Rowan Lockwood extraherar pärlor av data från sedan länge döda ostron.

Lockwood, professor vid William &Marys institution för geologi, har trätt ihop dessa datapärlor för att skapa en uppsättning förslag för re-oystering av dagens Chesapeake Bay. Hon diskuterade sina resultat i Boston den 17 februari vid årsmötet för American Association for the Advancement of Science, världens största allmänvetenskapliga sällskap.

Presentationen, "Ostron förr och nu, och Chesapeake Bays framtid, " bygger på studien av mer än 4, 000 fossila ostron som levde mellan 80, 000 och 500, 000 år sedan. Verket är ett exempel på en framväxande underdisciplin som kallas bevarandepaleontologi.

"Bevarandepaleontologi är precis som bevarandebiologi, bara med äldre grejer, Lockwood förklarade. "Tanken är att använda fossilregistret, det arkeologiska dokumentet – kanske till och med det historiska – för att hjälpa oss att återställa den biologiska mångfalden, för att förstå varför vissa organismer och populationer för närvarande kämpar."

I situationer som ostronrestaurering i Chesapeake Bay, ett bevarande paleontologiskt tillvägagångssätt är nödvändigt för att fastställa en verklig baslinje för återställandet av ett ekosystem. Lockwood sa att de flesta ekologiska förvaltare upprättar baslinjer baserat på hur Chesapeake såg ut för 100 eller 200 år sedan.

En bättre baslinje

"Som paleontolog, det är alldeles för ungt för mig, " sa hon. "Jag vill förstå hur viken var innan människor började påverka, kanske 10, 000 år sedan. Jag vill se tillbaka och se hur ekosystemen fungerat i tusentals och tiotusentals år. Och jag vill se hur ekosystemet reagerade naturligt på saker som klimatförändringar och havsnivåhöjningar."

Lockwood erbjuder några konkreta bevis på hur en förhistorisk Chesapeake var. Hon visar ett av sina exemplar, ett enormt halv miljon år gammalt ostron, ordspråk, "Det kan fungera som en dörrstopp."

Ostron av en sådan storlek var regeln, inte undantaget, i den förhistoriska Chesapeake, och Lockwood säger att hennes studier visar att bukten var full av sådana mammutostron. Ett bevarande-paleontologiskt tillvägagångssätt ger det nödvändiga sammanhanget för att förstå det sanna baslinjeekosystemet, hon förklarade.

"Vi lever i modern tid, och vi är fångade i tankesättet att tro att det vi ser idag är naturligt, när i verkligheten människor har påverkat jorden nu i tusentals år, Lockwood sa. "En chef för Chesapeake Bay har aldrig sett ett friskt ostronrev. De har aldrig sett något i närheten av ett naturligt ostronrev. Det enda sättet att förstå hur ostron ska fungera är att gå tillbaka i tiden."

Lockwoods bevarande-paleontologiska "tidsmaskin" avslöjar mer än ett stort antal stora ostron. Arbetar med en uppsättning av William &Mary forskare, hon har använt en uppsättning laboratorietekniker för att extrahera ett antal intressanta datapunkter om Chesapeakes gamla ostron. De lär sig hur länge varje ostron levde genom en process som kallas sklerokronologi. Genom att såga de fossila skalen på mitten kan forskare räkna tillväxtband, ungefär som trädringar. Men de grå och vita tillväxtbanden i ostronskal är mer komplexa än trädringar.

"Det räcker inte att bara räkna banden, eftersom ostron slutar växa när det blir kallt, Lockwood sa. "På vissa ställen slutar de växa när det blir för varmt. På vissa ställen slutar de att växa när de får för mycket färskvatten."

Hur man åldrar ett åldrat ostron

Lockwood tog några ostron till labbet för samarbetspartnern Fred Andrus, en geoarkeolog vid University of Alabama. Andrus hade instrumentering som gjorde att hon kunde borra i de vita och gråa tillväxtbanden, ta prover.

"Jag kan lägga de här proverna i en masspektrometer, och det låter mig mäta isotoper av syre. Dessa isotoper av syre gör att jag kan rekonstruera temperaturen genom tiden, " förklarade hon. "Så jag kan berätta hur kalla vintrarna var och hur varma somrarna var 400, 000 år sedan."

Lockwood fann att storleken på hennes gamla ostron enbart är en funktion av ett långt liv; tillväxttakten är inte annorlunda än ostronen i dagens Chesapeake. Hennes studie inkluderar en rad ostronfossiler från Delaware ner till North Carolina.

Hon sa att ett modernt ostron i bukten lever fem eller sex år, i genomsnitt, innan de skördas eller dör av sjukdom. Som jämförelse, hennes Chesapeake Bay fossilexemplar levde särskilt långa liv. "Vi pratar 30, 35 år gammal, " sa hon. "De här är stora, tuta mormor ostron."

Det finns inga stora, tuta farfar ostron. Ostron är sekventiella hermafroditer, hon förklarade:De är alla födda män, byter sedan kön när de växer till en viss storlek. Lockwood betonade att individuell ostronstorlek har enorma bevarandekonsekvenser.

"Eftersom, om du är ett ostron, ju större du är, ju fler avkommor du har, " sa hon. "När dessa saker växer i storlek, och växa i ålder, de får fler och fler avkommor."

Lockwood tillade att samtida forskning om ostron, inklusive studier gjorda av fakulteten vid William &Mary's School of Marine Science vid VIMS, tyder på att större ostron utvecklar en viss grad av tolerans mot MSX och Dermo, sjukdomar som har dödat många inhemska ostron i Chesapeake. Ytterligare bevis visar att vissa av ostronpopulationerna utvecklas sjukdomstolerans genom naturligt urval.

Lockwood berättade för sin AAAS-publik att vad Chesapeake Bay behöver är rev täckta med dessa gamla ostronhonor, filtrerar gärna vattnet och producerar massor av spott-ostronlarver. Hon erkänner att det är orealistiskt att tro att bukten någonsin kommer att återfå sin förhistoriska ostronpopulation, men bevis pekar i samma riktning:Om du vill öka ostronpopulationen i Chesapeake, ju större ostron är desto bättre ostron.

Fler äldre avelsostron

Hon erbjöd en uppsättning rekommendationer för att förbättra Chesapeakes ostronbestånd genom att öka storleken på enskilda ostron. Ostronfiske riktar sig mot de större exemplaren, som Lockwood sa är just de bördiga skaldjur som en naturvårdare skulle vilja skydda.

En idé är att införa regler för maxstorlek eller slot-limit utformade för att bevara de stora kvinnliga uppfödarna. Lockwood noterade att sådana regler skulle vara effektiva där skaldjuren skördas för hand vid lågvatten, mindre i områden där muddring och annat storskaligt fiske används.

Nuvarande fiskebestämmelser har en minimistorleksgräns, skydda de yngre ostronen. Lockwood föreslår att maximala gränser eller slotgränser kan vara en del av en omprövning av bestämmelser och andra bevarandeåtgärder för att uppmuntra skydd av de avelande mormorostron.

"När du tittar på var vi spenderar våra bevarandedollar på Chesapeake Bay ostron, vi spenderar allt på deras tidiga livsstadier, " sa hon. "Vi lägger mycket skal på botten av bukten, hoppas att larven ska bosätta sig där. Vi föder också upp larver i labbet, släpp dem sedan i viken."

Värdiga som sådana spat-centrerade initiativ är, Lockwood påpekar att oddsen för att en ostronlarv ska överleva är i närheten av en av 10, 000:- under de bästa förhållandena.

"Så skulle du hellre lägga dina pengar på överlevnaden för en av tio, 000, eller skulle du hellre lägga dina pengar på att bevara det större, äldre ostron som redan har levt 10 år och som redan har förtjänat sin plats i survival of the fittest?" frågade hon.

Lockwood föreslog att antalet och storlekarna av ostronreservat i bukten skulle öka. Hon ger också råd om lokalisering av helgedomar och återplanteringsplatser med hänsyn till förväntad havsnivåhöjning.

Ostronkonserver, förbjudet för skörd, skulle inte bara låta invånarna växa till sin fulla potential, men kan också bidra till att mildra effekterna av de två sjukdomarna som plågar inhemska ostron i Chesapeake.

"Om du tittar på de områden i viken där människor inte fiskar - vanligtvis eftersom det är områden där föroreningsbelastningen är för hög för att ostron ska kunna ätas - har vi riktigt stora ostron, " sa hon. "Och de börjar utveckla sjukdomstolerans."

Hon sa att sjukdomstoleransen är ett resultat av naturligt urval. Ostron i skyddade marker kan förväntas inte bara växa till mormors storlek, men också att föra vidare till deras mångfaldiga avkomma några av de gener som förmedlar sjukdomstolerans.

Lockwood påpekade att det har varit en hel del framgång i "skydda den vuxna" strategier som tillämpas på andra arter. Hon nämnde exemplet med havssköldpaddor, där populationerna har återhämtat sig snabbare när bevarandestrategier byttes från fokus på boplatser och kläckningshändelser till att skydda vuxna från tjuvjakt och båtstrejker.

"Men Chesapeake Bay ostron är en del av ett mycket mer komplext system, " sa hon. "Det är så många variabler som spelar in här, inklusive de sociokulturella aspekterna. Men ur en rent ekologisk synvinkel, Jag skulle säga att vi inte gör ett bra jobb. Ostron kämpar verkligen, och jag skulle vilja se oss flytta vår finansiering till metoder som kvantitativt ser ut att ge mycket mer framgång."

Lockwood är en av två William &Mary-forskare som presenterade arbeten vid AAAS-mötet. Den andra är Anne Charity Hudley, som talade om "Educator Linguistic Ideology About African-American English in STEM Contexts" i en session den 19 februari.

Lockwoods presentation var en del av en panel med tre forskare. Sessionen organiserades av William &Mary-alumnen Susan Kidwell '76, som Lockwood beskrev som "en av de framstående paleontologerna i världen" och en pionjär inom bevarande paleontologikoncept. Den tredje medlemmen i panelen är Jacquelyn Gill från University of Maine.

AAAS konferenspersonal har visat stor entusiasm för Lockwoods presentation. Hon är med i en podcast och ombads att ge en scenpresentation "Clams and Catastrophes" på Family Science Days, helgens uppsökande program som är en del av AAAS-mötet.