Рогатые жаворонки - милые маленькие певчие птички с белыми животами и желтыми подбородками - по крайней мере, сейчас они такие. Сто лет назад, в разгар городского задымления в США, их бледные перья были окрашены в темно-серый цвет сажей в атмосфере. Новая статья в Proceedings of the National Academy of Sciences показывает, что обесцвечивание птиц в музейных коллекциях можно использовать для отслеживания количества черного углерода в.
воздух с течением времени и влияние экологической политики на загрязнение.
"Сажа на перьях этих птиц позволила нам проследить количество черного углерода в воздухе с течением времени, и мы обнаружили, что воздух на рубеже веков был даже более загрязнен, чем считали ученые ранее", - говорит Шейн ДюБей, аспирант Филдовского музея и Чикагского университета и один из авторов исследования. Он и его соавтор Карл Фулднер, также аспирант Калифорнийского университета в Чикаго, проанализировали более тысячи птиц, собранных за последние 135 лет, чтобы определить и количественно оценить влияние сажи в воздухе над городами в Ржавом поясе..
«Если вы посмотрите на Чикаго сегодня, небо голубое. Но когда вы посмотрите на фотографии Пекина и Дели, вы поймете, какими когда-то были такие американские города, как Чикаго и Питтсбург», - говорит Дюбей. «Используя музейные коллекции, мы смогли реконструировать эту историю».
Орнитологи из Музея Филда давно знают, что образцы птиц в коллекции начала 1900-х годов были заметно темнее, чем ожидалось, и подозревалась атмосферная сажа.
"Когда вы прикасаетесь к этим птицам, на ваших руках остаются следы сажи. Мы надевали белые перчатки, когда обращались с ними, и перчатки оставались в пятнах, как если вы читаете газету на кончиках пальцев чернилами. ", - говорит Дубей. Это потому, что сажа в воздухе прилипала к птичьим перьям, как пыль к тряпке из перьев. «Эти птицы действовали как воздушные фильтры, перемещаясь в окружающей среде», - добавляет ДюБэй.
Птицы также были идеальными кандидатами для исследования, потому что они линяют и отращивают новый набор перьев каждый год, а это означает, что сажа на них накапливалась только за последний год, когда они были собраны. И была явная тенденция: старые птицы были грязнее, а новые - чище.
Чтобы измерить изменения в закопченности с годами, Дюбей и Фулднер применили новый подход: фотографирование птиц и измерение отраженного от них света. Фулднер, историк фотографии, специализирующийся на изображениях окружающей среды, работал с Дюбеем над разработкой метода анализа птиц с помощью фотографии. Сфотографированные птицы, которых насчитывается более тысячи, принадлежали к пяти видам, размножающимся в Производственном поясе, и у них много белых перьев, на которых красовалась сажа.
Картины, изображающие контраст между грязными серыми птицами и чистыми белыми, поражают воображение. «Фотографии придают проекту внутреннее измерение - вы устанавливаете связь с изображениями», - говорит Фулднер.
Дюбей и Фулднер нанесли на график количество света, отражающегося от птичьих перьев, в зависимости от года сбора птиц. Чтобы разобраться в своих выводах, пара исследователей углубилась в социальную историю загрязнения воздуха в городах.
«Изменения в птицах отражают усилия, сначала на уровне города, но со временем переросшие в национальное движение, направленные на решение проблемы дыма», - говорит Фулднер. «На самом деле мы можем вернуться назад и посмотреть, насколько эффективными были определенные политические подходы».
«Мы были удивлены точностью, которой нам удалось достичь, - говорит Дюбэй.«Сажа на птицах тесно связана с использованием угля с течением времени. Во время Великой депрессии количество черного углерода на птицах резко сократилось, потому что потребление угля упало - как только мы это увидели, это щелкнуло». Количество сажи на птицах увеличилось во время Второй мировой войны, когда промышленное производство в военное время увеличило использование угля, и быстро сократилось после войны, когда люди в поясе ржавчины начали обогревать свои дома природным газом, поставляемым с Запада, а не с углем.
«Тот факт, что более поздние птицы чище, не означает, что мы в безопасности», - отмечает Дюбей. «Хотя США выбрасывают в атмосферу гораздо меньше черного углерода, чем раньше, мы продолжаем выбрасывать в нашу атмосферу менее заметные загрязняющие вещества - эти загрязняющие вещества просто не так заметны, как сажа. Кроме того, многие люди во всем мире все еще испытывают сажу. -задушенный воздух в их городах."
Анализ атмосферного черного углерода может помочь ученым, изучающим изменение климата.«Мы знаем, что черный углерод является мощным фактором изменения климата, и на рубеже веков уровни черного углерода были хуже, чем считалось ранее», - говорит ДюБей. «Я надеюсь, что эти результаты помогут ученым-климатологам и атмосферникам лучше понять влияние черного углерода на климат».
И для Дюбэя, и для Фулднера возможность применить свои исследования за пределами соответствующих областей эволюционной биологии и истории фотографии была неожиданной и полезной.
"Как историк, я всегда задаю себе один из вопросов: "Какое значение это исследование имеет для того, как мы живем сейчас?" В этом случае ответ быстро стал ясен», - говорит Фулднер. «Заполнить пустое место в исторических записях о чем-то столь значительном, как загрязнение воздуха в американских городах, и иметь возможность поделиться этим с учеными-атмосферниками, изучающими влияние черного углерода на климат, - это экстраординарно».
«Это исследование показывает переломный момент, когда мы отказались от сжигания грязного угля, и сегодня мы находимся в таком же поворотном моменте с ископаемым топливом», - говорит Дюбей.«В середине 20-го века мы вложили средства в инфраструктуру и регулируемые источники топлива - надеюсь, мы сможем усвоить этот урок и совершить аналогичный переход сейчас к более устойчивым возобновляемым источникам энергии, которые более эффективны и менее вредны для нашей окружающей среды.."
DuBay отмечает, что в дополнение к экологическим последствиям проекта их работа также показывает важность музейных коллекций, таких как те, которые они использовали в Музее Филда в Чикаго, Музее естественной истории Карнеги в Питтсбурге и Университете. Мичиганского музея зоологии в Анн-Арборе. «Я надеюсь, что это исследование покажет коллекции как ценный ресурс для решения современных экологических проблем», - говорит Дюбей. «В этой статье показаны способы использования коллекций естествознания, подчеркнутая ценность коллекций и продолжение создания коллекций, чтобы помочь нам лучше понять влияние человека на мир природы».