Palaeoamgylcheddol

Samplu Palaeoamgylcheddol

Mae gwybodaeth am natur, amseriad a chyfraddau newid amgylcheddol yn y gorffennol yn cynnig persbectif hirdymor gwerthfawr ar gyfer deall effeithiau newid yn yr hinsawdd 'nawr ac yn y dyfodol. Mae dadansoddiadau ffisegol, cemegol a biolegol o archifau gwaddodol yn ein helpu i lunio darlun o'r amrywiad hinsoddol rhanbarthol a'r newid amgylcheddol lleol, fel ei gilydd. Mae prosiect CHERISH yn canolbwyntio ar ddilyniannau gwaddodion sydd â'r potensial i ddarparu cofnodion o stormydd yn y gorffennol, gan ymestyn yn ôl dros filoedd o flynyddoedd, er enghraifft mewn corsydd mawn arfordirol, morlynnoedd â rhwystr cefn a systemau twyni.

Casglu tywod ar ben mawn yn Ynyslas, Ceredigion.Casglu tywod ar ben mawn yn Ynyslas, Ceredigion.

Samplu maes (corsydd mawn a morlynnoedd): Bydd creiddiau'n cael eu casglu o gorsydd mawn arfordirol, a allai fod yn agored i ddylanwad y môr o ganlyniad i ewyn môr a dyddodiad gronynnau tywod a silt a chwythid gan y gwynt, a fyddai'n cynyddu yn ystod cyfnodau stormus. Yn dilyn arolwg cychwynnol, bydd creiddiau'n cael eu casglu o'r pwynt dyfnaf er mwyn codi'r cofnod cliriaf posibl. Bydd gwaith samplu pellach yn cael ei wneud ar hyd trawslun i gyfeiriad y môr. Bydd creiddiau hefyd yn cael eu casglu o forlynnoedd â rhwystr cefn, lle mae'n bosibl y bydd yna dystiolaeth yn stratigraffeg y gwaddodion fod deunyddiau traeth wedi cael eu golchi drosodd a bod y môr wedi llifo i mewn yn ystod stormydd.

Samplu maes (twyni): Lle bo hynny'n ofynnol, bydd arolygon â radar treiddio daear (GPR) yn cael eu cynnal ar drawsluniau ar hyd system twyni, a hynny er mwyn nodi stratigraffeg y gwaddodion sylfaenol, ynghyd â safleoedd samplu addas, er enghraifft y rheiny sy'n datgelu tystiolaeth o nifer o gamau yng ngweithgarwch y twyni. Oherwydd y gall twyni unigol fod yn sawl metr o drwch, yn y cafnau rhwng cribau'r twyni y ceir y cyfle gorau i godi dilyniannau o'r fath.

Defnyddir tair prif dechneg digreiddio i godi gwaddodion ar gyfer gwaith ymchwil palaeoamgylcheddol CHERISH:

Rwsia
Mae digreiddiwr Rwsia yn ddelfrydol ar gyfer samplu mawn a chlai meddal, organig. Nid yw'n addas ar gyfer gwaddodion tywodlyd, mwy bras. Caiff siambr y craidd, sy'n siâp hanner cylch ac fel arfer yn 50 cm neu 100 cm o hyd, ac sy'n cylchdroi o amgylch plât gwastad, ei wthio â llaw i mewn i'r gwaddod hyd at y dyfnder gofynnol. Yna, caiff y samplwr ei gylchdroi trwy 180 gradd er mwyn torri'r sampl. Trosglwyddir y samplau craidd i lander plastig. Caiff samplau o ddyfnderoedd dilynol eu codi trwy ychwanegu rhodenni digreiddio.

 Mae Corer Rwsia yn ddelfrydol ar gyfer samplu mawn a chlai meddal organig

Livingstone
Defnyddir digreiddiwr Livingstone mewn morlynnoedd a llynnoedd bas. Mae'n hanfodol bod yna lwyfan digreiddio sydd wedi'i angori'n ddiogel, a defnyddir tiwb casin i lywio'r digreiddiwr i lawr yr un twll ar gyfer pob ymgais. Mae digreiddiwr Livingstone yn cael ei weithredu gan biston, ac fel arfer mae ganddo faril 100 cm o hyd ar gyfer y craidd. Mae'r piston wedi'i osod ar waelod baril y craidd, a chaiff y digreiddiwr ei wthio i'r dyfnder priodol gan ddefnyddio rhodenni estyn metel. Caiff y piston ei glymu ar ôl cyrraedd y dyfnder samplu, a chaiff y digreiddiwr ei wthio i mewn hyd at y dyfnder gofynnol heibio i'r piston, a fydd yn diweddu ym mhen uchaf baril y craidd. Wrth i'r digreiddiwr gael ei dynnu'n ôl i'r platfform, bydd y piston yn cadw'r sampl gwaddod ym maril y craidd. Caiff y samplau craidd eu hallwthio i mewn i ddarn o lander, a hynny naill ai â llaw neu gan ddefnyddio wins llaw. Gall y samplau gwaddod gael eu cywasgu rhywfaint yn ystod y broses hon.

 Defnyddir craidd Livingstone i lagwnau bas a llynnoedd craidd

Taro
Mae digreiddiwr taro yn addas ar gyfer safleoedd sychach, cywasgedig, lle y mae'n amhosibl casglu creiddiau â llaw. Gellir ei ddefnyddio i godi deunyddiau mwy bras, anghyfunol, a gall dreiddio trwy raean a chobls. Defnyddir y system hon i gasglu dilyniannau craidd o leoliadau rhwng twyni. Yn y bôn, dril niwmatig yw'r digreiddiwr taro, sydd â baril ar gyfer y craidd wedi'i hatodi. Gellir codi creiddiau hyd at ddyfnder o tua 5 metr mewn darnau 1 metr o hyd. Defnyddir baril agored er mwyn is-samplu yn y maes, neu faril gaeedig, wedi'i leinio, er mwyn cludo'r sampl cyfan i'r labordy.

Mae craiddwr taro yn addas ar gyfer safleoedd sychwr, sydd wedi'u heffeithio, sy'n amhosibl craidd yn llaw

Dadansoddi yn y Labordy

Sganiwr Craidd XRFSganiwr Craidd XRF

Caiff pob craidd gwaddod ei lapio mewn plastig a'i gadw mewn storfa oer ym Mhrifysgol Aberystwyth. Ar gyfer y samplau Livingstone a'r samplau taro, caiff y creiddiau eu rhannu'n ddwy, un hanner ar gyfer yr archif, ar llall ar gyfer gwneud gwaith arno. Llunio disgrifiad cychwynnol o'r craidd (ICD) yw cam cyntaf y gwaith dadansoddi, sy'n cynnwys disgrifiad gweledol o'r unedau stratigraffig, ynghyd ag asesiad cychwynnol o'u cydrannau organig ac anorganig trwy gynnal archwiliad microsgopig o sleidiau a baratowyd o'r deunydd crai.

Cyn cynnal unrhyw waith samplu dinistriol, caiff pob craidd ei sganio gan ddefnyddio sganiwr creiddiau Fflwroleuedd Pelydr X (XRF) Itrax®. Bydd delwedd optegol a radiograff X o bob darn o'r craidd yn cael eu cynhyrchu i gynorthwyo â'r gwaith o lunio disgrifiadau stratigraffig. Mae delweddau radiograffig yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer nodi newidiadau o ran dwysedd, a allai fod yn ganlyniad i waddodi haen fwynol (e.e. tywod, lludw folcanig) mewn dilyniant sy'n fwy organig yn gyffredinol. Mae'r sganiwr XRF yn cynhyrchu cofnod geocemegol cydraniad uchel yn yr ystod rhwng alwminiwm (Al) ac wraniwm (U), gan fesur bob 200 micron (1/5 o filimetr) fel arfer. Mae rhagor o wybodaeth am y defnydd o sganio XRF ym maes palaeolimnoleg i'w gweld yn Davies et al (2015). Bydd amrywiaeth o ddadansoddiadau palaeoamgylcheddol yn cael eu cynnal ar samplau craidd, gyda'r union gyfuniad yn dibynnu ar gyd-destun a blaenoriaethau'r safle unigol, ond gallent gynnwys y canlynol:

Nodweddion ffisegol

Mae nodweddion ffisegol gwaddodion o lynnoedd, llaid a chorsydd mawn yn cynnwys gwybodaeth werthfawr am natur a ffynhonnell y gwaddodion, yn ogystal â'r amgylchedd dyddodi y maent yn cronni ynddo. Mae amrywiaeth eang o dechnegau labordy ar gael i fesur a dosbarthu dyddodion gwaddodol. Er enghraifft, gellir mesur cynnwys organig gwaddodion gan ddefnyddio techneg o'r enw 'colli wrth danio', sy'n golygu pwyso samplau o waddodion swmp, yna llosgi'r mater organig i ffwrdd mewn ffwrnais ac ailbwyso'r sampl.

Mae maint y gronynnau mwynol sy'n ffurfio'r gydran anorganig yn nodwedd ddiagnostig bwysig wrth bennu ffynhonnell y gwaddodion a'r modd y cawsant eu dyddodi, a gellir mesur hyn yn gywir gan ddefnyddio dadansoddiad diffreithiant laser. Yn gyffredinol, po fwyaf yw maint y gronynnau, mwyaf o egni sy'n ofynnol i'w cludo, a gallai unrhyw newidiadau o ran maint y gronynnau fod yn arwydd o newid o ran y ffynhonnell ddyddodi neu'r dull dyddodi. Gallai haenau tenau o siltiau neu dywod yn y gwaddod mewn morlyn arfordirol neu wlyptir nodi bod deunydd wedi cael ei olchi i mewn i'r safle neu ei chwythu i mewn yn ystod tywydd garw. Gall trwch cymharol haenau o'r fath ddarparu gwybodaeth am ffynhonnell y deunydd a dwyster neu hyd digwyddiad, tra bo modd llunio casgliad am amlder digwyddiadau trwy gyfrif nifer yr haenau dyddodol.

Dangosyddion cemegol

Gellir cynnal asesiad cyflym o gyfansoddiad cemegol creiddiau gwaddod gan ddefnyddio'r sganiwr creiddiau XRF Itrax. Gall proffiliau cydraniad uchel o elfennau tebyg i ditaniwm a silica ganfod lleoliad a natur haenau o fwynau mewn creiddiau gwaddod. Gellir mesur elfennau sy'n gysylltiedig ag amodau morol neu ewyn môr (fel yr halogen, bromin), a'u defnyddio i nodi cyfnodau o stormydd cynyddol yn ein cofnodion am y creiddiau. Mae data Itrax, ynghyd â radiograffau X o'r creiddiau, yn darparu gwybodaeth am y rhannau o'r creiddiau y dylid eu targedu ar gyfer dadansoddiad manylach. Bydd dadansoddiad geocemegol pellach o elfennau hybrin yn cael eu cynnal ar is-samplau o greiddiau dethol gan ddefnyddio Sbectrometreg Màs Plasma Anwythol Gypledig Abladiad Laser (LA-ICP-MS).

Dangosyddion biolegol

Diatomau
Diatomau Algâu ungellog, microsgopig (0.02 mm i 0.5 mm) yw diatomau, sy'n byw ym mhob corff dŵr – croyw, lled hallt neu forol. Mae ganddynt gellfur caled wedi'i wneud o silica. Mae diatomau yn rhan hanfodol o weoedd bwydydd dyfrol gan eu bod yn cael eu bwyta gan sŵoplancton, pryfed, pysgod, a hyd yn oed forfilod. Credir bod yna filoedd o rywogaethau gwahanol o ddiatomau, ac, yn debyg i blanhigion uwch, mae gan lawer ohonynt oddefedd ecolegol cul, diffiniedig. Mae gan ddiatomau gylchred bywyd fer, sy'n para diwrnodau neu wythnosau ac sy'n golygu eu bod yn ymateb yn gyflym ac yn uniongyrchol i newid amgylcheddol. Mae rhai ffurfiau yn nofio'n rhydd ac yn bodoli'n unigol ym mhlancton pyllau dŵr, llynnoedd a moroedd, neu'n cyfuno i ffurfio cadwyni hir; tra bo rhai eraill yn glynu wrth arwynebau creigiau, swbstradau mwd neu lystyfiant dyfrol.

Mae cellfur silica caled y diatomau yn cynnwys dwy falf sy'n ffitio i'w gilydd mewn modd tebyg i dun tabledi. Defnyddir yr amrywiadau o ran morffoleg ac addurniad y cellfur silica i wahaniaethu rhwng y rhywogaethau gwahanol. Mae’r cellfur silica yn gallu gwrthsefyll pydru yn dda iawn, ac yn aml caiff ei gadw'n dda mewn gwaddodion. Mae diatomau yn ddangosyddion arbennig o dda ar gyfer newidiadau o ran halwynedd dŵr, a gellir eu defnyddio i nodi ardaloedd trawsnewid rhwng amgylcheddau morol, amgylcheddau lled hallt ac amgylcheddau dŵr croyw.


Delwedd Diatomau electronig sganio microsgop (SEM) Delwedd Diatomau electronig sganio microsgop (SEM)

Paill
Efallai mai dadansoddi paill yw'r dechneg palaeoamgylcheddol fwyaf adnabyddus a ddefnyddir yn helaeth. Yn y bôn, caiff y dechneg hon ei defnyddio i archwilio ac ail-greu hanes llystyfiant a newidiadau a berid gan newid amgylcheddol naturiol a newid amgylcheddol a achosid gan bobl. Caiff sborau paill, sy'n cynnwys gametau gwrywaidd planhigion, eu trosglwyddo gan geryntau gwynt, pryfed, adar ac anifeiliaid i ran fenywaidd y blodyn i'w ffrwythloni. Yn gyffredinol, cynhyrchir llawer iawn o sborau paill er mwyn cynyddu'r tebygolrwydd o beillio, a gall y sborau hyn gael eu cario dros ardaloedd eang, gan lanio ar arwynebau priddoedd, corsydd a llynnoedd. Mae'r sborau pitw hyn, sydd fel arfer rhwng 0.02 a 0.08 mm o ran maint, yn gwrthsefyll pydru diolch i'w haen allanol gwyraidd, o'r enw sboropolenin y mae ei strwythur cemegol yn bur anhysbys o hyd. Defnyddir nodweddion adeileddol a morffolegol ar wyneb y gronynnau i adnabod y planhigyn gwreiddiol, a gellir nodi'r teulu neu'r genws trwy hynny.

Yn y gwaddodion mewn corsydd mawn, llynnoedd a phyllau dŵr y mae paill yn cadw orau, gan fod yr amodau anaerobig yn cyfyngu ar ymosodiad gan ficrobau, y graddau dysychu ac aflonyddwch gan weithgarwch biolegol. Caiff samplau a gymerwyd o greiddiau gwaddod a dynnwyd o'r amgylcheddau hyn eu trin â chyfuniad o asidau cryf iawn a chyfryngau ocsidio er mwyn gwaredu detritws minerogenig ac organig. Yna, caiff y gronynnau unigol eu staenio i wella manylion eu harwyneb, cyn cael eu cyfrif o dan ficrosgop golau.

Mae cynhyrchiad paill, ynghyd â'i ffynhonnell, yn ogystal â'r modd y caiff ei wasgaru, ei ddyddodi a'i gadw, yn ffactorau pwysig, cymhleth y mae angen eu hystyried wrth ddehongli newidiadau o ran canran y paill mewn dilyniannau gwaddodion. Fodd bynnag, mae'r gwaith o ddadansoddi paill yn cynnig ffordd ddibynadwy o ail-greu newidiadau yn y llystyfiant ar raddfeydd lleol neu ranbarthol, newidiadau dros amser, newidiadau mawr o ran yr hinsawdd, yn ogystal â dylanwad gweithgarwch dynol ar y dirwedd.

Ostracodau
Cramenogion bach deuglawr yw ostracodau, sy'n amrywio o ran maint o 0.2 i 2 mm o hyd, ac sydd wedi byw ar y Ddaear ers bron 500 miliwn o flynyddoedd, gan oroesi pum digwyddiad difodiant enfawr. Maent yn bodoli yn y rhan fwyaf o gynefinoedd dyfrol, o gynefinoedd morol i ddŵr croyw, a cheir hyd iddynt yn y dyfroedd trofannol cynnes yn ogystal â'r Rhanbarthau Pegynol oer. Mae eu cragen wedi'i wneud o galsiwm carbonad; defnyddir maint, siâp a morffoleg y gragen i wahaniaethu rhwng rhywogaethau gwahanol. Pan gânt eu cadw mewn gwaddodion, gall ostracodau fod yn ddangosyddion hynod o ddefnyddiol ar gyfer newidiadau yn nhymheredd, halwynedd a dyfnder dŵr, a hyd yn oed ansawdd y dŵr. Fe'u hastudiwyd mewn morlynnoedd arfordirol er mwyn ail-greu newidiadau o ran yr halwynedd ac effeithiau stormydd yn y gorffennol.

Fforaminiffera
Mae fforaminiffera yn organebau ungellog, sydd â chorff meddal wedi'i amgáu mewn cragen o galsit neu aragonit. Mae eu maint yn amrywio o tua 0.4 mm i tua 100 mm, ac er bod yn well gan fwyafrif y rhywogaethau amgylcheddau morol neu led hallt, mae nifer bach ohonynt wedi addasu i fywyd mewn dŵr croyw. Manteisiwyd ar eu cysylltiad â chynefinoedd morol i ymchwilio i newidiadau o ran lefelau'r môr yn y gorffennol dros amrywiaeth o gyfnodau.