Savannabrande pumper centralafrikanske skove fulde af nitrogen

De fjerntliggende skove i Afrikas Congo-bassin har længe været et blindt punkt for forskere, der arbejder på at forstå, hvordan Jordens naturlige cyklusser reagerer på de miljømæssigt unikke egenskaber i forskellige regioner.

Nu, to forskere fra Florida State University er en del af et globalt hold af videnskabsmænd, der afslører den uventede rolle, som store brande og høj nitrogenaflejring spiller i økologien og biogeokemien i disse frodige centralafrikanske skove.

Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , kunne signalere en fundamentalt ny forståelse af disse skoves struktur, funktion og biodiversitet.

"Vi har arbejdet i Congo-bassinet i et årti, og opdagelser som denne giver ny indsigt i, hvordan vores planet fungerer og minder os om, hvor meget vi stadig har at forstå om verden omkring os, " sagde Rob Spencer, lektor ved Institut for Jord, Ocean og atmosfærisk videnskab.

I samarbejde med deres belgiske og congolesiske kolleger, FSU-forskere udførte omfattende feltforskning i det tætbevoksede Congo-bassin - en region, hvis utilgængelighed og politiske uro har gjort det kritisk understuderet og datafattige.

Prøver indsamlet under feltarbejdet blev behandlet ved hjælp af et ultrahøjopløsnings massespektrometer anbragt på FSU-hovedkvarteret National High Magnetic Field Laboratory. Dette sofistikerede analytiske værktøj giver detaljerede molekylære signaturer af det organiske materiale i en given prøve.

Forskere var især interesserede i at sigte gennem prøverne for en gruppe af brandafledte forbindelser kaldet kondenserede aromater, som angiver ildens rolle som kilde til organisk materiale.

"Helt sikkert, vi fandt ud af, at de brandafledte kondenserede aromater var forbundet med de høje niveauer af nitrogen i prøverne, " sagde FSU ph.d.-kandidat Travis Drake, medforfatter til undersøgelsen. "Den atmosfæriske modellering antydede allerede, at disse forhøjede aflejringer af nitrogen var forbundet med ild, men nu havde vi nogle molekylære beviser til at understøtte det."

Skovene i Congo-bassinet er på deres nordlige og sydlige sider omkranset af store mosaikker af tørre savanner og græsarealer. Når brande antændes i disse tørrere områder som følge af slash-and-burn landbrug eller naturlige årsager som lynnedslag, massive områder af biomasse går op i røg. Meget af det organiske nitrogen fra disse brande, forskere har nu fundet, er fejet op i atmosfæren og aflejret på skovene.

I tropiske økosystemer som de congolesiske skove, kvælstof kan ofte fungere som et begrænsende næringsstof - et naturligt forekommende element, hvis knaphed kan bremse den biologiske vækst. Når overskud af et begrænsende næringsstof pumpes ind i et økosystem, det kan stimulere og fremskynde væksten i et udvalg af driftige arter.

På dens ansigt, denne proces kan virke harmløs. Men, Drake sagde, næringsstofmætning kan faktisk have den effekt at begrænse biodiversiteten.

"Hver organisme i et økosystem specialiserer sig og forsøger at finde sin lille plads i kaskaden af ​​næringsstoffer, " sagde Drake. "Men hvis skoven bliver oversvømmet med næringsstoffer, visse planter og organismer vil gavne meget mere end andre, og det kan føre til mindre biodiversitet."

Drake sagde, at disse resultater rejser et stort spørgsmål om økologien i Congo-skovene:Hvis disse høje nitrogenaflejringer har stået på i hundredvis, tusinder eller titusinder af år, hvordan kan det have påvirket skovenes langsigtede vækst og udvikling?

"Der er nogle fantastiske økologiske forskelle mellem Congo-skoven og andre regnskove som Amazonas, " sagde han. "Amazonen har ikke den ekspansive, tørre savanner eller de betydelige brandtilførsler, der findes i Congo, og der er langt mindre biodiversitet i Congo end i Amazonas. Hvis brande har pløjet atmosfæren med nitrogen i årevis, Det er muligt, at Congo bare er en ekstremt overbefrugtet skov."

I fortiden, der var blevet udført lidt forskning i økologien og biogeokemien i Congo-skovene. Faktisk, i mange tilfælde, modeller af regionen var baseret på årtier gamle data, spekulationer eller rater groft podet fra andre regnskove rundt om i verden.

Nu, forskere arbejder med en fornyet forståelse af Centralafrikas unikke økologiske egenskaber. Drake sagde, at disse seneste resultater er med til at signalere en ny tidsalder for forskning i skovene i Congo-bassinet.

"Folk ser nu Congo som et vigtigt arnested for forskning, " sagde han. "Det er en opmuntrende tid at være videnskabsmand, der arbejder i Congo."