Palynology: The Scientific Study of Pollen and Spores

Palynology är den vetenskapliga studien av pollen och sporer, de praktiskt taget oförstörbara, mikroskopiska, men lätt identifierbara växtdelarna som finns på arkeologiska platser och intilliggande jordar och vattendrag. Dessa små organiska material används oftast för att identifiera tidigare miljöförhållanden (kallas paleo-miljö rekonstruktion) och spåra klimatförändringar under en tidsperiod som sträcker sig från säsonger till årtusenden.

Moderna palynologiska studier inkluderar ofta alla mikrofossiler som består av mycket resistent organiskt material som kallas sporopollenin, som produceras av blommande växter och andra biogeniska organismer. Vissa palynologer kombinerar också studien med organismer som faller inom samma storleksintervall kiselalger och mikro foraminifera; men för det mesta fokuserar palynologi på det pulverformiga pollen som flyter i luften under vår världs blomstrande årstider.

Ordet palynologi kommer från det grekiska ordet "palunein" som betyder att spruta eller sprida, och det latinska "pollen" som betyder mjöl eller damm. Pollenkorn produceras av fröväxter (Spermatophytes); sporer produceras av

Palynologi som vetenskap är lite över 100 år gammal, banbrytande av arbetet av den svenska geologen Lennart von Post, som i en konferensen 1916 producerade de första pollendiagrammen från torvavlagringar för att rekonstruera klimatet i Västeuropa efter glaciärerna hade gått tillbaka. Pollenkorn identifierades först först efter Robert Hooke uppfann det sammansatta mikroskopet på 1600-talet.

Palynologi tillåter forskare att rekonstruera vegetationens historia genom tid och tidigare klimatförhållanden eftersom, under blommande säsonger, pollen och sporer från lokal och regional vegetation blåses genom en miljö och deponeras över landskap. Pollenkorn skapas av växter i de flesta ekologiska miljöer, på alla breddegrader från polerna till ekvatorn. Olika växter har olika blommande säsonger, så på många platser deponeras de under stora delar av året.

Pollens och sporer är välbevarade i vattniga miljöer och kan lätt identifieras i familjen, släktet och i vissa fall artnivå, baserat på deras storlek och form. Pollenkorn är släta, blanka, retikulerade och strippade; de är sfäriska, förlängda och förlängda; de kommer i enkelkorn men också i klumpar av två, tre, fyra och mer. De har en häpnadsväckande mångfald, och ett antal nycklar till pollenformer har publicerats under det senaste århundradet som gör fascinerande läsning.

Den första förekomsten av sporer på vår planet kommer från sedimentärt berg daterat till mitten avordoviciummellan 460-470 miljoner år sedan; och utsäde växter med pollen utvecklades ungefär 320-300 mya under Kolperiod.

Pollen och sporer deponeras överallt i miljön under året, men palynologer är mest intresserade av när de hamnar i vattendrag - sjöar, flodmynningar, myror - eftersom sedimentära sekvenser i marina miljöer är mer kontinuerliga än de i marken miljö. I markmiljöer störs sannolikt pollen- och spordepositioner av djur- och människoliv, men i sjöar fångas de i tunna skiktade lager på botten, mestadels ostörda av växter och djurliv.

Palynologer säger sedimentkärna verktyg i sjöavlagringar, och sedan observerar, identifierar och räknar de pollen i jorden som fostrats upp i dessa kärnor med hjälp av ett optiskt mikroskop med mellan 400-1000x förstoring. Forskare måste identifiera minst 200-300 pollenkorn per taxa för att exakt bestämma koncentrationen och procentsatserna för särskilda taxor för växter. Efter att de har identifierat alla taxor av pollen som når den gränsen, plottar de procenttalet för de olika taxorna på en pollen diagram, en visuell representation av procentandelarna av växter i varje lager av en given sedimentkärna som först användes av von Post. Det diagrammet ger en bild av polleninmatningsförändringar genom tiden.

Vid Von Posts första presentation av pollendiagram frågade en av hans kollegor hur han med säkerhet visste att vissa av pollen skapades inte av avlägsna skogar, en fråga som lösas idag av en uppsättning sofistikerade modeller. Pollenkorn som produceras vid högre höjder är mer benägna att transporteras av vinden längre avstånd än planter närmare marken. Som ett resultat har forskare insett potentialen för en överrepresentation av arter som tallar, baserat på hur effektiv anläggningen är att få sitt pollen att distribueras.

Sedan von Posts dag har forskare modellerat hur pollen sprids från toppen av skogens tak, avlagras på en sjöyta och blandas där innan den slutliga ansamlingen som sediment i sjön botten. Antagandena är att pollen som samlas i en sjö kommer från träd på alla sidor, och att vinden blåser från olika riktningar under den långa säsongen av pollenproduktion. Emellertid är närliggande träd mycket starkare representerade av pollen än träd längre bort, i en känd storlek.

Dessutom visar det sig att olika storlekar av vatten resulterar i olika diagram. Mycket stora sjöar domineras av regional pollen och större sjöar är användbara för att registrera regional vegetation och klimat. Mindre sjöar domineras emellertid av lokala pollenser - så om du har två eller tre små sjöar i en region, kan de ha olika pollen diagram, eftersom deras mikro-ekosystem skiljer sig från ett annan. Forskare kan använda studier från ett stort antal små sjöar för att ge dem inblick i lokala variationer. Dessutom kan mindre sjöar användas för att övervaka lokala förändringar, till exempel en ökning av ragweed pollen förknippade med den europeisk-amerikanska bosättningen, och effekterna av avrinning, erosion, väder och jord utveckling.

Pollen är en av flera typer av växtrester som har hämtats från arkeologiska platser, antingen klamrar fast vid insidan av krukor, på kanterna av stenverktyg eller inom arkeologiska drag till exempel förvaringsgrop eller vardagsgolv.

Pollen från en arkeologisk plats antas återspegla vad folk åt eller växte, eller brukade bygga sina hem eller utfodra sina djur, förutom lokala klimatförändringar. Kombinationen av pollen från en arkeologisk plats och en närliggande sjö ger djup och rikedom av den paleo-miljörekonstruktionen. Forskare inom båda områdena kan vinna genom att arbeta tillsammans.

Två starkt rekommenderade källor för pollenforskning är Owen Davis Palynology-sida vid University of Arizona, och det för University College of London.

• _{Davis MP. 2000. Palynologi efter Y2K - Förstå källområdet för pollen i sediment.Årlig översyn av Earth and Planetetary Science 28:1-18.}
• _{de Vernal A. 2013. Palynologi (pollen, sporer, etc.). I: Harff J, Meschede M, Petersen S och Thiede J, redaktörer. Encyclopedia of Marine Geosciences. Dordrecht: Springer Nederländerna. s 1-10.}
• _{Fries M. 1967. Lennart von Posts pollendiagramserie från 1916. Granskning av Palaeobotany and Palynology 4(1):9-13.}
• _{Holt KA och Bennett KD. 2014. Principer och metoder för automatiserad palynologi.Ny fytolog 203(3):735-742.}
• _{Linstädter J, Kehl M, Broich M och López-Sáez JA. 2016. Kronostratigrafi, platsbildningsförfaranden och pollenregistrering av Ifri n'Etsedda, NE Marocko. Quaternary International 410, del A: 6-29.}
• _{Manten AA. 1967. Lennart Von Post och grunden för modern palynologi. Granskning av Palaeobotany and Palynology 1(1–4):11-22.}
• _{Sadori L, Mazzini I, Pepe C, Goiran J-P, Pleuger E, Ruscito V, Salomon F och Vittori C. 2016. Palynologi och ostrakodologi vid den romerska hamnen i forntida Ostia (Rom, Italien).Holocen 26(9):1502-1512.}
• _{Walker JW och Doyle JA. 1975. The Bases of Angiosperm Phylogeny: Palynology. Annals of the Missouri Botanical Garden 62(3):664-723.}
• _{Willard DA, Bernhardt CE, Hupp CR och Newell WN. 2015. Kust- och våtmarkens ekosystem i Chesapeake Bay vattendel: Tillämpa palynologi för att förstå effekterna av förändrat klimat, havsnivå och markanvändning. Fältguider 40:281-308.}
• _{Wiltshire PEJ. 2016. Protokoll för rättsmedicinsk palynologi. palynology 40(1):4-24.}