Korallenriffe sind mehr als nur ein lebenswichtiger Teil des Ozeans. Sie können auch Hinweise auf die Vergangenheit geben. Die Analyse von Korallenskeletten kann ein reichhaltiges Bild der Umweltgeschichte eines Ökosystems zeichnen, von Temperaturschwankungen bis hin zu Landnutzungsänderungen.
Auf der US-amerikanischen Jungferninsel St. Croix könnten die Ruinen einer dänischen Zuckerplantage, die aus geernteten Korallenziegeln gebaut wurde, der Schlüssel zum Verständnis sein, wie und warum das Gebiet durch den transatlantischen Sklavenhandel im 18. Jahrhundert dezimiert wurde.
Forscher des Georgia Institute of Technology und der University of California, Los Angeles (UCLA) werden nach St. Croix reisen, um diese Koralle zu analysieren. Sie hoffen festzustellen, wie sich Korallenabbau, Baggerarbeiten und Rifferosion auf die Biodiversität in Küstennähe, zeitgenössische Korallenpopulationen und Bathymetrie oder Unterwassertiefe ausgewirkt haben. Das Projekt verbindet auf einzigartige Weise Archäologie und Ozeanographie.
„Wir können diese Korallen untersuchen, um zu versuchen, das Klima um St. Croix vor, während und nach dem Sklavenhandel zu rekonstruieren – insbesondere im Hinblick auf die Meeresoberflächentemperatur und die Passatwindstärke“, sagte Isaiah Bolden, ein Co-Hauptforscher und Assistent Professor an der School of Earth and Atmospheric Sciences der Georgia Tech. „Dies könnte uns eine interessante, klimatisch informierte Perspektive auf den Zeitpunkt des transatlantischen Sklavenhandels geben und warum und wie St. Croix Teil dieser Geschichte wurde.“
Der Korallenkodex
Die ersten Phasen des Projekts beinhalten das Sammeln von Korallen. Justin Dunnavant, Co-PI, National Geographic Explorer und Assistenzprofessor für Archäologie an der UCLA, wird 3D-Photogrammetrie verwenden, den Prozess der Kombination von Fotos in verschiedenen Winkeln, um ein 3D-Rendering zu erstellen, um festzustellen, welche Korallenarten beim Plantagenbau verwendet wurden. Dann werden die Forscher lebende und historische Korallenproben mit minimalinvasiven Techniken sammeln, damit Bolden ihre Zusammensetzung analysieren kann.
Korallenskelette sind eine reiche Quelle historischer Daten. Lebende Korallen wachsen wie Bäume in Jahresringen und können durch Zählen dieser Ringe datiert werden. Für die Datierung alter Proben wendet das Team auch die Uran-Thorium-Datierung an, eine Art der radiometrischen Datierung, die auf einer natürlichen „Uhr“ beruht, die sich bildet, wenn radioaktives Uran, das in Korallenskeletten eingeschlossen ist, auf natürliche Weise zu Thorium zerfällt.
Die Bestimmung des Alters der Plantagenstrukturen wird dabei helfen aufzudecken, ob die Korallen lebend vom Meeresboden geerntet wurden oder ob diese Gebäude aus bereits vorhandenem Korallenschutt gebaut wurden. Zusätzliche Analysen können Hinweise darauf liefern, wie das Ökosystem auf direkte menschliche Einflüsse vom 18. Jahrhundert bis heute reagiert hat. Zu diesem Zweck wird das Projekt auch Proteine sequenzieren, die in den Skeletten fossiler und zeitgenössischer Korallen auf St. Croix eingeschlossen sind, um genetische Unterschiede zu untersuchen.
Die Korallenskelette können jedoch mehr als Alters- und genetische Unterschiede offenbaren. Mineralische „Verunreinigungen“, die in die Wachstumsbänder des kalksteinähnlichen Kalziumkarbonat-Skeletts von Korallen eingelagert werden, können gemessen und verwendet werden, um Meeresoberflächentemperatur, Salzgehalt, pH-Wert, Abfluss und viele andere Umweltbedingungen während des Lebens einer Koralle abzuleiten.
„Korallen versuchen, ein makelloses Skelett aus Kalzium- und Karbonat-Ionen aufzubauen“, sagte Bolden. „Das Problem ist, dass Meerwasser nicht nur eine reine Mischung dieser beiden Komponenten ist, also kommt etwas von diesem anderen Zeug in die Quere. Zum Beispiel wird das Element Strontium, das ein ähnliches chemisches Verhalten wie Kalzium hat, in das Skelett eingebaut eine schnellere Rate bei kühleren Temperaturen als bei wärmeren Temperaturen. Das bedeutet, dass wir das Verhältnis von Strontium zu Kalzium über Wachstumsbänder im Korallenskelett als Hinweis auf vergangene Temperaturen verwenden können.“
Die Durchführung dieser Messungen beinhaltet das Bohren und Auflösen von Pulvern aus den Korallenwachstumsbändern und die anschließende Verwendung eines Massenspektrometers zur Analyse der chemischen Zusammensetzung der Pulver. Die Daten wiederum können mit instrumentellen Aufzeichnungen aus der Neuzeit kombiniert werden, um Gleichungen zu entwickeln, die die chemischen Veränderungen in Umweltveränderungen übersetzen.
„Dies ist eine wirklich coole Gelegenheit zu untersuchen, wie lokale Riffe klimatische und anthropogene Veränderungen während einer charakteristisch dunklen Zeit der Kolonialisierung und menschlichen Zivilisation aufgezeichnet und darauf reagiert haben“, sagte Bolden. „Wie können wir diese neuen ökologischen und klimatischen Aufzeichnungen mit den schriftlichen historischen Aufzeichnungen verbinden, um die Geschichte der Kolonialisierung und des Sklavenhandels in St. Croix weiter zu beschreiben?“
Das St. Croix-Ökosystem damals und heute
Die Forscher werden auch zeitgenössische Daten sammeln, um ein besseres Verständnis der bestehenden modernen Korallenriff-Ökosysteme von St. Croix aufzubauen. Sie werden Meerwasserproben sammeln und analysieren und Untersuchungen zu Korallenarten und -abdeckung durchführen, um aktuelle saisonale Bedingungen und Trends in der Riffgesundheit zu erfassen.
Während des gesamten Projekts werden die Forscher mit den örtlichen Universitäten und Gymnasien von St. Croix zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass sich die Forschung nicht nur auf die Gemeinschaft bezieht, sondern ihr auch zugute kommt, indem sie den Studenten Forschungsmöglichkeiten bietet.
„Ich bin wirklich an dieser Gelegenheit interessiert, einen Klimakontext in die Geschichte zu bringen, die oft in Schulen gelehrt wird, um Dinge zu entdecken, die wir nicht gelernt haben“, sagte Bolden. „Wir sprechen über die Entkolonialisierung der Geowissenschaften und das Aufdecken der Geschichten, die noch nicht erzählt wurden.“