L'analisi chimica dei resti di ratti provenienti da siti archeologici degli ultimi 2000 anni su tre sistemi di isole polinesiane ha mostrato l'impatto dell'uomo sugli ambienti locali. L'analisi di un team internazionale di scienziati ha permesso ai ricercatori di ricostruire le diete dei ratti e, attraverso di esse, le modifiche apportate dall'uomo agli ecosistemi locali, comprese le estinzioni di specie autoctone e le modifiche alle reti trofiche e ai nutrienti del suolo.

La Terra è entrata in una nuova epoca geologica chiamata Antropocene, un'era in cui gli esseri umani stanno determinando significativi, cambiamento duraturo del pianeta. Mentre la maggior parte dei geologi ed ecologisti collocano le origini di questa era negli ultimi 50-300 anni, molti archeologi hanno sostenuto che gli impatti umani di vasta portata sulla geologia, biodiversità, e il clima risalgono a millenni indietro nel passato.

Gli impatti umani antichi sono spesso difficili da identificare e misurare rispetto a quelli che accadono oggi o nella storia recente. Un nuovo studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze dai ricercatori del Max Planck Institute for the Science of Human History di Jena e dell'Università della California, Berkeley propone un nuovo metodo per rilevare e quantificare le trasformazioni umane degli ecosistemi locali in passato. Utilizzando metodi all'avanguardia, i ricercatori hanno cercato indizi sulle modificazioni umane passate degli ecosistemi dell'isola da una fonte insolita:le ossa di ratti morti da tempo recuperate da siti archeologici.

Una delle migrazioni più ambiziose e diffuse nella storia umana iniziò c. 3000 anni fa, quando le persone iniziarono a viaggiare attraverso l'Oceano Pacifico, oltre l'orizzonte visibile, alla ricerca di nuove isole. Circa 1000 anni fa, la gente aveva raggiunto anche le coste più remote del Pacifico, compresi i confini della regione polinesiana:le isole Hawai'i, Rapa Nui (Isola di Pasqua) e Aotearoa (Nuova Zelanda). Non sapendo cosa avrebbero incontrato in queste nuove terre, i primi viaggiatori portavano con sé una serie di piante e animali familiari, comprese colture come il taro, albero del pane, e patate dolci, e animali compreso il maiale, cane, e pollo. Tra i nuovi arrivati ​​anche il ratto del Pacifico (Rattus exulans), che fu portato in quasi tutte le isole polinesiane in questi primi viaggi, forse intenzionalmente come cibo, o ugualmente probabile, come un "traditore" nascosto a bordo di canoe da viaggio a lunga distanza.

L'arrivo del ratto ha avuto profondi impatti sugli ecosistemi dell'isola. I ratti del Pacifico cacciavano uccelli marini locali e mangiavano i semi di specie arboree endemiche. È importante sottolineare che animali commensali come il ratto del Pacifico occupano una posizione unica negli ecosistemi umani. Come animali domestici, trascorrono la maggior parte del loro tempo dentro e intorno agli insediamenti umani, sopravvivere con le risorse alimentari prodotte o accumulate dalle persone. Però, a differenza dei loro omologhi nazionali, queste specie commensali non sono gestite direttamente dalle persone. Le loro diete forniscono quindi informazioni sul cibo disponibile negli insediamenti umani e sui cambiamenti degli ecosistemi insulari in generale.

Ma come ricostruire la dieta degli antichi ratti? Per fare questo, i ricercatori hanno esaminato la composizione biochimica delle ossa di ratto recuperate da siti archeologici in tre sistemi di isole polinesiane. L'analisi degli isotopi di carbonio delle proteine ​​conservate nell'osso archeologico indica i tipi di piante consumate, mentre gli isotopi di azoto indicano la posizione dell'animale in una rete trofica. Gli isotopi di azoto sono anche sensibili all'umidità, qualità del suolo, e uso del suolo. Questo studio ha esaminato gli isotopi di carbonio e azoto dei resti archeologici di ratto del Pacifico in sette isole del Pacifico, copre circa 2000 anni di occupazione umana. I risultati dei ricercatori dimostrano gli impatti di processi come il disboscamento umano delle foreste, caccia all'avifauna autoctona (in particolare uccelli terrestri e marini) e lo sviluppo di nuovi, paesaggi agricoli su reti trofiche e disponibilità di risorse.

Un modello quasi universale di variazione dei valori degli isotopi di azoto dell'osso di ratto nel tempo è stato collegato all'estinzione delle specie autoctone e ai cambiamenti nel ciclo dei nutrienti del suolo dopo l'arrivo delle persone sulle isole. Inoltre, cambiamenti significativi negli isotopi sia del carbonio che dell'azoto corrispondono all'espansione agricola, attività umana del sito, e scelte di sussistenza. "Abbiamo molte linee forti di prove archeologiche per gli esseri umani che modificano gli ecosistemi del passato fin dal tardo Pleistocene, ", afferma l'autrice principale Jillian Swift, dell'Istituto Max Planck per la scienza della storia umana. "The challenge is in finding datasets that can quantify these changes in ways that allow us to compare archaeological and modern datasets to help predict what impacts human modifications will have on ecosystems in the future."

Prof. Patrick V. Kirch of the University of California, Berkeley, who supervised the study and led excavations on Tikopia and Mangareva, remarked that "the new isotopic methods allow us to quantify the ways in which human actions have fundamentally changed island ecosystems. I hardly dreamed this might be possible back in the 1970s when I excavated the sites on Tikopia Island."

"Commensal species, such as the Pacific rat, are often forgotten about in archaeological assemblages. Although they are seen as less glamorous 'stowaways' when compared to domesticated animals, they offer an unparalleled opportunity to look at the new ecologies and landscapes created by our species as it expanded across the face of the planet, " added Patrick Roberts of the Max Planck Institute for the Science of Human History, un coautore sulla carta. "The development and use of stable isotope analysis of commensal species raises the possibility of tracking the process of human environment modification, not just in the Pacific, but around the world where they are found in association with human land use."

The study highlights the extraordinary degree to which people in the past were able to modify ecosystems. "Studies like this clearly highlight the human capacity for 'ecosystem engineering, '" notes Nicole Boivin, coauthor of the study and Director of the Department of Archaeology at the Max Planck Institute for the Science of Human History. "We clearly have long had the capability as a species of massively transforming the world around us. What's new today is our ability to understand, measure, and alleviate these impacts."