När forskare observerar naturens kraft genom en satellitväderspårare, de ser bara dagens händelser. För att observera den långsiktiga atmosfäriska påverkan, University of Cincinnati geologer tar forskningen ett steg längre genom att spåra och mäta fördelningen av svavel i växter på den karibiska ön Trinidad.

En ny studie från University of Cincinnati tyder på att närhet till kusten, regn och rådande vindriktning kan alla påverka fördelningen av marint svavel på land. Medan vetenskapen har vetat i årtionden att svavel är en användbar metod för att spåra kost och rörlighet, UC-forskare säger att de kombinerade effekterna av vind och nederbörd som regn och havssprej inte har undersökts fullt ut tidigare.

Deras resultat, också i nära linje med mönster som rapporterats för jordar och nederbörd i Medelhavet och Stillahavsöarna, visa att växter i kustnära miljöer använder marint svavel.

"Det som gör vår studie unik är att vi kunde visa ganska tydligt hur den rumsliga fördelningen av svavelisotoper i vegetation är relaterad till inte bara kustnära närhet, men också vind och regn, " säger Brooke Crowley, UC docent i geologi och antropologi. "Och vi har visat att dessa rumsliga mönster är detekterbara i vegetation.

"Denna information kan hjälpa forskare att spåra inte bara ursprunget till mänskliga resurser och djurs förflyttning utan även svavelutsläpp från mänskliga aktiviteter i Karibien."

Kemiska spanare

Crowley och Janine Sparks, en dåvarande UC-doktorand i geologi och första författare på studiens publikation, gick med forskare vid University of the West Indies för att mäta svavelisotopnivåer från vindblåst havssprej på Trinidads ogräsiga inhemska växter.

"Vi tittade på svavelhalten i växter som finns över hela ön Trinidad för att se hur kustnära lägen i lovarten ligger jämfört med kustområden i inlandet och lä. säger Crowley.

Studien, publiceras i Tillämpad geokemi , beskrev några intressanta fynd. Längs lovartade kuster med mest skyfall och starkaste vindar som blåser från havet, de kemiska detektiverna hittade vad de förväntade sig – de högsta koncentrationerna av svavel som härrör från havet.

"Men mitt på ön, det fanns inte så mycket som vi trodde att vi skulle se, säger Sparks, nu laboratoriechef vid Department of Earth, Atmosfäriska och planetära vetenskaper vid Purdue University. "Nivåerna började sjunka mellan 1,5 och 10 kilometer in i landet.

"Vi baserade våra förväntningar på en tidigare studie som andra forskare gjort på fårull i Irland. Där fann de en högre halt av marint svavel på får nära kusten men nästan lika hög halt för får som bodde 100 kilometer inåt landet från den blåsiga kusten. ."

Medan får uppenbarligen reser mer än växter, Sparks säger att det höga innehållet av marint svavel på inlandsfår härrör mer från miljön än deras rörelse. Till skillnad från Trinidads täta terräng, Irlands brist på en mångfald av växter, särskilt hög vegetation, och mycket starkare vindar tenderar att föra svavlet vidare in i landet i en mycket stadig riktning. Detta skulle göra det möjligt för havsstrålen att färdas längre utan något vindskydd.

UC-forskarnas resultat liknade mer mönster som rapporterats för jordar och nederbörd i Japan och Hawaii. Som Trinidad, dessa öar är fyllda med en mängd olika vegetation och berg, och marinhärlett svavel finns bara upp till 16 kilometer in i landet, "så vi var inte helt unika, ", tillägger Sparks.

"Regerande" havsspray

Resultaten av denna studie, forskarna säger, hjälpte till att etablera tydliga rumsliga mönster i Karibien eftersom, även om det har funnits andra tidningar som tittar på svavelisotoper i andra delar av planeten, de kanske inte är globalt relevanta. Forskarna behövde en baslinje för vad som pågick regionalt.

Samtidigt som vi fokuserar på vindriktning och nederbördsmönster över Trinidads olika terräng, de hittade olika oceaniska svavelsignaler mellan lovartade kuster som blåser havsspray direkt in från havet jämfört med kuster som ligger mer i lä där vinden kommer från hela ön.

"Om du reser från Trinidads östra lovartade kust till västkusten finns det uppenbara gradienter. Inom cirka 1,5 kilometer från östkusten, vi ser växtsvavelvärden som ser ut precis som marint svavel, " säger Crowley. "Växterna använder svavelspray som blåses in från havet, men det är också mer regn där så vi kan inte helt lösa inverkan av vind och regn – de fungerar tillsammans.

"På lä västkusten, det ser vi inte. Kustväxter liknar växter längre in i landet."

Mänskliga aktiviteter kan påverka dessa mönster, specifikt. Utsläpp från oljeraffinaderier och fordon verkar ha en mätbar inverkan, de hittade.

"Svavelisotopvärden för växter nära trafikerade vägar eller stadskärnor påverkas tydligt av moderna mänskliga influenser, " säger Sparks. "Genom att använda dessa resultat och andra moderna datauppsättningar för rekonstruktioner av det förflutna, vi måste erkänna vilka källor som skulle och inte skulle ha varit närvarande."

Faunapåverkan

I en associerad studie publicerad före denna, Crowley och Sparks tittade på kol, kväve- och svavelisotopvärden i modern vegetation samt landdjurslämningar från tre arkeologiska platser vid kusten i sydvästra Trinidad.

Genom en grundlig förståelse av den ojämna fördelningen av svavelisotopnivåer över ön, värden som finns i vegetation kan användas för att spåra resursanvändning, djurs eller människors geografiska ursprung och rörlighet, säger Crowley.

"Efter att ha fastställt hur rumslig variabilitet är för vart och ett av dessa isotopsystem som använder växter, vi kan titta på organismers rörlighet eller var saker kommer från, säger Crowley. Till exempel, om resterna av ett rådjur återvinns från en kustnära plats – men har ett lågt svavelisotopvärde – vet vi att rådjuren måste ha kommit längre in i landet.

"Den kunde ha flyttat till sin nuvarande plats och dött här eller så kan den ha förts till platsen av människor. Det viktiga är att vi kan bekräfta att den inte har sitt ursprung eller bor på platsen där den återfanns. Vi kan använda den här metod för att undersöka var människor fick sin mat tidigare, " tillägger hon.

"Vi hoppas att våra studier kommer att vara användbara för framtida ekologisk och arkeologisk forskning, inte bara för Trinidad utan för Stora Karibien och andra kust- eller ösystem runt om i världen."