Die "Mayborn-Methode" ist eine Reihe von Techniken, bei denen Papier-Harz-Komposite verwendet werden, um fossile Exemplare zu rekonstruieren und zu stützen. Diese Techniken wurden von Forschern des Waco Mammoth National Monument im Mayborn Museum Complex (Waco, Texas) entwickelt und entwickelten sich aus denen, die in zwei anderen quartären Forschungseinrichtungen verwendet wurden, La Brea Tar Pits and Museum (Los Angeles, Kalifornien)28,29 und The Mammoth Site (Hot Springs, South Dakota)27. Obwohl diese Methoden entwickelt wurden, um die besonderen Herausforderungen bei der Arbeit mit quartären Fossilien zu bewältigen, sollten sie für die meisten fossilen Materialien von Wirbeltieren geeignet sein.
Diese Methoden wurden an Exemplaren des kolumbianischen Mammuts (Mammuthus columbi) aus dem Waco Mammoth National Monument (WMNM) getestet, das sich im Mayborn Museum Complex (MMC) der Baylor University, beide in Waco, Texas, USA, befindet. WMNM-Fossilien wurden ≥50.000 Jahre vor heute31 abgelagert, und die Permineralisierung des Materials ist minimal. Probenfragmente brechen und/oder zerbröckeln oft, wenn sie angefasst werden, und das Bewegen rekonstruierter Proben kann zu Kollaps oder Fragmentierung führen. Von 2016 bis 2021 verwendeten die Präparatoren eine Gipsmasse ("Wasserkitt"), um die Proben zu stabilisieren, wenn B-72 allein nicht ausreichte.
Der National Park Service empfiehlt, Materialien zu verwenden, die keine Gase oder Flüssigkeiten freisetzen, die eine Verschlechterung verursachen21. Um diesen Empfehlungen besser entsprechen zu können, wurden die WMNM-Standardarbeitsanweisungen im Jahr 2021 aktualisiert, um die Verwendung von reversiblen Methoden und Archivmaterialien vorzuschreiben. Dieses Mandat eliminierte die Verwendung von Gipsverbindungen, schloss aber auch Alternativen wie Epoxidspachtel und Cyanacrylate aus. Bei der Konservierung von WMNM-Proben mussten Stabilitätsbedenken ausgeräumt und gleichzeitig die institutionellen Richtlinien eingehalten werden, daher begannen die WMNM-Forscher mit der Suche nach einer leicht reversiblen Alternative zu Gipsverbindungen.
Der rechte Humerus eines Mammuts (WACO 1000) wurde sowohl für die Röntgen- als auch für die CT-Bildgebung ausgewählt, um eine Pathologie zu dokumentieren, die den Verlust eines großen Volumens an trabekulärem Knochen in der Diaphyse beinhaltete. Infolge der Pathologie war die distale Epiphyse erheblich schwerer als die hohle Diaphyse, mit wenigen Kontaktpunkten zwischen den beiden Abschnitten. Zwei frühe Reparaturen, bei denen nur B-72 in Aceton als Konsolidierungsmittel und Klebstoff verwendet wurde, schlugen fehl, als die Probe bewegt wurde. Beide Male löste sich der Klebstoff von den Kontaktpunkten zwischen den Abschnitten, was dazu führte, dass sich die distale Epiphyse von der Diaphyse löste und einen weiteren Abrieb des kortikalen Knochens verursachte. Im Hinblick auf die für die Probe geplanten Analysen beinhaltete die Suche nach einem alternativen Stabilisator nun das Kriterium, dass das/die neue(n) Material(e) die Radiographie nicht beeinträchtigen würden. Letztendlich wählten die Forscher Papier-Harz-Komposite und Acrylträger für die Rekonstruktion des Exemplars.
Die Verwendung dieser Komposite für die Rekonstruktion bietet mehrere Vorteile gegenüber anderen, konventionellen Methoden. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass sich diese Komposite im Gegensatz zu Lückenfüllern wie Gipsmassen und Epoxidspachteln als leicht zu entfernen erwiesen haben. Die Forscher waren in der Lage, Komposite in mehreren anspruchsvollen Szenarien innerhalb der WMNM-Sammlung einzusetzen. Das Kompositmaterial war stark genug, um einen permineralisierten Mammut-Femur mit stark abgeschliffenen Fragmenten zu tragen (Abbildung 2). Bei 9 g/m² waren die Kozo-Bandagen zart genug, um an den Konturen kleiner Artiodactylwirbel und einer 4,1 cm langen Vogel-Carina ("Kiel"), ebenfalls von WMNM, zu haften. Ein weiterer Vorteil der Verbundwerkstoffe besteht darin, dass sie das Probengewicht nicht wesentlich erhöhen, was die Stabilität verbessert, den Transport erleichtert und den zukünftigen Verschleiß der Lagerschränke reduziert.
Das Hinzufügen von internen Acrylstützen ist eine neuartige Technik, die wir als erhebliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Metallstrukturen und/oder Verbindungen mit hoher Dichte empfunden haben. Diese Art von Unterstützung wird oft benötigt, um große, subfossile Exemplare intakt zu halten 1,19. Während diese Art der Konservierung bei relativ jüngeren Fossilien, wie z.B. quartären Exemplaren 1,3,6, üblich ist, wurde sie auch in anderen Zusammenhängen beobachtet, wie z.B. bei den außergewöhnlichen Kreidefossilien aus der Mongolei25,32. Da diese Proben anfällig für Beschädigungen sind, wenn sie bewegt werden, können sie als zu zerbrechlich für Untersuchungen angesehen werden, die mehr als eine kurze Handhabung erfordern 1,2,32. Durch die Stabilisierung zerbrechlicher Proben bei gleichzeitiger Vermeidung von Materialien mit hoher Dichte erweitert diese Methode die Forschungsmöglichkeiten für Proben, die bisher als zu anspruchsvoll für die radiologische Analyse galten.
Papier-Harz-Verbundwerkstoffe können während des gesamten Konservierungsprozesses von Fossilien integriert werden, von der Anwendung im Feld bis zur Vorbereitung für die Ausstellung. Verbände können im Feld angelegt werden, um lose Fragmente zu stabilisieren, einen Zusammenbruch zu verhindern oder eine Barriere zwischen der Probe und ihrem Gipsmantelzu schaffen 27. Verbände können Fragmente auch an Ort und Stelle halten, während andere Behandlungen angewendet werden28. WMNM-Mitarbeiter setzten erfolgreich Stabilisierungsgurte ein, um einen Mammut-Humerus, einen Radius und eine Elle in Lebensposition zu bringen und zur Schau zu stellen. Die Präparatoren benötigten nicht viel Zeit oder Mühe, um die neuen Techniken zu erlernen, und mit etwas Übung waren einige in der Lage, fast nicht wahrnehmbare Verbände herzustellen (Abbildung 3C, Abbildung 10C).
Präparatoren, die an der Anwendung dieser Techniken interessiert sind, sollten sich einiger Einschränkungen bewusst sein. Lösungsmittel wie Aceton und verschiedene Alkohole können Biomoleküle in einer Probe schädigen 27,33,34. Proben, die für die molekulare Forschung verwendet werden können (aDNA, Proteine, Lipide usw.), sollten nicht mit Lösungsmitteln in Berührung gebracht werden. Darüber hinaus verändern Konsolidiermittel und Adhäsive die chemische Zusammensetzung einer Probe, was sich auf die nachfolgende Isotopenanalyse auswirken kann33,34. Das Auftragen von Klebstoffen, Füllstoffen und Verbänden verändert die Oberfläche einer Probe und kann morphologische, ichnologische und/oder taphonomische Details verdecken18,33. Eine gründliche Dokumentation aller Methoden, die an einem Exemplar angewandt werden, ist die beste Vorgehensweise, um zukünftige paläontologische Forschungen zu unterstützen18,35. Präparatoren können in Erwägung ziehen, zu vermerken, wo Verbundwerkstoffe verwendet wurden, damit diese Bereiche bei der Probenentnahme für Analysen vermieden werden können. Diese Methoden sollten nicht auf Proben angewendet werden, die in chemischen, chronologischen oder Oberflächenverschleißanalysen verwendet werden können.
Das Antizipieren von Forschungsbedürfnissen ist eine wichtige Fähigkeit für den Ersteller35, aber man kann nicht jedes mögliche Forschungsszenario vorhersagen. Die am wenigsten aufdringliche Methode ist diejenige, bei der die kritischsten Merkmale einer Probe unverändert bleiben. Eine umfassende Liste aller möglichen Szenarien zur Herstellung von Fossilien wäre nicht praktikabel, aber ein Überblick über gängige Szenarien kann aufschlussreich sein. Eine Zusammenfassung der gängigsten Arbeitsabläufe, die im WMNM-Labor für die Fossilienaufbereitung verwendet werden, ist in Abbildung 16 zu finden.

Abbildung 16: Schrittweise Anwendung der Mayborn-Methode in drei gängigen Szenarien der Fossilienpräparation. Für jedes Szenario werden die Behandlungen von der geringsten bis zur invasivsten vorgestellt. Nach jeder Behandlung sollten die Präparatoren die Probe auf Stabilität überprüfen. Wenn die Probe instabil bleibt, sollte sie mit der nächsten Behandlung fortfahren. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Die häufigsten Probleme, auf die wir bei diesen neuen Protokollen stoßen, betreffen die Anpassung der Komposite an die Probenkonturen. Wir fanden heraus, dass wir, wenn die Oberfläche einer Probe komplex ist, erfolgreicher waren, wenn wir mehrere Schichten dünnen Kozos auftrugen als eine einzelne Schicht dicken Kozo. In diesem Zusammenhang stießen wir manchmal auf Probleme, wenn Papierfasern während des Auftragens nicht flach lagen, und als der Verbundwerkstoff zu trocknen begann, führten Versuche, die Fasern zu bewegen, dazu, dass das Material an den Werkzeugen klebte und sich von der Probe löste. In diesen Fällen fanden wir es am besten, das Komposit vollständig trocknen zu lassen und dann die Reparatur nachzubessern, indem wir 1 oder 2 Tropfen Konsolidierungsmittel auf den Bereich auftragen und die Fasern mit einem in Aceton getränkten Wattestäbchen glätten.
Die Autoren experimentieren weiterhin mit verschiedenen Materialien, um große Proben am besten zu stabilisieren. Die oben beschriebenen Protokolle wurden erfolgreich an der Probe WACO 1000 durchgeführt, bei der B-72 in Aceton als Konsolidierungs- und Klebstoffmittel, 9 g/m² Papier als "dünner Kozo" und 41 g/m² Papier als "dicker Kozo" verwendet wurden. Nach der Rekonstruktion von WACO 1000 wechselten die Präparatoren der WMNM-Proben aufgrund von Problemen in der Lieferkette, die sich auf die Verfügbarkeit von B-72 auswirkten, auf die Verwendung von B-76. Die Präparatoren haben keine nennenswerten Unterschiede in der Qualität von Kompositen festgestellt, die mit B-76 und B-72 hergestellt wurden (siehe Materialtabelle). Andere Kombinationen verschiedener Harze und/oder Papiere können die Ergebnisse in anderen Laborumgebungen verbessern. Die Arbeitszeit kann aufgrund von Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Belüftung und verwendeten Materialien variieren. Präparatoren sollten mit unterschiedlichen Viskositäten von Konsolidierungsmittel und Klebstoff experimentieren, um zu beurteilen, welche unter den Bedingungen ihres Labors am besten funktioniert.