Многие из нас думают о пыльце только тогда, когда наступает сезон аллергии.
Однако для почвоведов, таких как Мэтью Рикер, пыльца может быть бесценным инструментом. Отслеживая ископаемую пыльцу в почве, ученые могут оглянуться назад во времени, чтобы лучше понять прошлое землепользование и динамику климата.
Например, когда европейские поселенцы вырубали леса на востоке США и сажали урожай, профиль пыльцы в почве изменился. Стали чаще встречаться пыльца амброзии и трав. Пыльца деревьев стала реже.
Но изучение ископаемой пыльцы было ограничено относительно небольшим количеством мест, обычно вблизи озер или болот. В новом исследовании Рикер и его коллеги сообщают, что ископаемая пыльца может быть эффективным инструментом в почвах поймы.
«Мы показываем, что поймы рек могут содержать большое количество сохранившейся пыльцы», - говорит Рикер, ученый из Университета штата Северная Каролина. «Поэтому поймы могут быть полезными местами для изучения прошлого климата и землепользования».
Исследование также показало, что определенные свойства почвы, такие как концентрация органического вещества, положительно коррелируют с обилием пыльцы. Это важно, потому что извлечение и подсчет пыльцы относительно дороги, если их отправлять в коммерческую лабораторию. «Часто это может стоить от сотен до тысяч долларов», - говорит Рикер. «Если это делается внутри компании, это может занять очень много времени».
Новые результаты позволят ученым использовать простые в измерении свойства почвы, чтобы предсказать вероятность обнаружения сохраненной пыльцы в определенных слоях почвы. Свойства почвы, которые коррелируют с обилием пыльцы, включают концентрацию органического вещества и соотношение углерода и азота.
Для исследования исследователи собрали в общей сложности 117 образцов почвы. Учебные площадки были разбросаны по 18 локациям в Коннектикуте, Род-Айленде и Массачусетсе.
Исследователи измерили несколько свойств почвы, в том числе органическое вещество, размер частиц и содержание железа. «Мы измерили эти свойства почвы как показатели процессов, которые, как известно, влияют на сохранение пыльцы в природных системах», - говорит Рикер..
Ископаемая пыльца может со временем разрушаться в почвах с высоким уровнем кислорода. «Одна из проблем работы в поймах рек заключается в том, что эти почвы обычно хорошо насыщены кислородом», - говорит Рикер. «Это может привести к еще большей деградации пыльцы».
Очень влажные ландшафты, такие как озера и болота, являются хорошими местами для поиска сохранившейся пыльцы. «В этих местах не хватает кислорода, что ограничивает микробный распад пыльцы», - объясняет Рикер.
Однако во многих регионах мира отсутствуют естественные озера или болота. «Итак, альтернативные ландшафты, такие как поймы, необходимо использовать для реконструкции климата и землепользования», - говорит он.
Удивительно, но даже в поймах до 40% почвенных слоев не содержали пыльцы. Другие близлежащие горизонты имели обильную сохранившуюся пыльцу. «Это подчеркивает важность возможности использовать легко измеряемые свойства почвы для оценки вероятности присутствия пыльцы в определенных слоях почвы», - говорит Рикер.
Помимо изменений в землепользовании, ископаемая пыльца также может помочь восстановить прошлые изменения климата. Например, в некоторых почвах на востоке США наблюдается изменение содержания пыльцы за последние 11 000 лет.
После последнего ледникового периода, когда ледники отступили, анализ пыльцы показал изменения в породах деревьев, соответствующие изменению климата. Тундровые осоки, характерные для арктических районов, были заменены елями, которые мы теперь встречаем в бореальных лесах субарктических областей. Затем, когда климат продолжал теплеть, смешанные сосновые и лиственные леса (такие, как мы видим сегодня) стали более распространенными.
«Пыльца может рассказать нам, как растения реагировали на прошлые изменения климата», - говорит Рикер. Это может позволить ученым лучше прогнозировать будущие изменения в видах растений и сельском хозяйстве, поскольку глобальные температуры продолжают расти.«Мы надеемся, что исследователи начнут чаще использовать поймы для реконструкции землепользования и палеоклимата», - говорит он.
Рикер уже смотрит за пределы поймы. «Мы стремимся распространить изучение ископаемой пыльцы на другие области, которые не были широко изучены», - объясняет он.