz-Paläobiologe am College of William and Mary in Virginia, sind viele von paläobiologischen Daten "fasziniert, aber etwas misstrauisch". "Dies ist eine neue Datenquelle für sie, und ich glaube nicht, dass sie vollständig davon überzeugt sind." Dieses Gefühl spiegelte sich in den Ergebnissen einer Umfrage wider, die von etwa 100 Personen durchgeführt und von veröffentlicht wurde, die an der Wiederherstellung von Austern arbeiten Durham und Dietl letztes Jahr.

Andere unter den alten Austernschalen gefundene Arten, wie diese Boonea impressa, liefern weitere Details über die Vergangenheit: zum Beispiel den Salzgehalt des Wassers zu der Zeit, als die Austern lebten. (Mit freundlicher Genehmigung von Hakai / Geoff Giller)

Einige denken, dass die Geheimnisse der alten Muscheln für die Planung von Restaurierungsarbeiten heute nur einen begrenzten Wert haben. „In den letzten 200 Jahren hat sich eine Menge an Austernriffen verändert“, sagt Philine zu Ermgassen, die Meeresökosystemdienstleistungen an der Universität von Cambridge studiert. "Diese Tatsache zu ignorieren, wäre äußerst naiv." Wichtiger sei es, die aktuellen Verhältnisse zu verstehen.

Durham und Dietl argumentieren, dass Restaurierungswissenschaftler einfach paläobiologische Daten in ihre Gleichungen einbeziehen sollten - zusammen mit den aktuellen Bedingungen. Eine der Stärken ihrer Informationen besteht darin, dass sie dazu beitragen können, die Gefahr einer „Verschiebung der Basislinien“ zu vermeiden. Das ist die Idee, dass die Welt zu unseren Lebzeiten oder in der jüngsten Vergangenheit unser Vorbild - oder unsere Basislinie - für das ist, was die Welt sollte zu schauen, auch wenn diese Welt bereits stark degradiert ist oder war.

„Wenn Sie sich Ziele setzen, die auf etwas basieren, das sich bereits vollständig verschlechtert hat, werden Sie möglicherweise viel zu kurz kommen“, sagt Dietl. Weder er noch die optimistischsten Austernrestauratoren erwarten, dass die Küste jemals so aussehen wird, wie vor der industriellen Ernte und der Dezimierung der Küstenentwicklung. Diese Art von historischen Daten kann jedoch dazu beitragen, dass die Wiederherstellungsziele angemessen ehrgeizig und den Umgebungsbedingungen angemessen sind. "Vielleicht könnten Sie es wiederherstellen, um es zu verbessern, aber Sie haben keine Ahnung, weil Ihr Erfolgsmaßstab darin besteht, ein Riff zu betrachten, das seit einem Jahrhundert degradiert ist."

Die Naturschutzpaläobiologie hat bisher mindestens einen Austernerfolg. An einem Standort in der Nähe von Floridas Everglades verwendeten die Restaurierungsmanager paläobiologische Daten, die 2007 und 2008 gesammelt wurden, um Ziele für die Riffwiederherstellung festzulegen und um herauszufinden, wie der Süßwasserfluss auf eine Weise wiederhergestellt werden kann, die den Austern am meisten nützt. Die Daten, erklärt Aswani Volety, der an dem Projekt beteiligt war und nun Professor für Meereswissenschaften mit dem Schwerpunkt Muschelbiologie und Wiederherstellung von Lebensräumen an der Universität von North Carolina in Wilmington ist, zeigten dem Team auch, dass Austern in bestimmten Buchten noch nie vorgekommen waren. Der Versuch, sie in diesen Bereichen wiederherzustellen, könnte sich als vergeblich erweisen.

Die Schnittkante einer Austernschale kann für verschiedene Elemente wie Magnesium und Kalzium bewertet werden. Die Verhältnisse können angeben, wie viele Jahre die Auster lebte. (Mit freundlicher Genehmigung von Hakai / Geoff Giller)

Die Muscheln aus South Carolina, die Durham in seinem Labor wäscht und sortiert, stammen aus einer Zeit zwischen Eiszeiten, als die Welt im Durchschnitt um 1 bis 2 ° C wärmer war als heute. Dies bedeutet, dass die Muscheln möglicherweise auch Proxies für das sind, wie Austern in naher Zukunft aussehen werden. Bisher deuten seine Daten darauf hin, dass Austern in wärmeren Klimazonen kleiner und kurzlebiger sind. Dies kann eine wichtige Information für Restaurierungsmanager sein, da die Restaurierungsziele Austernbiomasse und Altersmetriken umfassen können.

Paläobiologische Daten können auch dazu beitragen, eine aussagekräftige Geschichte über den Verlust zu erzählen, die lokale Unterstützung für Restaurierungsprojekte generieren kann. Menschen werden wahrscheinlich nicht für etwas kämpfen, wenn sie nicht wissen, dass es existiert. Aber zeige jemandem Beweise dafür, was er verloren hat, sagt Dietl, und vielleicht werden sie sagen: „Ich habe etwas verloren. Vielleicht sollten wir das zurückbekommen. '"

In seinem engen Kellerlabor klemmt Durham eine weitere Muschel an einen beweglichen Arm und schaltet die Diamantsäge ein. Die Klinge kreischt wie ein verrosteter Schalldämpfer, der über Beton kratzt und langsam hunderttausende Jahre Geschichte durchtrennt.

Sobald der Schnitt abgeschlossen ist, hält er die Schale hoch und untersucht die Rohkante mit ihren vielen möglichen Schichten.

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