Muszle morskie dostarczają danych w dziedzinie klimatu i archeologii
W ciągu swojego życia mięczaki morskie wytwarzają skorupę zbudowaną z węglanu wapnia, na której skład wpływ ma środowisko zewnętrzne. Z kolei ów skład muszli zawiera bardzo szczegółowe informacje na temat klimatu. Archeolodzy badający pozostałości muszli ze starożytnych osad ludzkich (ang. „shell midden”) są w stanie odtworzyć zachodzące w przeszłości zmiany klimatu i zdobyć wiedzę na temat eksploatacji zasobów przybrzeżnych przez ludzi. Na całym świecie można znaleźć osady z muszli pozostałe po działalności człowieka liczące ponad 160 000 lat. Jednak istotne informacje w nich zawarte są praktycznie niedostępne ze względu na kosztowne i pracochłonne techniki laboratoryjne, z których muszą korzystać badacze. Ponieważ zazwyczaj brakuje rąk do pracy i funduszy, obecne badania polegają na małych i niereprezentatywnych próbach, co skutkuje brakiem rzetelności i porównywalności różnych zestawów danych. Analizy laserem dają szybkie rezultaty Projekt ACCELERATE, finansowany ze środków UE w ramach programu „Horyzont 2020”, miał na celu przezwyciężenie tych wyzwań poprzez opracowanie szybkiej i praktycznie bezkosztowej metody analizy danych klimatycznych pochodzących z pozostałości po skorupiakach. Naukowcy posłużyli się techniką spektroskopii emisyjnej ze wzbudzeniem laserowym (LIBS) do pozyskania informacji zachowanych w składzie pierwiastkowym węglanów w skorupach mięczaków morskich i opracowali standardowe podejście do stosowania tej techniki w przypadku nadbrzeżnych osadów złożonych z resztek muszli (ang. shell midden). Nadbrzeżne hałdy z pozostałości muszli występują powszechnie na całym świecie i mogą być wielkości domu lub nawet ciągnąć się przez kilka kilometrów, co stanowi ogromne potencjalne archiwum danych klimatycznych, do którego naukowcy wcześniej nie byli w stanie uzyskać odpowiedniego dostępu. „Oprócz informacji klimatycznych i ekologicznych z samych muszli, w środkowej części zachowały się bardzo dobrze archeologiczne artefakty i ludzkie pochówki, ponieważ środowisko chemiczne zawiera węglan z muszli”, mówi prowadzący badania dr Niklas Hausmann. Metoda LIBS wykorzystuje impulsy laserowe zapewniające niezwykle szybką analizę chemiczną in situ, dostarczając danych w ułamku sekundy. „Poznanie wyników natychmiast, a nie po dniu czy całym tygodniu czekania, oznacza, że można szybko sprawdzić uzyskane dane, a w razie potrzeby wykonać analizę ponownie”, wyjaśnia dr Hausmann. „Można wypróbować nowe strategie próbkowania, a że jest to metoda nieniszcząca, nigdy nie zabraknie nam próbek materiału”. Więcej próbek, bardziej wiarygodny wynik Szybka analiza pozwoliła badaczom na próbkowanie w dwóch wymiarach i pełne odwzorowanie danych zawartych w muszli. Dzięki temu można zaobserwować zmieniające się dane we wszystkich częściach skorupki, a nie tylko na niewielkim jej obszarze. „Ogólnie rzecz biorąc, wykorzystanie map zwiększyło solidność naszych interpretacji, umożliwiając naukowcom pojęcie wcześniej słabo rozumianych danych dotyczących klimatu”, twierdzi dr Hausmann. Dzięki większym zbiorom danych technika ACCELERATE umożliwia również analizę tego, w jaki sposób zmiany w środowisku zachodzące w okresie krótszym niż rok mogą mieć wpływ na przybrzeżną dziką przyrodę, ukazując w bardziej wszechstronny sposób skrajne warunki poszczególnych pór roku. „Gorące lato może na przykład wystarczyć do zniszczenia dużych populacji, ale nie dałoby się tego zaobserwować na podstawie rocznych rejestrów danych klimatycznych. Ponadto zwiększenie wielkości próby oznacza, że możemy badać wpływ klimatu na całe populacje, a nie tylko na jedno zwierzę. Często słabsze zwierzęta cierpią najbardziej, ale są pomijane w badaniach, w których wielkość próby jest ograniczona”, podsumowuje dr Hausmann.
Słowa kluczowe
ACCELERATE, muszla, midden, odpady, klimat, spektroskopia emisyjna ze wzbudzeniem laserowym (LIBS)
