Die Ökonomisierung der Landschaft

Universität Innsbruck:

Unter­gang der Liangzhu-Hoch­kultur durch Klima­ver­änderung ver­ur­sacht

Die Ausgrabungsstätte Liangzhu in Ost-China gilt als eines der bedeutsamsten Zeugnisse der chinesischen Hochkultur. Vor mehr als 5000 Jahren verfügte die Stadt bereits über eine komplexe Wasserversorgung. Massive Überschwemmungen ausgelöst durch anomal intensive Monsunregen verursachten den Kollaps, wie ein Team mit Beteiligung des Geologen Christoph Spötl in Science Advances zeigt.

Im Jangtse-Delta, etwa 160 Kilometer südwestlich von Shanghai, liegen die archäologischen Ruinen von Liangzhu-Stadt – „Chinas Venedig der Steinzeit“. Dort blühte vor ca. 5300 Jahren eine hochtechnisierte Kultur auf, die als eines der frühesten Zeugnisse monumentaler Wasserkultur gilt. Die ältesten Nachweise für große Wasserbauanlagen in China stammen aus dieser Kulturstätte des späten Neolithikums. Die ummauerte Stadt verfügte über ein komplexes System an schiffbaren Kanälen, Dämmen und Wasserreservoirs. Dieses System ermöglichte eine ganzjährige Bewirtschaftung von sehr großen landwirtschaftlichen Nutzflächen. In der Zivilisationsgeschichte des Menschen handelt es sich um eines der ersten Beispiele für hochentwickeltes Gemeinwesen basierend auf einer Wasserinfrastruktur. Metalle waren in dieser Kultur jedoch noch unbekannt.

Bei Ausgrabungen wurden tausende kunstvoll gearbeitete Grab-Beigaben aus Jade gefunden. Lange Zeit unentdeckt und in seiner historischen Bedeutsamkeit unterschätzt, gilt die archäologische Stätte heute als ein gut erhaltener Beleg für die mehr als 5000 Jahre alte chinesische Zivilisation. Liangzhu wurde 2019 zum UNESCO-Welterbe erklärt. Die Hochkultur dieser fast 1000 Jahre lang bewohnten Stadt nahm allerdings ein abruptes Ende. Was die Ursache dafür war, ist bis heute umstritten. „Auf den erhaltenen Überresten wurde eine dünne Lehmschicht nachgewiesen, die auf einen möglichen Zusammenhang des Untergangs der Hochkultur mit Überschwemmungen des Jangtse oder Fluten vom Ostchinesischen Meer hinweist. Für menschliche Ursachen wie etwa kriegerische Auseinandersetzungen konnten keine Hinweise gefunden werden“, erklärt Christoph Spötl, Leiter der Arbeitsgruppe für Quartärforschung am Institut für Geologie. „Aus der Schlammschicht selbst sind allerdings keine eindeutigen Rückschlüsse auf die Ursache möglich.“

Tropfsteine lösen Rätsel

Höhlen und die Ablagerungen in ihrem Inneren wie Tropfsteine zählen zu den wichtigsten Klimaarchiven, die es gibt. Sie erlauben die Rekonstruktion der klimatischen Verhältnisse oberhalb der Höhlen bis zu mehrere 100.000 Jahre in die Vergangenheit. Da bis heute nicht geklärt ist, worin der plötzliche Zusammenbruch der Liangzhu-Kultur begründet ist, suchte das Forscher*innen-Team ein passendes Höhlenarchiv, um eine mögliche klimatische Ursache dieses Niedergangs zu erforschen. Der Geologe Haiwei Zhang von der Xi’an Jiaotong Universität in Xi’an, der 2017 für ein Jahr an der Universität Innsbruck als Gastwissenschaftler weilte, entnahm aus den beiden südwestlich der Ausgrabungsstätte liegenden Höhlen Shennong und Jiulong Proben von Stalagmiten. „Diese Höhlen sind bereits seit Jahren gut erforscht. Sie befinden sich im gleichen Einflussgebiet des südostasiatischen Monsuns wie das Jangtse-Delta und erlauben uns mit ihren Tropfsteinen einen exakten Blick in die Zeit des Zusammenbruchs der Liangzhu-Kultur, der nach archäologischen Befunden etwa 4300 Jahre vor heute passierte“, verdeutlicht Spötl.

Die Daten der Tropfsteine zeigen nun, dass zwischen 4345 and 4324 Jahren vor heute eine extrem niederschlagsreiche Klimaphase auftrat. Dies konnte anhand der Isotopenwerte des Kohlenstoffstoffs nachgewiesen werden, die an der Universität Innsbruck gemessen wurden. Die präzise zeitliche Einstufung erfolgte durch Uran-Thorium-Analysen an der Xi’an Jiaotong Universität, deren Messgenauigkeit ± 30 Jahre beträgt. „Das ist in Anbetracht der zeitlichen Dimension erstaunlich präzise“, so der Geologe. „Die massiven Monsunregen dürften zu so starken Überflutungen des Jangtse und seiner Seitenarme geführt haben, dass selbst die hochentwickelten Dämme und Kanäle diesen Wassermassen nicht mehr standhielten, die Liangzhu-Stadt zerstörten und den Menschen nur die Flucht blieb.“ Diese sehr feuchten Klimabedingungen blieben mit Unterbrechungen weitere 300 Jahre bestehen, wie die Geologen anhand der Höhlendaten zeigen.

Paper: Haiwei Zhang, Hai Cheng, Ashish Sinha, Christoph Spötl, Yanjun Cai et al: Collapse of the Liangzhu and other Neolithic cultures in the lower Yangtze region in response to climate change. Sci. Adv. 7, eabi9275 (2021) 10.1126/sciadv.abi9275

+++

Lena Faxel hat auf Facebook eine Rezension zum Buch „Unerwünschte Wahrheiten“ veröffentlicht. Hier geht es zur Buchbesprechung: Facebook-Link.

+++

Das Wetter.com:

Antarktis: Riesen-Gletscher steht kurz vor dem Kollaps!

Ein Schelfeis, das einen kritischen Gletscher in der Antarktis stützt, könnte innerhalb der nächsten fünf Jahre abbrechen, haben Wissenschaftler gewarnt. Eine Eisfläche von 170.000 Quadratkilometern ist gefährdet.

Bis vor kurzem galt der Thwaites-Gletscher als sehr stabil, doch vor einigen Wochen berichteten Geologen, dass sie neue Risse im Schelfeis, das ihn stützt, gefunden haben und dass er innerhalb von drei bis fünf Jahren abreißen könnte. Der Thwaites-Gletscher ist einer der größten und höchsten Gletscher der Antarktis. Würde er ins Meer stürzen, würde der Meeresspiegel um 65 Zentimeter steigen.

Bei dieser Geschichte fehlt leider etwas Wichtiges. Siehe:

+++

Wer die Wahrheit nicht weiß, der ist bloß ein Dummkopf.
Aber wer sie weiß und sie eine Lüge nennt, der ist ein Verbrecher

Bertold Brecht (1898 – 1956)

+++

Volker Demuth im Deutschlandfunk:

Unruhige Landschaften: Von der Neuerfindung von Kultur und Natur

Strände, Berge, Steppen, Wälder: Landschaften verlocken, befremden, ergreifen oder erwecken Schauder – seit jeher. Durch eine zunehmende Ökonomisierung sind sie heute prekär geworden. Um sie zu regenerieren, ist nicht weniger notwendig als die Revolution der menschlichen Lebensweise.

Weiterlesen und -hören im DLF

Siehe auch Beitrag in Lettre International.

+++

Ludwig-Maximilians-Universität München:

Archäologie: Der Rauch, der bleibt

LMU-Archäologen zeigen, dass Braunkohle für Brennöfen bereits in der Bronzezeit vor mehr als 3000 Jahren genutzt wurde, mehr als 1000 Jahre früher als gedacht.

Die mykenische Kultur im bronzezeitlichen Griechenland ist nicht nur berühmt für Kunstwerke wie die „Goldmaske des Agamemnon“, sondern auch für den Beginn einer exportorientierten Massenproduktion aufwendig hergestellter Keramikgefäße und Bronzen wie Schwerter und Gefäße. Ein internationales Team um den LMU-Archäologen Philipp Stockhammer konnte nun zeigen, dass diese Massenproduktion vor mehr als 3000 Jahren wohl vor allem möglich war, weil die Menschen damals bereits systematisch Braunkohle für ihre Brenn- und Schmelzöfen nutzten.

Die Belege dafür haben die Archäologen und Chemiker im Zahnstein bronzezeitlicher Menschen aus Griechenland gefunden. Die Menschen aus den Werkstätten haben offenbar zu Lebzeiten immer wieder die Abgase vom Verbrennen von Braunkohle eingeatmet. „Dieser Befund war eine echte Überraschung“, sagt Philipp Stockhammer, der die Forschungen leitete.

Eigentlich wollten der Archäologe und sein Team besser verstehen, was Menschen im bronzezeitlichen Ostmittelmeerraum gegessen haben. Sie untersuchten dafür den Zahnstein von Menschen, die im 2. Jahrtausend v. Chr. in der Region gelebt haben, vom griechischen Festland über Kreta bis zum östlichen Mittelmeerraum. „Wir haben dabei festgestellt, dass im Zahnstein nicht nur Mikroreste, Fette und Eiweiße des jeweiligen Essens eingebettet und über die Jahrtausende erhalten wurden, sondern auch all der Ruß und die Abgase, die durch das Einatmen in den Mund kamen“, erzählt Stockhammer, der neben seiner LMU-Professur auch am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig tätig ist. „Wir können also noch nach Jahrtausenden sagen, dass in den Feuerstellen und Öfen, vor denen die Menschen in den Werkstätten saßen, Braunkohle verbrannt wurde.“

Mit chemischen Signaturen im Zahnstein aus dem Rauch von Kiefern-, Pinien- und Eichenholz, also Bäumen, die auch heute noch dort wachsen, hatten die Forscher gerechnet. Einige Menschen hatten auch Rauch eingeatmet, der entsteht, wenn man getrockneten Tierdung verbrennt – ein in holzarmen und zugleich heiß-trockenen Regionen auch heute noch übliches Brennmaterial. Doch das Braunkohle-Signal war völlig überraschend. „Als wir die Datenserien aus der mykenischen Burg von Tiryns auf dem südgriechischen Festland und dem westkretischen Hafenort Chania analysierten, konnten wir es zunächst kaum glauben“, sagt Stephen Buckley von der Universität Tübingen, der die chemischen Analysen vornahm. „Die Hälfte aller Individuen, die wir aus beiden Orten untersuchten – Männer wie Frauen – hatten neben den zu erwartenden Hölzern ganz klar auch die chemische Signatur von Braunkohle im Zahnstein.“ Diese unterscheide sich ganz klar von Holzkohle.

Die Signaturen sind zudem so spezifisch, dass die Forscherinnen und Forscher sie sogar mit heute bekannten Braunkohlelagerstätten verbinden können. In Südgriechenland wurde in der Bronzezeit offensichtlich eine Lagerstätte in der Nähe von Olympia ausgebeutet, gut 150 Kilometer westlich von Tiryns. In Kreta wurde eine direkt in der Nähe von Chania gelegene Lagerstätte genutzt. „Damit können wir die Ausbeutung von Braunkohle bereits im 14. und 13. Jahrhundert v. Chr. nachweisen und damit gut 1000 Jahre früher als man bislang angenommen hat“, sagt Buckley.

Die Archäologen sind davon überzeugt, dass es diese erstaunlich frühe Nutzung von Braunkohle den mykenischen Griechen erst ermöglichte, in schier unglaublicher Zahl hochwertige Keramikgefäße und Bronzen herzustellen. „Die Funde mykenischer Keramik von Spanien bis Syrien zeigen, dass in den südgriechischen Werkstätten jährlich wohl zehntausende Gefäße vor allem auch für den Export produziert wurden“, sagt Stockhammer. Die frühe, fast schon industrielle Massenproduktion sei letztlich in einer dicht besiedelten und weitgehend entwaldeten Region nur deshalb möglich gewesen, weil man systematisch auf den fossilen Brennstoff Braunkohle zurückgriff. „Bislang hatte nichts darauf hingedeutet, dass man bereits in der Bronzezeit Braunkohle nutzte“, sagt Stockhammer. „Wir müssen jetzt das Ressourcenmanagement im mykenischen Griechenland neu denken.“

Originalpublikation: Stephen Buckley, Cynthianne Spiteri, Philipp W. Stockhammer et al. Archaeometric evidence for the earliest exploitation of lignite from the bronze age Eastern Mediterranean In: Scientific Reports, 2021
DOI: 10.1038/s41598-021-03544-w

+++

Leibniz Universität Hannover:

EU-Versuchseinrichtungen schließen sich zusammen, um die Nutzung der Meeresenergie voranzutreiben

Forschungszentrum Küste (FZK) der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Braunschweig als deutsche Partnerinstitution dabei

Durch eine Vernetzung bestehender Versuchseinrichtungen aus ganz Europa soll eine weltweit führende Großforschungseinrichtung für marine Erneuerbare Energien entstehen. Im Projekt MARINERG-i haben sich Forschungseinrichtungen aus vielen europäischen Ländern zusammengetan, um die Entwicklung und nachhaltige Nutzung der Meeresenergie, etwa durch Wellen- oder Tidekraftwerke sowie Offshore-Windparks, voranzutreiben. Deutschland wird im Verbund vom Forschungszentrum Küste (FZK), einer gemeinsamen Einrichtung der Leibniz Universität Hannover (LUH) und der Technischen Universität Braunschweig, vertreten.

Das Projekt „MARINERG-i – Offshore Renewable Energy Research Infrastructure“ hat zum Ziel, die führende international verteilte Forschungsinfrastruktur im Bereich Offshore Renewable Energy zu werden – mit einem Netzwerk von einzigartigen Testeinrichtungen, die über ganz Europa verteilt sind. Dem enormen Potenzial der marinen Erneuerbaren Energien kommt im Rahmen der Energiewende eine große Bedeutung zu. Um dieses Potenzial nachhaltig nutzbar zu machen und den Schutz der marinen Umwelt dabei zu berücksichtigen, bedarf es konzertierter internationaler Anstrengungen. Durch die Vernetzung von Versuchseinrichtungen aus ganz Europa soll mit MARINERG-i ein so genanntes „European Research Infrastructure Consortium“ (ERIC) als weltweit führende Großforschungseinrichtung für marine Erneuerbare Energien entstehen.

MARINERG-i wird maßgeblich zur Unterstützung des Green Deal der EU beitragen, indem das wissenschaftliche und technische Fachwissen in Europa gestärkt wird. Unter der Leitung des MaREI-Zentrums am University College Cork wird das Projekt derzeit von Irland, Belgien, Portugal, Spanien und dem Vereinigten Königreich unterstützt, mit weiterer erheblicher Unterstützung von Einrichtungen in Frankreich, den Niederlanden, Italien, Norwegen und Deutschland. Deutschland wird dabei von der Leibniz Universität Hannover und der Technischen Universität Braunschweig vertreten, die zunächst die Nutzung des neu ausgebauten Großen Wellenkanals (GWK) des Forschungszentrums Küste in Hannover anbieten. Zudem koordinieren sie die zukünftige Einbindung weiterer deutscher Großversuchseinrichtungen, die Interesse haben, sich an einer weltweit führenden Großforschungseinrichtung im Bereich der marinen Erneuerbaren Energien zu beteiligen.

Das Team beginnt nun mit einer Vorbereitungsphase, in der die rechtlichen, veraltungstechnischen, wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Komponenten des europäischen Verbunds festgelegt werden, die für den gebündelten Betrieb der Großforschungseinrichtungen erforderlich sind. Für eine vollständige Partnerschaft in einem ERIC steht die finale Genehmigung seitens politischer Akteurinnen und Akteure auf Bundesebene noch aus, aber das FZK bringt sich mit großer Unterstützung des Landes Niedersachsen und der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) bereits in der laufenden Vorbereitungsphase intensiv ein. Damit leistet das Forschungszentrum Küste einen wichtigen Beitrag dazu, dass Deutschland den Anschluss in dem sich momentan rasant entwickelnden Bereich der marinen Erneuerbaren Energien behält. Eine weitere Aktivität in dieser Richtung ist das vom BMWi mit rund 35 Millionen Euro geförderte Projekt marTech, in dessen Rahmen derzeit der Große Wellenkanal zu einer weltweit einzigartigen Großforschungsinfrastruktur umgebaut wird, die optimale Testmöglichkeiten, gerade für den Bereich der Meeresenergie durch Abbildung von Tideströmungen plus Meereswellen, bietet.

Nach einer erfolgreichen Antragsphase wurde MARINERG-i als eine von elf neuen Forschungsinfrastrukturen in die ESFRI-2021 Roadmap aufgenommen. Die europäische ESFRI (Europäisches Strategieforum für Forschungsinfrastrukturen)-Roadmap fördert die Umsetzung von bedeutenden Großforschungseinrichtungen für die nächsten zehn bis zwanzig Jahre. Die Roadmap soll die besten europäischen Wissenschaftseinrichtungen, basierend auf einem gründlichen Bewertungs- und Auswahlverfahren, enthalten. Die aktuelle Roadmap wurde im September 2021 formal genehmigt und im Dezember 2021 offiziell bekanntgegeben.

Siehe auch Klimaschaubeitrag zur Gezeitenenergie:

+++

Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie:

Wie DNA in archäologischen Sedimenten über Tausende von Jahren erhalten blieb

Nur wenig war bisher darüber bekannt, wie DNA über lange Zeiträume in Sedimenten überdauert. Ein internationales Team von Forschenden des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und anderer Einrichtungen in Deutschland, Australien, Portugal und Russland zeigt, dass alte menschliche und tierische DNA in kleinen „Hot Spots“ konzentriert ist, insbesondere in mikroskopisch kleinen Knochen- und Kotpartikeln. Durch die Entnahme von Mikroproben solcher Partikel können beträchtliche Mengen alter DNA von Menschen, zum Beispiel von Neandertalern und anderen Arten, gewonnen und in mikroskopischem Maßstab mit archäologischen und ökologischen Daten abgeglichen werden.

Sedimente, in denen archäologische Funde eingebettet sind, wurden von den meisten Archäologen lange Zeit als unwichtige Nebenprodukte von Ausgrabungen betrachtet. In den letzten Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass Sedimente uralte Biomoleküle, einschließlich DNA, enthalten können. „Die Gewinnung alter menschlicher und tierischer DNA aus Sedimenten bietet aufregende neue Möglichkeiten, die Besiedlungsgeschichte von Menschen und anderen Organismen an Orten zu untersuchen, an denen Skelettüberreste kaum oder gar nicht vorhanden sind“, sagt Matthias Meyer, Letztautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.

Um die Ursprünge der Sediment-DNA zu untersuchen, haben die Max-Planck-Forschenden zusammen mit einer internationalen Gruppe von Geoarchäologen – Archäologen, die geologische Techniken anwenden, um die Entstehung von Sedimenten und archäologischen Fundstätten zu rekonstruieren – auf mikroskopischer Ebene untersucht, wie und wo DNA im Sediment erhalten bleibt. Dazu verwendeten sie Sedimentblöcke, die sie zuvor aus archäologischen Stätten entnommen und in kunststoffähnlichem Harz (Polyester) getränkt hatten. Die ausgehärteten Blöcke wurden ins Labor gebracht und für mikroskopische und genetische Analysen in Scheiben geschnitten.

Den Forschenden gelang es, DNA aus einer Sammlung von Sedimentblöcken zu extrahieren, die in den letzten vier Jahrzehnten an Ausgrabungsstätten in Afrika, Asien, Europa und Nordamerika entnommen worden waren. „Dass diese Blöcke trotz der oft jahrzehntelangen Lagerung in Plastik eine hervorragende Quelle für alte DNA sind, einschließlich der von Homininen, eröffnet den Zugang zu einem riesigen, bisher ungenutzten Reservoir an genetischen Informationen“, sagt Mike Morley von der Flinders University in Australien, einer der leitenden Geoarchäologen der Studie. „Die Studie eröffnet eine neue Ära der Erforschung alter DNA. In Laboren gelagerte Proben können nun erneut untersucht werden. Auch die Analyse archäologischer Fundstätten, die längst wieder verfüllt wurden, ist nun möglich, was gerade auch in Hinblick auf eingeschränkte Reisemöglichkeiten und die Unzugänglichkeit archäologischer Fundstätten in einer von Pandemien geprägten Welt besonders wichtig ist.“

Fülle von Mikroresten in der Sedimentmatrix

Die Forschenden verwendeten Sedimentblöcke aus der Denisova-Höhle, einer Stätte im Altai-Gebirge in Südzentral-Sibirien, wo alte DNA von Neandertalern, Denisovanern und modernen Menschen gefunden wurde, und konnten belegen, dass kleine organische Partikel mehr DNA liefern als zufällig entnommene Sedimentproben. „Unsere Studie zeigt deutlich, dass die hohe Erfolgsrate bei der Gewinnung alter Säugetier-DNA aus den Sedimenten der Denisova-Höhle auf die Fülle von Mikroresten in der Sedimentmatrix zurückzuführen ist und nicht auf an Mineralkörnern angeheftete DNA aus Fäkalien, Körperflüssigkeiten oder sich zersetzendem Zellgewebe“, sagt Vera Aldeias, Co-Autorin der Studie und Forscherin an der University of Algarve in Portugal. „Diese Studie bringt uns einen großen Schritt weiter, wenn es darum geht zu verstehen, wo und unter welchen Bedingungen alte DNA in Sedimenten konserviert wird“, so Morley.

Der in der Studie beschriebene Ansatz ermöglicht eine genau lokalisierte Entnahme von Sedimentproben für DNA-Analysen und zeigt, dass alte DNA nicht gleichmäßig im Sediment verteilt ist und dass bestimmte Sedimentmerkmale die Erhaltung alter DNA eher begünstigen als andere. „Die direkte Zuordnung von DNA-Sequenzen zum archäologischen Mikrokontext ermöglicht es uns zu untersuchen, ob alte DNA zwischen verschiedenen Sedimentschichten ‚gewandert‘ ist“, sagt Susan Mentzer, Forscherin am Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment in Frankfurt am Main.

Erstautor Diyendo Massilani vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie ist es gelungen, aus nur wenigen Milligramm Sediment erhebliche Mengen an Neandertaler-DNA zu gewinnen. So konnte er das Geschlecht der Individuen bestimmen, die in der Höhle ihre DNA hinterlassen hatten, und belegen, dass sie zu einer Population gehörten, die mit einem Neandertaler verwandt war, dessen Genom zuvor aus einem in der Höhle entdeckten Knochenfragment rekonstruiert worden war. „Die in diesen kleinen Proben von in Plastik eingebettetem Sediment enthaltene Neandertaler-DNA war viel konzentrierter als das, was wir normalerweise in losem Sediment finden“, sagt Massilani. „Mithilfe dieser Technologie wird es zukünftig gelingen, die DNA vieler verschiedener vergangener Menschen aus nur einem kleinen Würfel verfestigten Sediments zu gewinnen. Es ist amüsant sich vorzustellen, dass dies vermutlich nur möglich ist, weil unsere Vorfahren die Höhle vor Zehntausenden von Jahren auch als Toilette benutzt haben.“

Paper: Diyendo Massilani et al.: Microstratigraphic preservation of ancient faunal and hominin DNA in Pleistocene cave sediments
PNAS, 27 December 2021, https://doi.org/10.1073/pnas.2113666118