Nichés dans un laboratoire du Braunstein Hall de l'Université de Cincinnati, se trouvent des tubes de roche et de terre qui racontent tranquillement une histoire, une histoire qui revient sur la conservation de l'eau au début de la société antique. Les chercheurs de l'UC espèrent que l'histoire contribuera à la préservation future de la ressource la plus précieuse de notre planète.

Afin d'aider à gérer plus efficacement l'approvisionnement mondial en eau, une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'Université de Cincinnati des départements d'anthropologie, la géographie et la géologie ont grimpé à travers les forêts tropicales, creusé profondément sous les déserts arides et a collaboré avec des scientifiques du monde entier pour examiner comment les humains anciens ont manipulé leur environnement pour gérer l'eau.

"Nous commençons par demander, 'Qu'est-ce que l'eau pour l'homme, comment nous y engageons-nous et comment l'environnement nous engage-t-il ?", demande Vernon Scarborough, professeur et chef de département au département d'anthropologie de l'UC. « Quand nous examinons la trajectoire de notre changement climatique, nous réalisons que le problème n'est pas seulement le changement climatique mais aussi le changement de l'eau. Le climat et l'eau fonctionnent en synergie et peuvent s'influencer mutuellement de manière critique.

"Compte tenu des régimes climatiques actuels, en ce siècle et au siècle suivant, nous allons probablement faire face à une nouvelle élévation du niveau de la mer, moins d'eau potable et une disponibilité d'eau douce compromise en raison de la sécheresse dans de nombreuses régions et des pluies et ruissellements exceptionnellement forts dans d'autres.

« Nous examinons donc comment le passé peut informer le présent, " ajoute Scarborough.

Collaboration de haute technologie

Pour faire face aux futurs enjeux de durabilité et de gestion de l'eau, L'équipe interdisciplinaire d'« Indiana Jones » du monde réel d'UC utilise la technologie moderne pour jeter un coup d'œil à l'intérieur des anciennes communautés d'irrigation dans des endroits obscurs du monde entier, comme le sud-ouest américain aride et les forêts tropicales humides d'Amérique centrale et d'Asie du Sud-Est.

« Le but de ces projets est d'aider, en partie, créer une politique de l'eau moderne et efficace, " dit Scarborough, qui travaille également en étroite collaboration avec l'Organisation des Nations Unies pour l'éducation, Organisation scientifique et culturelle (UNESCO). "Explorer tous ces points uniques sur le globe est la seule façon d'y arriver, et c'est notre travail d'équipe, communication et coopération qui feront le succès de ce projet."

Grâce à leur collaboration, plusieurs membres de l'équipe de recherche de l'UC présenteront les résultats de leurs travaux sur le terrain lors de l'une ou des deux prochaines réunions scientifiques annuelles prestigieuses :la 77e réunion annuelle de la Society for Applied Science à Santa Fe, Nouveau Mexique, et la 82e réunion annuelle de la Society for American Archaeology à Vancouver, Colombie britannique, Canada. Les deux se rencontrent cette semaine.

Depuis plus de deux décennies, les chercheurs ont travaillé ensemble de manière complexe dans des régions éloignées connues pour leurs défis saisonniers en matière d'eau et d'environnement. Une enquête de base se trouve au plus profond de la communauté ancestrale Puebloan du Chaco Canyon, Nouveau-Mexique, les ancêtres des Puebloans modernes qui ont prospéré pendant plus de 300 ans dans un désert sec au milieu du sud-ouest américain.

Les scientifiques ont longtemps débattu pour savoir si cette zone était vraiment une communauté prospère et durable basée sur l'accès aux ressources locales ou un lieu de rassemblement occasionnel pour des rituels cérémoniels dépendant de l'importation de nourriture et de fournitures connexes.

Pour créer un instantané complet de la façon dont les Pueblos amérindiens ancestraux géraient l'eau et survivaient dans l'ancien désert, L'équipe de recherche de l'UC a utilisé la technologie d'imagerie de surface aérienne, spectrométrie de masse et échantillonnage géochimique des sols, ainsi que des études anthropologiques du comportement et de l'ADN et des fouilles du sol autour des structures anciennes pour aider à faire la lumière sur ce mystère.

Sur le terrain

Nicholas Dunning et Christopher Carr, les deux professeurs de géographie de l'UC, a largement examiné la zone géographique en documentant et en échantillonnant les couches stratifiées de roche et de sédiments, tandis que Lewis Owen, également professeur de géologie à l'UC, luminescence stimulée optiquement utilisée, une technique unique pour déterminer avec précision l'âge des carottes de sable et des échantillons de sol.

"Nous avons trouvé des preuves géochimiques pour le maïs cultivé dans la région pendant cette période, qui est une culture très gourmande en eau, ainsi que des techniques sophistiquées d'irrigation et de gestion de l'eau, " dit Kenneth Tankersley, Professeur agrégé d'anthropologie et de géologie à l'UC.

Pour avoir un aperçu en 3D de la surface du canyon, Carr a utilisé la technologie LIDAR sophistiquée, ou léger, imagerie, technologie de détection et de télémétrie, pour mesurer l'élévation de la surface du sol à partir d'un avion.

« Cette technologie utilise un faisceau laser pour mesurer la morphologie de la surface et révolutionne totalement l'archéologie, " dit Carr. " L'élément clé que LIDAR nous donne est l'élévation afin que nous sachions comment l'eau s'écoule des sommets des mesa dans les fossés de drainage et dans les fonds de la vallée.

"LIDAR dit finalement aux archéologues où fouiller et chercher des preuves de l'agriculture, canaux et vannes de contrôle de l'eau sous la surface."

Survie salée

Pour découvrir les secrets millénaires de survie contenus dans les échantillons géochimiques de carottes profondes du sol, Tankersley, avec Owen et Warren Huff, professeur de géologie à l'UC, ont utilisé des techniques d'échantillonnage en laboratoire pour révéler que le niveau élevé de sel dans le sol - autrefois considéré par les scientifiques comme nocif - était en fait une forme de minéralisation en sulfate de calcium qui aurait pu avoir pour effet d'améliorer le sol pour le maïs (maïs) cultivé dans cette zone.

"Les mesas environnantes fournissaient de l'eau dans leurs sources après la fonte des neiges, " dit Tankersley. " Pendant la saison des pluies, lorsque les eaux de crue frappent, les Puebloans capteraient les eaux de ruissellement des petits canyons connus sous le nom de rincons et des ruisseaux périodiques locaux tels que Chaco Wash et Escavada Wash. "

Les chercheurs considèrent cette stratégie comme un reflet de l'aversion au risque. "Quand il a plu à un endroit ici, les Puebloans ancestraux en ont profité, et quand il pleuvait là-bas ils en profitaient, " dit Scarborough.

Sous cette utilisation expéditive du paysage, deux membres clés du projet de gestion de l'eau du Chaco, Stéphane Plog, professeur d'archéologie de l'Université de Virginie, et Adam Watson du Musée américain d'histoire naturelle faisaient également partie de l'équipe collaborative qui a utilisé des techniques d'échantillonnage d'ADN sur des restes humains pour révéler une remarquable lignée familiale matrilinéaire connectée par la lignée féminine.

"Gérer efficacement l'eau demande souplesse et créativité car les précipitations sont imprévisibles dans le Sud-Ouest, " dit Samantha Fladd, un doctorant avancé de l'Université de l'Arizona, travaille également sur le projet Chaco ici à l'UC. "La présence d'une matriline hiérarchique aide à expliquer comment les habitants du Chaco ont coordonné ces activités afin de pratiquer une gestion de l'eau et une agriculture réussies."

Pas de forêts, pas de pluie

Contrairement à l'aridité du désert du Chaco Canyon, de nombreux chercheurs ont également passé beaucoup de temps dans les forêts tropicales guatémaltèques autour de Tikal, un site d'Amérique centrale qui coexistait à peu près à la même époque que Chaco Canyon il y a plus de mille ans.

Alors que les deux environnements ne pourraient pas être plus opposés dans le climat, les chercheurs ont trouvé les problèmes d'eau de Tikal tout aussi difficiles. David Lentz, professeur de biologie à l'UC, avec l'aide de Scarborough, Souffler, Tankersley, Carr, Owen et Dunning financé par la NSF, découvert comment la civilisation maya a survécu à Tikal après avoir subi plusieurs sécheresses.

"Semblable à Chaco Canyon, nous avons trouvé des preuves géochimiques de champs de maïs situés dans des niches environnementales spécifiques à Tikal, " dit Dunning.

Scarborough spécule que le ruissellement Maya a canalisé pendant la saison des pluies et a créé des systèmes de stockage d'eau élaborés, permettant à leur civilisation de prospérer pendant plus de trois siècles. Finalement, les Mayas ont non seulement souffert d'un climat changeant, mais ils avaient ajouté à leur propre disparition, disent les chercheurs.

"Essentiellement, ils peuvent avoir affecté un changement dans leur propre climat, " dit Scarborough. "Après plusieurs années de déforestation - défrichage des arbres et des forêts pour faire de la place aux cultures - les Mayas, involontairement, mais peut-être bouleversé considérablement leurs précipitations annuelles, ce qui a précipité des degrés de sécheresse qui les ont finalement forcés à abandonner l'environnement autrefois fertile. Semble familier?"

Avec un financement récent de la National Science Foundation, Relance, avec Scarborough et d'autres chercheurs, passera une cinquième saison cet été en tant que co-chercheur principal sur le projet Yaxnohcah avec Carr et quatre étudiants de l'UC. L'objet de cette étude porte sur l'évolution de l'urbanisme ancien en relation avec l'eau, la gestion des terres et des forêts dans les basses terres mayas et sera un sujet de présentation de Dunning et de Carr lors de la prochaine réunion annuelle de la Society for American Archaeology à Vancouver.

Il faut un village

« Notre recherche collaborative en équipe est essentielle - chacun de nous est un rouage important dans cette enquête, " dit Scarborough. " Il faut chacun de nous et notre expertise individuelle pour mesurer efficacement dans quelle mesure ces premières collectivités urbaines et rurales se sont adaptées au changement climatique et ont géré leurs ressources en eau. "

"Nous devons encore faire face aux mêmes problèmes dans notre environnement aujourd'hui. D'un point de vue archéologique, notre changement climatique est immédiat, mais il peut s'écouler plusieurs années avant que les dommages ne soient pleinement apparents à une échelle véritablement mondiale, ", ajoute Scarborough.

"Nous allons commencer à voir le niveau de la mer monter d'un bon mètre. Parce que plus des deux tiers des plus grandes villes de la planète occupent des marges côtières, avec des estimations suggérant qu'à court terme, 80 % de la population humaine gravitera vers les milieux urbains, nous approchons vraiment d'une véritable "tempête parfaite".

Alors que les chercheurs considèrent la gestion future de l'eau comme l'orientation de cette recherche, ils se concentrent également sur les changements constants du paysage et des créatures qui occupent ces environnements. Scarborough ajoute que si nous ne faisons pas attention, nous inciterons encore plus à changer un large éventail d'espèces végétales et animales dans le monde entier.

"Si vous ne concevez pas pour cela de manière appropriée, vous pouvez construire des réseaux de gestion et des moyens de capter et de contrôler l'eau qui finira par être enfouie comme l'accumulation derrière les barrages modernes, ou les plans peuvent être complètement abandonnés lorsqu'une rivière change, " disent Scarborough et Jon-Paul McCool, Étudiant au doctorat de l'UC sous le mentorat de Dunning.

« Comment les populations du passé ont géré des précipitations variables comme celle identifiée à Tikal, Les schémas de lavage ou de drainage Chaco dans l'ensemble ont été très dynamiques. De tels investissements dans la construction de projets de barrages massifs sont aujourd'hui une dépense coûteuse d'argent et de temps qui pourrait bien bénéficier des vues du passé.

« Nous ne voulons pas gaspiller cet argent dans des infrastructures d'eau à prix élevé si nous pouvons nous engager à plus petite échelle, des stratégies d'investissement plus faibles comme nos ancêtres l'ont fait. »