Nascosti in un laboratorio nella Braunstein Hall dell'Università di Cincinnati ci sono tubi di roccia e terra che raccontano silenziosamente una storia, una storia che guarda indietro alla conservazione dell'acqua della società antica. I ricercatori della UC sperano che la storia possa aiutare nella futura conservazione della risorsa più preziosa del nostro pianeta.

Nel tentativo di aiutare a gestire l'approvvigionamento idrico mondiale in modo più efficiente, un team interdisciplinare di ricercatori dell'Università di Cincinnati dei dipartimenti di antropologia, la geografia e la geologia si sono arrampicate attraverso le foreste pluviali, ha scavato in profondità sotto aridi deserti e ha collaborato con scienziati di tutto il mondo per osservare come gli antichi umani manipolavano il loro ambiente per gestire l'acqua.

"Cominciamo chiedendo, 'Cos'è l'acqua per l'uomo, come ci impegniamo e come ci coinvolge l'ambiente?" chiede Vernon Scarborough, professore e capo dipartimento del Dipartimento di Antropologia della UC. "Quando guardiamo alla traiettoria del nostro clima che cambia, ci rendiamo conto che il problema non è solo il cambiamento climatico, ma anche il cambiamento dell'acqua. Il clima e l'acqua lavorano in sinergia e possono influenzarsi reciprocamente in modo critico.

"Dati gli attuali modelli climatici, in questo e nel prossimo secolo, probabilmente dovremo affrontare un ulteriore innalzamento del livello del mare, acqua meno potabile e una disponibilità compromessa di acqua dolce a causa della siccità in molte zone e di piogge e deflussi insolitamente abbondanti in altre.

"Quindi stiamo guardando come il passato può informare il presente, "aggiunge Scarborough.

Collaborazione ad alta tecnologia

Per affrontare i futuri problemi di sostenibilità e gestione dell'acqua, Il team interdisciplinare di UC di "Indiana Jones" del mondo reale utilizza la tecnologia moderna per sbirciare all'interno di antiche comunità di irrigazione in luoghi oscuri in tutto il mondo come l'arido sud-ovest americano e le umide foreste pluviali dell'America centrale e del sud-est asiatico.

"Il punto di questi progetti è aiutare, in parte, creare una politica idrica moderna ed efficace, "dice Scarborough, che lavora anche a stretto contatto con le Nazioni Unite per l'Educazione, Organizzazione scientifica e culturale (UNESCO). "Esplorare tutti questi punti unici del globo è l'unico modo per arrivarci, ed è il nostro lavoro di squadra, comunicazione e cooperazione che renderanno questo progetto di grande successo."

Grazie alla loro collaborazione, diversi membri del team di ricerca di UC presenteranno i risultati del loro lavoro sul campo in uno o entrambi i prossimi due prestigiosi incontri annuali scientifici:il 77esimo incontro annuale della Society for Applied Science a Santa Fe, Nuovo Messico, e l'82° incontro annuale della Society for American Archaeology a Vancouver, British Columbia, Canada. Entrambi si incontrano questa settimana.

Per più di due decenni, i ricercatori hanno lavorato insieme in modo intricato in aree remote note per le loro sfide idriche e ambientali stagionali. Un'indagine fondamentale si trova nel profondo della comunità ancestrale dei Pueblo nel Chaco Canyon, Nuovo Messico:gli antenati dei moderni Pueblo che prosperarono per più di 300 anni in un deserto arido nel mezzo del sud-ovest americano.

Gli scienziati hanno a lungo discusso se quest'area fosse davvero una fiorente comunità sostenibile basata sull'accesso alle risorse locali o un luogo di ritrovo occasionale per rituali cerimoniali dipendenti dall'importazione di cibo e relative forniture.

Per creare un'istantanea completa di come gli ancestrali nativi americani dei Pueblo gestissero l'acqua e sopravvivessero nell'antico deserto, Il team di ricerca di UC ha utilizzato la tecnologia di imaging della superficie aerea, spettrometria di massa e campionamento geochimico del suolo, così come studi antropologici comportamentali e sul DNA e scavi nel terreno intorno a strutture antiche per aiutare a far luce su quel mistero.

Nel campo

Nicholas Dunning e Christopher Carr, entrambi docenti universitari di geografia, ha esaminato ampiamente l'area geografica documentando e campionando gli strati stratificati di rocce e sedimenti, mentre Lewis Owen, anche un professore UC di geologia, luminescenza stimolata otticamente usata, una tecnica unica per determinare con precisione l'età della sabbia del nucleo e dei campioni di terreno.

"Abbiamo trovato prove geochimiche per il mais coltivato nell'area durante questo periodo, che è una coltura ad alta intensità d'acqua, nonché sofisticate tecniche di irrigazione e di gestione dell'acqua, "dice Kenneth Tankersley, Professore associato di antropologia e geologia alla UC.

Per ottenere uno sguardo 3D sulla superficie del canyon, Carr ha utilizzato la sofisticata tecnologia LIDAR, o luce, immagini, tecnologia di rilevamento e distanza, per misurare l'elevazione della superficie del suolo da un aeroplano.

"Questa tecnologia utilizza un raggio laser per misurare la morfologia della superficie e sta rivoluzionando totalmente l'archeologia, " dice Carr. "La cosa fondamentale che LIDAR ci dà è l'elevazione, quindi sappiamo come l'acqua scorre dalle cime delle mesa nei canali di scolo e nei fondovalle.

"LIDAR alla fine dice agli archeologi dove scavare e cercare prove dell'agricoltura, canali e cancelli di controllo dell'acqua sotto la superficie."

Sopravvivenza salata

Per scoprire i segreti millenari per la sopravvivenza custoditi nei campioni di terreno geochimici profondi, Tankersley, insieme a Owen e Warren Huff, professore di geologia alla UC, impiegarono tecniche di campionamento di laboratorio per rivelare che l'alto livello di sale nel terreno, un tempo ritenuto dagli scienziati dannoso, era in realtà una forma di mineralizzazione del solfato di calcio che potrebbe aver funzionato per migliorare il terreno per il mais (mais) coltivato in quella zona.

"Le mesa circostanti fornivano acqua nelle loro sorgenti dopo che la neve si era sciolta, " dice Tankersley. "Durante la stagione delle piogge, quando le inondazioni colpiscono, i Pueblo catturavano l'acqua di ruscellamento da piccoli canyon noti come rincons e flussi periodici locali come Chaco Wash e Escavada Wash."

I ricercatori considerano questa strategia un riflesso dell'avversione al rischio. "Quando ha piovuto in un punto laggiù, gli Ancestral Puebloans ne hanno approfittato, e quando pioveva laggiù ne approfittavano, "Dice Scarborough.

Sotto questo rapido uso del paesaggio, due membri chiave del progetto di gestione dell'acqua Chaco, Stefano Plog, professore di archeologia presso l'Università della Virginia, e Adam Watson dell'American Museum of Natural History facevano anche parte del team collaborativo che ha utilizzato tecniche di campionamento del DNA su resti umani per rivelare una notevole linea familiare matrilineare collegata attraverso il lignaggio femminile.

"Per gestire efficacemente l'acqua sono necessarie flessibilità e creatività poiché le precipitazioni sono imprevedibili nel sud-ovest, "dice Samantha Fladd, uno studente di dottorato avanzato dell'Università dell'Arizona, anche lavorando al progetto Chaco qui a UC. "La presenza di una matrilinea gerarchica aiuta a spiegare come i residenti del Chaco hanno coordinato queste attività al fine di praticare con successo la gestione dell'acqua e l'agricoltura".

niente foreste, niente pioggia

In contrasto con l'aridità del deserto del Chaco Canyon, molti ricercatori hanno anche trascorso una notevole quantità di tempo nelle foreste pluviali del Guatemala intorno a Tikal, un sito centroamericano che coesisteva più o meno nello stesso periodo del Chaco Canyon più di mille anni fa.

Mentre i due ambienti non potrebbero essere più opposti nel clima, i ricercatori hanno trovato i problemi idrici di Tikal altrettanto impegnativi. David Lentz, professore di biologia alla UC, con l'assistenza di Scarborough, sbuffa, Tankersley, Carr, Owen e Dunning, finanziato dalla NSF, scoprì come la civiltà Maya sopravvisse a Tikal dopo aver sofferto diverse siccità.

"Simile a Chaco Canyon, abbiamo trovato prove geochimiche per campi di mais situati in specifiche nicchie ambientali a Tikal, "dice Dunning.

Scarborough ipotizza che i Maya abbiano incanalato il deflusso durante la stagione delle piogge e abbiano creato elaborati sistemi di stoccaggio dell'acqua, permettendo alla loro civiltà di prosperare per più di tre secoli. Alla fine i Maya non solo hanno sofferto di un clima che cambia, ma avevano aggiunto alla loro stessa morte, dicono i ricercatori.

"Essenzialmente, potrebbero aver influenzato un cambiamento nel loro clima, "dice Scarborough. "Dopo diversi anni di deforestazione, eliminando alberi e foreste per fare spazio ai raccolti, i Maya involontariamente, ma forse sconvolsero drammaticamente le loro precipitazioni annuali, che ha fatto precipitare i gradi di siccità che alla fine li hanno costretti ad abbandonare l'ambiente un tempo fertile. Suona familiare?"

Con il recente finanziamento della National Science Foundation, sollecito, insieme a Scarborough e altri ricercatori, trascorrerà una quinta stagione quest'estate come investigatore principale del progetto Yaxnohcah insieme a Carr e quattro studenti della UC. Il focus di questo studio guarda allo sviluppo dell'antica urbanistica in relazione all'acqua, gestione della terra e delle foreste nelle pianure Maya e sarà un argomento di presentazione di Dunning e Carr al prossimo incontro annuale della Society for American Archaeology a Vancouver.

Ci vuole un villaggio

"La nostra ricerca collaborativa come squadra è fondamentale:ognuno di noi è un ingranaggio importante in questa indagine, " dice Scarborough. "Ci vuole ognuno di noi e la nostra esperienza individuale per misurare efficacemente quanto bene queste prime comunità urbane e rurali si sono adattate ai cambiamenti climatici e hanno gestito le loro risorse idriche".

"Dobbiamo ancora affrontare quegli stessi problemi nel nostro ambiente oggi. Da una prospettiva archeologica, il nostro clima mutevole è immediato, ma potrebbero passare diversi anni prima che il danno sia pienamente evidente su una scala veramente globale, " aggiunge Scarborough.

"Inizieremo a vedere il livello del mare salire di un buon metro. Perché oltre i due terzi delle più grandi città del pianeta occupano margini costieri, con stime che suggeriscono che un previsto 80% della popolazione umana graviterà verso gli ambienti urbani nel breve termine, ci stiamo davvero avvicinando a una vera 'tempesta perfetta'".

Mentre i ricercatori considerano la futura gestione dell'acqua come la direzione di questa ricerca, si concentrano anche sui continui cambiamenti del paesaggio e delle creature che occupano questi ambienti. Scarborough aggiunge che se non stiamo attenti, stimoleremo ulteriori cambiamenti verso una vasta gamma di specie animali e vegetali in tutto il mondo.

"Se non progetti in modo appropriato, puoi costruire reti di gestione e modi per catturare e controllare l'acqua che finirà per essere sepolta come l'accumulo dietro le dighe moderne, o i piani possono essere abbandonati del tutto quando un fiume cambia, "dicono Scarborough e Jon-Paul McCool, Studente di dottorato UC sotto la guida di Dunning.

"Come le popolazioni del passato hanno affrontato precipitazioni variabili come quella identificata a Tikal, Chaco Wash o i modelli di drenaggio in generale sono stati molto dinamici. Tali investimenti nella costruzione di enormi progetti di dighe oggi sono un costoso dispendio di denaro e tempo che potrebbe trarre vantaggio dalle visioni del passato.

"Non vogliamo sprecare quei soldi in infrastrutture idriche costose se possiamo impegnarci su scala più piccola, strategie di investimento inferiori come facevano i nostri antenati".