Die rund 23000 Jahre alten Fußspuren von White Sands lassen sich jetzt mit raschen Umweltveränderungen während der Eiszeit verbinden. Eine neue Untersuchung kombiniert die menschlichen Spuren mit Pflanzenresten und chemischen Signalen aus den zugehörigen Ablagerungen. Dadurch entsteht ein genaueres Bild der damaligen Lebensbedingungen. Manche Veränderungen liefen offenbar schnell genug ab, um für die dort lebenden Menschen unmittelbar bedeutsam zu sein.
Heute ist White Sands in New Mexico vor allem für seine hellen Gipsdünen bekannt. Die Fußspuren, um die es in der neuen Untersuchung geht, entstanden jedoch nicht einfach im heutigen Dünensand. Menschen hinterließen sie auf feuchten Flächen einer früheren Seenlandschaft. Der damalige Lake Otero und sein Umfeld bildeten einen Lebensraum, dessen Wasserstände und Vegetation sich wiederholt veränderten. Neben menschlichen Abdrücken blieben dort auch Spuren großer Tiere wie Mammuts und Riesenfaultiere erhalten. Das gemeinsame Archiv erweitert den Blick auf den damaligen Lebensraum. Es bedeutet allerdings nicht, dass jeder benachbarte Abdruck zur selben Stunde entstand oder dass damit bereits eine konkrete Begegnung zwischen Mensch und Tier bewiesen wäre. Genau dieser Wechsel machte es möglich, dass aufeinanderfolgende Oberflächen unter neuen Sedimenten verschwanden und erhalten blieben. Für Geologen sind solche Schichten eine zeitliche Abfolge, für Archäologen bewahren einzelne Flächen unmittelbare Spuren menschlicher Anwesenheit. Beides lässt sich miteinander verbinden, wenn die Ablagerungen ausreichend genau datiert werden. Ein Abdruck dokumentiert dann nicht nur, dass jemand einen bestimmten Ort betreten hat. Seine Position innerhalb der Schichtenfolge ordnet diesen Moment zugleich in eine Landschaftsgeschichte ein. Der Weg vom einzelnen Fußabdruck zu den damaligen Umweltbedingungen führt daher durch das Material oberhalb, unterhalb und neben der eigentlichen Spur.
Die frühe menschliche Anwesenheit in White Sands wird schon länger untersucht. Gegenstand der neuen Arbeit ist vor allem, welche Veränderungen diese Menschen in ihrer Umgebung erleben konnten. Diese Frage verlangt eine feinere zeitliche Auflösung als die bloße Zuordnung zur letzten Eiszeit. Ein Zeitraum von mehreren Jahrtausenden kann für einen geologischen Vergleich eng erscheinen, für die Rekonstruktion eines menschlichen Lebens aber sehr weit sein. Daher müssen Pflanzenreste, chemische Messwerte und Datierungen möglichst genau derselben Abfolge zugeordnet werden. Andernfalls könnte ein scheinbar rascher Wandel in Wirklichkeit mehrere getrennte Ereignisse zusammenfassen. Umgekehrt würden zu grobe Zeitabschnitte kurze, aber folgenreiche Veränderungen verdecken. Die Forscher behandeln die Fundstelle deshalb als gekoppeltes Archiv von Landschaft und menschlicher Anwesenheit. Der besondere Wert liegt nicht darin, aus den Abdrücken selbst das Wetter abzulesen. Er liegt darin, ihre zeitliche Stellung mit unabhängigen Informationen aus dem umgebenden Sediment zu verknüpfen.
Die Untersuchung der Umweltgeschichte während des letzten Kältemaximums ordnet die betrachtete Abfolge in einen Zeitraum von ungefähr 23500 bis 21700 Jahren vor heute ein. Innerhalb dieser Geschichte zeichnen sich rasche Veränderungen der Vegetation ab. Ein Wechsel von Kiefernwald zu stärker von Pinyon-Kiefern und Wacholder geprägter Vegetation vollzog sich demnach innerhalb von etwa einem Jahrhundert. Das ist etwas anderes als die Aussage, die gesamte damalige Landschaft sei in hundert Jahren zur heutigen Wüste geworden. Die langfristige Entwicklung umfasste weitere Veränderungen von Wald, offener Vegetation und Wasserflächen. Gerade die Trennung dieser Zeitskalen macht den Befund wichtig. Ein langsamer Gesamttrend kann durch kurze Phasen beschleunigten Wandels unterbrochen sein. Für Menschen, die an einem See lebten oder seine Umgebung nutzten, konnten solche Phasen andere Wege, andere Wasserstellen und veränderte Lebensräume bedeuten. Welche konkrete Entscheidung ein einzelner Spurenverursacher traf, lässt sich daraus allerdings nicht rekonstruieren.
Für die zeitliche Einordnung isolierte das Team aus einzelnen Proben bis zu ungefähr 75000 Pollenkörner. Die Beschreibung der University of Arizona hebt hervor, dass die Kombination der Datierungen Veränderungen auf einer Zeitskala von etwa fünfzig Jahren erfassbar macht. Pollen erfüllt dabei zwei Aufgaben. Seine Merkmale geben Hinweise auf die Pflanzen, aus denen er stammt, und sein organisches Material kann zur Altersbestimmung beitragen. Dafür müssen die winzigen Bestandteile sorgfältig aus einer wesentlich größeren Menge anderen Sedimentmaterials herausgetrennt werden. Eine hohe Zahl isolierter Körner ist deshalb nicht einfach eine eindrucksvolle Statistik, sondern Teil der praktischen Probengewinnung. Die resultierende zeitliche Auflösung bedeutet dennoch nicht, dass jeder Fußabdruck auf ein bestimmtes Kalenderjahr datiert wäre. Datierungen besitzen Unsicherheiten, und zwischen einzelnen Messpunkten wird die Schichtenfolge zeitlich eingeordnet. Die Stärke liegt in der wesentlich engeren Verknüpfung aufeinanderfolgender Umweltzustände.
Neben Pollen untersuchten die Forscher Blattwachse, die als organische Moleküle im Sediment erhalten bleiben können. Von Interesse war insbesondere die Zusammensetzung ihrer Wasserstoffisotope. Solche chemischen Signale liefern indirekte Informationen über die Bedingungen, unter denen Pflanzen wuchsen. Sie sind jedoch kein einfaches Thermometer, das für jeden Horizont unmittelbar eine Lufttemperatur anzeigt. Wasserherkunft, Feuchtigkeitsverhältnisse und die beteiligte Vegetation müssen bei der Deutung zusammen betrachtet werden. Genau deshalb ist die Verbindung verschiedener Archive wichtig: Veränderungen in den Pflanzenresten und in den chemischen Signalen können eine gemeinsame Interpretation stützen oder auf offene Fragen hinweisen. Das grundlegende Vorgehen ähnelt der Verknüpfung unterschiedlicher Messgrößen in langfristigen Klimaarchiven aus Tropfsteinen, auch wenn dort anderes Material untersucht wird. Eine einzelne Messgröße kann mehrere Ursachen haben. Erst ihr Zusammenhang mit weiteren Befunden begrenzt die möglichen Erklärungen. In White Sands entsteht das Umweltbild daher nicht aus einer isolierten chemischen Kurve, sondern aus einer gemeinsam ausgewerteten Schichtenfolge.
Die Untersuchung beschreibt über ungefähr 1500 Jahre wiederholte Veränderungen des Sees und seiner Randbereiche. Solche Schwankungen verändern nicht nur die Lebensbedingungen, sondern auch die Chance, Spuren dauerhaft zu bewahren. Ein feuchter Boden muss zunächst einen Abdruck aufnehmen können. Anschließend muss die Oberfläche so überdeckt oder verändert werden, dass die Spur nicht einfach durch den nächsten Tritt oder eine spätere Strömung verschwindet. Daraus ergibt sich eine selektive Überlieferung: Erhaltene Spuren sind nicht zwangsläufig eine vollständige Aufzeichnung aller Aufenthalte. Besonders günstige Erhaltungsbedingungen können einzelne Zeitabschnitte deutlicher sichtbar machen als andere. Auch Lücken in der Abfolge beweisen deshalb nicht automatisch, dass zwischenzeitlich keine Menschen in der weiteren Umgebung lebten. Für die Rekonstruktion müssen die Ablagerungsbedingungen stets mitgedacht werden. Der langfristige Rückgang des Sees und die zunehmende Trockenheit gehören zu dieser Landschaftsgeschichte, doch die einzelnen Randflächen reagierten nicht notwendigerweise überall gleich. Die Fundstelle bewahrt konkrete Ausschnitte eines dynamischen Lebensraums und keine lückenlose Filmaufnahme seiner gesamten Vergangenheit.
Das hohe Alter der menschlichen Spuren hat wiederholt genaue Kontrollen ausgelöst. Ein grundlegendes Problem betrifft Material aus Gewässern: Wasserpflanzen können Kohlenstoff aufnehmen, der nicht dieselbe zeitliche Zusammensetzung besitzt wie der Kohlenstoff der damaligen Atmosphäre. Eine Datierung solcher Reste kann dadurch älter erscheinen, als das tatsächliche Wachstum der Pflanze erwarten ließe. Die Radiokarbonmethode ist deshalb nicht unabhängig von der Herkunft einer Probe zu beurteilen. Frühere Untersuchungen an White Sands nutzten unter anderem Pollen sowie zusätzliche Verfahren und Materialien, um die ursprünglichen Altersangaben zu überprüfen. Weitere Kontrollen mit organischem Material aus den Ablagerungen stützten ebenfalls eine menschliche Anwesenheit während des letzten Kältemaximums. Diese Vorgeschichte ist für die neue Umweltrekonstruktion wichtig, weil deren Aussage auf einer tragfähigen zeitlichen Grundlage beruht. Sie bedeutet aber nicht, dass jede Datierung exakt denselben Zahlenbereich liefern muss. Verschiedene Proben können unterschiedliche Horizonte betreffen. Entscheidend ist, ob ihre Ergebnisse mit der Schichtenfolge und den jeweiligen Unsicherheiten vereinbar sind.
Die zeitliche Einordnung verbindet menschliche Anwesenheit mit einem Lebensraum, der auch während einer insgesamt kalten Erdepoche rasche Veränderungen durchlief. Daraus lässt sich nicht unmittelbar ableiten, welche Werkzeuge die Menschen besaßen, ob dieselbe Gruppe ständig vor Ort blieb oder welchen Weg ihre Vorfahren nach Amerika genommen hatten. Ebenso wenig beweist eine zeitliche Übereinstimmung mit Veränderungen in grönländischen Eisarchiven bereits den genauen Mechanismus einer Fernwirkung. Die neue Arbeit macht solche Zusammenhänge untersuchbar, löst sie aber nicht vollständig auf. Für die Bedeutung des Fundorts genügt bereits die belastbare Verbindung von Anwesenheit und Umweltgeschichte. Sie zeigt, dass die frühesten bislang belegten Nutzer dieser Landschaft nicht in einer über Jahrtausende unveränderten Kulisse unterwegs waren. Zugleich ist die damalige natürliche Klimadynamik kein Beleg dafür, dass heutige Veränderungen dieselben Ursachen oder denselben Verlauf besitzen. White Sands eröffnet vielmehr einen konkreten historischen Zugang zur Frage, wie schnell sich Lebensräume verändern konnten und welche menschlichen Spuren innerhalb dieser Wechsel erhalten geblieben sind.
Science Advances, Humans experienced abrupt environmental changes at White Sands during the Last Glacial Maximum; doi:10.1126/sciadv.aeh0707