En ny studie av klimatförändringar och deras effekter på tidigare samhällen ger en nyktra inblick i sociala omvälvningar som kan hända i framtiden.

De förhistoriska grupperna som studerades levde i Amazonasbassängen i Sydamerika för hundratals år sedan, före europeisk kontakt, men störningarna som inträffade kan bära lektioner för vår tid, säger studiemedförfattaren Mitchell J.Power, curator för Garrett Herbarium vid Natural History Museum of Utah, University of Utah.

Pappret, "Klimatförändringar och kulturell motståndskraft i sena förcolumbianska Amazonien, "publicerad på Naturekologi och evolution hemsida 17 juni, spår nedslag i Amazonas före 1492. Klimatförhållandena i Amazonasbassängen genomgick naturliga förändringar under perioder då mycket av resten av jorden också påverkades. Dessa tider är kända som den medeltida klimatanomali, från omkring 900 till 1250 e.Kr. och den lilla istiden, 1450-1850. I Amazonia, nederbördsmängder och mönster förändrade, påverkar jordbruket och existensmönstren.

Nuvarande, klimatförändringarna påverkar de flesta delar av världen; men skillnaden är nu att det är av människor.

Ett av de största problemen i framtiden kan vara att extrema klimatförändringar kommer att skada många länder, och att deras "klimatflyktingar" kommer att skjutas från förfädernas hem till mer tempererade och utvecklade platser som inte påverkas lika hårt av klimatförändringarna. Migrationerna kan orsaka stora påfrestningar i värdländerna, sa Power.

De överraskande resultaten av studien visar att dessa typer av kriser inträffade under och efter det första millenniet i Amazonasbassängen.

"Fick vi ett fönster in i det i förhistorisk Amazonia? Jag tror det, "sa Power, som också är docent i geografi vid University of Utah. "Så det är en typ av ett-två slag:om klimatet inte får dig, det kan vara de tusentals kroppar som dyker upp som du måste mata eftersom extrem torka tvingade dem bort från sina hemländer."

Klimatet var en dominerande faktor i de sociala och kulturella förändringarna i forntida Amazonia, betonade han, men studien visar också på "mer nyanserade" effekter på grund av existens- och kulturella sedvänjor samt befolkningsrörelser. Särskilt, de kulturella grupper som levde med olika livsmedelsresurser eller polykulturer och agroskogsbruk, undvek politiska hierarkier med en elithärskande klass, och antog en strategi för att skapa organisk och kolrik jord, kallad "Amazonian Dark Earth", var mest motståndskraftiga mot extrema klimatvariationer.

Forskarna sökte efter indikationer på förhistoriskt klimat och kultur i sex regioner i den enorma Amazonasbassängen under de senaste tusen åren:Guyanaskusten, Lianos de Moxos, och det östra, Central, Sydvästra och södra Amazonas. Upp till 8-10 miljoner människor uppskattades ha bott i Greater Amazon-regionen innan kontakt med Europa.

Forskare syntetiserade paleoecological, arkeologiska och paleoklimatstudier genom att kombinera bevis på förändringar i naturlig vegetation och kultigener, förändringar i nederbörds- och störningsregimer samt förändringar i kulturella sedvänjor och befolkningsrörelser.

Nederbördsuppskattningar härleddes genom att mäta procentandelen titan i sediment som avsatts av avrinning, samt syreisotoper i grottspeleothem -poster från hela Amazonia. Botaniska rester, inklusive fytoliter (mikroskopiska kiseldioxidformationer i växtvävnad som är långvariga i jorden), pollen- och andra fossilbaserade växtbaserade bevis på kultigener, inklusive majs, maniok, squash, jordnötter och bomull användes för att rekonstruera försörjningsstrategier genom tiden.

En annan indikator på jordbruksmetoder från vissa kulturer var närvaron eller bristen på Amazonian Dark Earth (ADE) som produceras genom ackumulering av organiska material, inklusive träkol, in i jorden genom tiden, som ger en långsiktig investering i markens bördighet, ytterligare buffring mot extrema klimatförändringar.

Arkeologiska lämningar som indikerade social struktur och närvaro och frånvaro av politiska hierarkier var föremål som keramik, utarbetad arkitektur och markarbeten, inklusive högar, upphöjda fält, elitbegravningar, kanalsystem samt bevis på befästningar och defensiva strukturer. Huruvida regioner brändes för att stödja jordbruksproduktion var en annan fundering.

Eftersom levande växter tar upp en isotop av kol som kallas C-14 som försvinner med en känd hastighet efter döden, forskare sammanställde hundratals radiokolldatum från ockupationsplatser i Amazonas. Detta hjälpte till att fastställa kronologin för kulturella förändringar och visa hur människor reagerade på tryck från klimatförändringar och migration.

Paleoekologiska data syntetiserades från ett nätverk av sedimentkärnor över Amazonia, från sjöar, mossar och våtmarker mikrofossilväxtrester, inklusive fytolit, pollen- och kolregister ger information om vilka typer av växter som förekom på varje plats och om brand var en nyckelprocess.

Ett verktyg som var viktigt för studien är Global Charcoal Database, som används för att utforska kopplingar mellan tidigare brandhistorier, klimatförändringar och människans roll runt om i världen. Power hjälpte till att utveckla databasen medan han var postdoktorand vid University of Edinburgh, Skottland och är en del av ett internationellt team, den globala Paleofire-arbetsgruppen, som fortsätter att bidra till många tvärvetenskapliga studier som denna.

Efter att ha syntetiserat paleodata med arkeologisk information om kulturer och jordbruksmetoder, laget upptäckte att minst två olika sociala systembanor fanns på plats, och att de ofta hade olika resultat, baserad på flexibilitet.

"Flexibiliteten, eller brist på sådan, av dessa system förklarar nedgången i vissa Amazonas samhällen och inte andra ..." säger rapporten. Samhällen som kollapsade var i slutet av perioder av tillväxt, ackumulation, omstrukturering och förnyelse. "Dessa samhällen hade ackumulerat stelhet, och kunde inte absorbera oförutsedda störningar som resulterade i dramatisk transformation. "

Komplexa samhällen med sociala hierarkier och omfattande jordarbeten, inklusive upphöjda fält, stödde intensivt jordbruk av ett begränsat antal grödor, men så småningom gjorde markläckage och andra faktorer byarna sårbara. Sådana bosättningar kunde ibland göra kortsiktiga förbättringar; men då, när kriserna växte, som en flera decenniers torka, de riskerade att kollapsa.

Dock, medan vissa grupper genomgick en stor omorganisation, tidningen säger, "andra var opåverkade och till och med blomstrade."

Rapporten beskriver migrationer och konflikter som potentiellt ägde rum som svar på extrema klimatförändringar. Den noterar att nedgången av högcentra i Guyanas kust runt år 1300 e.Kr. till exempel, kunde ha inträffat på grund av en långvarig torka som forskarna dokumenterade - eller expansionen av en kultur som kallas Koriabo "kan ha varit ansvarig för konflikter som ledde till ... döden, eller åtminstone påskynda en process utlöst av klimatförändringar. "

Å andra sidan, societies that depended on "polyculture agroforestry, " that is, varying crops including fruit-bearing trees, "in the long term, were more resistant to climate change." These were the cultures that also tended to produced ADEs.

Still under debate is whether the formation of anthropic forests were deliberate or a result of people living in an area for centuries and disposing of nuts, seeds and waste that just happened to spread desirable plants and provide a diverse food resource. Power doesn't take a position on that, saying the combination of developing ADEs and polycultures and agroforestry were both long-term solutions to mitigating food scarcity that occurred during times of extreme climate variability, such as during the Medieval Climate Anomaly.

Diverse agriculture associated with the dark soil, with inhabitants growing corn, squash, maniocs and possibly trees, made some groups better able to withstand climate change. But these practices could not prevent conflicts with others who were flooding into their areas because of climate-induced collapse in adjacent regions.

The situation reminds Power of conditions in Ethiopia, a country from which he recently returned and is working on a similar interdisciplinary project trying to understand the rise and fall of the Aksumite Empire. I dag, something like 85 percent of the population participates in agriculture production, which still relies on seasonal rainfall in many regions. Climate extremes can cause the wet season to come late some years, or even not come at all.

This causes a ripple effect, encouraging young generations to migrate, mostly to Europe, han sa.

Likely, a similar thing happened with migrations in Amazonia in the period before Columbus. The newcomers were "like climate refugees, " Power said, "which is an interesting corollary to today's problems."

"I believe the most important aspect of the research is showing how societies respond differently to climate change depending on several factors like the size of their population, their political organization, and their economy, " said the study's lead author, Jonas Gregorio de Souza of the Universitat Pompeu Fabra, Barcelona, Spain.

"We started the research expecting that climate change would have had an impact everywhere in the Amazon, but we realized that some communities were more vulnerable than others. To summarize one of the main ideas of the paper, those pre-Columbian peoples that depended heavily on intense and specialized forms of land use ended up being less capable of adapting to climatic events."

S. Yoshi Maezumi, also a coauthor of the paper, said teams of scientists from diverse backgrounds helped tackle questions from different angles, "each providing a piece of the puzzle from the past." She is a lecturer at the University of the West Indies, Mona, Jamaica; a guest researcher at the University of Amsterdam, and an honorary research fellow at the University of Exeter, United Kingdom.

"Together, we have a better understanding of the long term changes in climate and human activity, " she said. "These long-term perspectives on how people responded to past climate variability, including droughts and increased fire activity may help provide insights into human adaptation and vulnerability to modern anthropogenic climate change."