De avlägsna skogarna i Afrikas Kongobäcken har länge varit en blind fläck för forskare som arbetar för att förstå hur jordens naturliga cykler reagerar på de miljömässigt unika egenskaperna i olika regioner.

Nu, två forskare från Florida State University är en del av ett globalt team av forskare som avslöjar den oväntade roll som storskaliga bränder och hög kväveavsättning spelar i ekologin och biogeokemin i dessa frodiga centralafrikanska skogar.

Deras resultat, publiceras i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences , skulle kunna signalera en fundamentalt ny förståelse av dessa skogars struktur, funktion och biologisk mångfald.

"Vi har arbetat i Kongobäckenet i ett decennium och upptäckter som denna ger nya insikter om hur vår planet fungerar och påminner oss om hur mycket vi fortfarande måste förstå om världen omkring oss, sa Rob Spencer, docent vid Department of Earth, Havet och atmosfärisk vetenskap.

I samarbete med sina belgiska och kongolesiska kollegor, Forskare från FSU genomförde omfattande fältforskning i det tättbevuxna Kongobäckenet – en region vars otillgänglighet och politiska turbulens har gjort den kritiskt understuderad och data dålig.

Prover som samlats in under fältarbetet bearbetades med en ultrahögupplöst masspektrometer inrymd vid FSU-huvudkontoret National High Magnetic Field Laboratory. Detta sofistikerade analysverktyg ger detaljerade molekylära signaturer av det organiska materialet i ett givet prov.

Forskare var särskilt intresserade av att sålla igenom proverna för en grupp av eldhärledda föreningar som kallas kondenserade aromater, som indikerar eldens roll som källa till organiskt material.

"Säker nog, vi fann att de eldhärledda kondenserade aromaterna var kopplade till de höga halterna av kväve i proverna, " sa FSU doktorand Travis Drake, en medförfattare till studien. "Atmosfärsmodelleringen antydde redan att dessa förhöjda avsättningar av kväve var kopplade till brand, men nu hade vi några molekylära bevis för att backa upp det."

Skogarna i Kongobäckenet gränsar på sina norra och södra sidor av stora mosaiker av torra savanner och gräsmarker. När bränder antänds i dessa torrare områden som ett resultat av slash-and-burn jordbruk eller naturliga orsaker som blixtnedslag, massiva delar av biomassa går upp i rök. Mycket av det organiska kvävet från dessa bränder, forskare har nu funnit, sveps upp i atmosfären och avsätts på skogarna.

I tropiska ekosystem som de kongolesiska skogarna, kväve kan ofta fungera som ett begränsande näringsämne - ett naturligt förekommande element vars brist kan hämma biologisk tillväxt. När överskott av ett begränsande näringsämne pumpas in i ett ekosystem, det kan stimulera och påskynda tillväxten hos ett urval av företagsamma arter.

På dess ansikte, denna process kan verka ofarlig. Men, Drake sa, näringsmättnad kan faktiskt ha effekten av att minska den biologiska mångfalden.

"Varje organism i ett ekosystem specialiserar sig och försöker hitta sin lilla plats i kaskaden av näringsämnen, " sade Drake. "Men om skogen översvämmas med näringsämnen, vissa växter och organismer kommer att gynnas mycket mer än andra, och det kan leda till mindre biologisk mångfald."

Drake sa att dessa fynd väcker en stor fråga om ekologin i Kongoskogarna:Om dessa höga nivåer av kväveavsättning har pågått i hundratals, tusentals eller tiotusentals år, hur kan det ha påverkat skogarnas långsiktiga tillväxt och utveckling?

"Det finns några fantastiska ekologiska skillnader mellan Kongoskogen och andra regnskogar som Amazonas, " sa han. "Amazonas har inte den expansiva, torra savanner eller de betydande bränder som finns i Kongo, och det finns mycket mindre biologisk mångfald i Kongo än i Amazonas. Om bränder har plöjt atmosfären med kväve i flera år, Det är möjligt att Kongo bara är en extremt övergödslad skog."

Förr, lite forskning hade utförts om ekologi och biogeokemi i Kongos skogar. Faktiskt, i många fall, modeller av regionen förlitade sig på decennier gamla data, spekulationer eller priser som grovt ympats från andra regnskogar runt om i världen.

Nu, forskare arbetar med en förnyad uppskattning av Centralafrikas unika ekologiska egenskaper. Drake sa att dessa senaste fynd hjälper till att signalera en ny tidsålder av forskning i skogarna i Kongobäckenet.

"Folk ser nu Kongo som en viktig grogrund för forskning, " sa han. "Det är en uppmuntrande tid att vara en vetenskapsman som arbetar i Kongo."