Arkeologer från Washington State University står vid rodret för ny forskning som använder sofistikerad datorteknik för att lära sig hur tidigare samhällen reagerade på klimatförändringarna.

Deras arbete, som länkar forntida klimat och arkeologiska data, kan hjälpa moderna samhällen att identifiera nya grödor och andra adaptiva strategier när de hotas av torka, extremt väder och andra miljöutmaningar.

I ett nytt papper i Förfaranden från National Academy of Sciences , Jade d'Alpoim Guedes, biträdande professor i antropologi, och WSU-kollegor Stefani Crabtree, Kyle Bocinsky och Tim Kohler undersöker hur de senaste framstegen inom beräkningsmodellering omformar arkeologiområdet.

"För varje miljökatastrof du kan tänka dig, det var mycket troligt något samhälle i mänsklighetens historia som var tvungen att hantera det, sa Kohler, emeritus professor i antropologi vid WSU. "Beräkningsmodellering ger oss en oöverträffad förmåga att identifiera vad som fungerade för dessa människor och vad som inte gjorde det."

Ledare inom agentbaserad modellering

Kohler är en pionjär inom området modellbaserad arkeologi. Han utvecklade sofistikerade datorsimuleringar, kallas agentbaserade modeller, av växelverkan mellan förfäders folk i sydvästra USA och deras miljö.

Han startade Village Ecodynamics Project 2001 för att simulera hur virtuella indiska familjer i Pueblo, lever på datorgenererade och geografiskt korrekta landskap, sannolikt skulle ha svarat på förändringar i specifika variabler som nederbörd, befolkningsstorlek och resursutarmning.

Genom att jämföra resultaten av agentbaserade modeller mot verkliga arkeologiska bevis, antropologer kan identifiera tidigare förhållanden och omständigheter som ledde olika civilisationer runt om i världen in i perioder av tillväxt och nedgång.

"Tv-spel" blir en logisk slutsats

Agentbaserad modellering används också för att utforska vilken påverkan människor kan ha på sin miljö under perioder av klimatförändringar.

En studie som nämns i WSU-granskningen visar hur torka, jakt och habitatkonkurrens bland växande befolkningar i Egypten ledde till att många däggdjur med stor kropp utrotades omkring 3, 000 f.Kr. Dessutom, d'Alpoim Guedes och Bocinsky, en adjungerad fakultetsmedlem i antropologi, undersöker hur bosättningsmönster i Tibet påverkar erosion.

"Agent-baserad modellering är som ett videospel i den meningen att du programmerar in vissa parametrar och regler i din simulering och sedan låter dina virtuella agenter spela ut saker till den logiska slutsatsen, sa Crabtree, som avslutade sin Ph.D. i antropologi vid WSU tidigare i år. "Det gör det möjligt för oss att inte bara förutsäga effektiviteten av att odla olika grödor och andra anpassningar utan också hur mänskliga samhällen kan utvecklas och påverka sin miljö."

Modellera sjukdoms- och torktoleranta grödor

Artdistribution eller nischmodellering är en annan sofistikerad teknik som arkeologer använder för att förutsäga var växter och andra organismer växte bra tidigare och var de kan vara användbara idag.

Bocinsky och d'Alpoim Guedes använder modelleringstekniken för att identifiera lite använda eller i vissa fall helt bortglömda grödor som kan vara användbara i områden där varmare väder, torka och sjukdomar påverkar livsmedelsförsörjningen.

En av de grödor de identifierade är en stam av torktolerant majs som Hopi-indianerna i Arizona anpassat genom århundradena för att blomstra i fattig jord.

"Våra modeller visade att Hopi-majs kunde växa bra i de etiopiska högländerna där en av deras basföda, den etiopiska bananen, har drabbats av nya skadedjur, sjukdomar och explosioner av intensiv hetta, " sa Bocinsky. "Att odla Hopi-majs och andra traditionella, Torktåliga grödor kan bli avgörande för människans överlevnad på andra platser som påverkas av klimatförändringarna."

Hirs-comeback i Tibet

WSU-forskare använde också nischmodellering för att identifiera en livskraftig alternativ matkälla på den tibetanska platån. Snabbt stigande temperaturer gör det svårt för regionens invånare att odla grödor i kallt väder och föda upp och föda upp jakar, en basform för uppehälle.

I en tidning publicerad 2015, d'Alpoim Guedes och Bocinsky fann att rävsvans och proso hirs, som föll ur odling på platån 4, 000 år sedan när klimatet blev kallare, kan snart odlas där igen när klimatet värms upp.

"Dessa hirsar är på väg att bli bortglömda grödor, ", sa d'Alpoim Guedes. "Men på grund av deras värmetolerans och höga näringsvärde, och mycket låga nederbördskrav, de kan återigen vara användbara resurser för en varmare framtid."

Informerad lednings framtid

Med hundratals år av antropologiska data från platser runt om i världen som ännu inte har digitaliserats, forskare har precis börjat utnyttja potentialen i arkeologibaserad modellering.

"Fältet befinner sig mitt i en renässans mot mer beräkningsmetoder, " Sa Kohler. "Vår förhoppning är att kombinera traditionellt arkeologiskt fältarbete med datadrivna modelleringstekniker kommer att hjälpa oss att mer kunnigt hantera våra siffror, våra ekosysteminteraktioner och undvika tidigare misstag när det gäller klimatförändringar. "