Globala krav på mat och energi driver forskning om att hållbart använda vår planets snabbt utarmande naturresurser. Ett kreativt initiativ tittade på forntida markanvändningssystem som stödde miljontals människor utan någon uppenbar negativ effekt på biologisk mångfald och ekosystems motståndskraft.

Amazonas mörka jordarter (ADE) är en ekosystemmodell baserad på platser med mycket näringsberikade jordar och en enastående förmåga att binda kol. En del av de EU-finansierade Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships, HOOKaWORM-projektet byggt på ADE för att främja en ny modell för forntida markanvändning. "För att få insikt i ADE, ett djupt människoförvandlat ekosystem, resultatet av långvarig interaktion mellan människa och miljö, vi karakteriserade den försummade markens biologiska mångfaldssammansättning och aktivitet hos dessa jordar, " säger projektkollegan Dr. Luis Cunha.

Nya verktyg för en ny landskapsverklighet

Markerar den första bedömningen någonsin av markmakrofauna i dessa speciella jordar, HOOKaWORM var tvungen att anta och utveckla nya metoder och protokoll och tillhandahålla relaterad utbildning för att studera detta landskap. "Det mesta av nyheten i det här projektet är direkt kopplat till användningen av genomiska metoder för att katalogisera hela spektrumet av daggmaskar och avslöja hur dessa djur interagerar för att upprätthålla markens egenskaper, Dr. Cunha förklarar.

Resultaten understryker den ihållande historiska markanrikningen efter tusentals år, men modern markanvändning driver näringsförfall och minskar den biologiska mångfalden. "Fynden stöder idén att människor har byggt och upprätthållit ett kontrasterande mycket fertilt system och oåterkalleligt förändrat den biologiska mångfaldsmönstren i Amazonia, " säger Dr. Cunha.

Jordbiotans bidrag till mörka jordar

Projektpartners beskrev framgångsrikt 45 arter av daggmaskar med hjälp av molekylära verktyg, några nya inom vetenskapen. Deras forskning visar att daggmaskar är ett av de viktigaste jorddjuren i ADE. "Den biologiska aktiviteten i jordar visade sig vara signifikant ökad i ADE, med en högre andel ekosystemtekniska djur, både i antal och biomassa, Dr. Cunha konstaterar.

Sådana fynd föranledde HOOKaWORM-teamet att inkludera dessa ekosystemingenjörer i en ändrad version av den accepterade ADE-modellen eftersom de representerar viktiga funktioner i uppkomsten och näringsämneskretsloppet/resiliensen hos ADE-jordar. Det relevanta arbetet och föreslagna modellen presenteras i artikeln "Jorddjur och pedogenes:daggmaskarnas roll i antropogena jordar, " publicerad i Markvetenskap .

Att förstå det förflutna för att planera en hållbar framtid

"Arbetet i HOOKaWORM stöder en vision där människor kan ses som nischkonstruktörer och där forntida människor är erkända för att veta mycket om hur man hanterar naturresurserna som vi aldrig har tänkt på tidigare, " Dr. Cunha understryker. Detta kan potentiellt få långtgående konsekvenser för ursprungsbefolkningen i Amazonien. "Att erkänna lokalbefolkningens kunskap om hur man hanterar skogsresurser skulle tillåta dem att vara vid bordet när beslut fattas om tropiska skogar. "

Ett annat viktigt HOOKaWORM-resultat kommer att säkerställa att detta arbete fortsätter att ge lokala och globala fördelar. Under projektets gång, Dr. Cunha gav drivkraften till att skapa ett internationellt samarbetsnätverk vid namn Terra Preta de Índio, vilket översätts till ADE eller Indian black earth. För närvarande länkar samman nästan 100 forskare från 20 länder och 35 institutioner, TPI-medlemmar kombinerar expertis inom antropologi och arkeologi med pedologi, biogeokemi och markbiologi. Laget, säger Dr Cunha, "bygger en motståndskraftig vetenskaplig väg, och kommer att använda nya tekniska tillvägagångssätt i framtida mångfacetterade projekt för att leverera långtgående insikter och effekt." Tre workshops har anordnats sedan TPI:s inrättande 2015.

Framtida arbete syftar till att bättre förstå hur markanrikningsmetoder i ADE kan stödja modeller för intensifiering av markanvändning. Dr. Cunha noterar också avsikter att utveckla en teknik för att återvinna exogent DNA från jordprover. "Detta skulle vara fruktbart för alla åtgärder som involverar miljöövervakning och bedömning av ekosystemens hälsa."