Bevarandeinsatser i utkanten av Amazonas skogen, särskilt i ljuset av den senaste tidens avskogning genom mänskliga störningar, kan hjälpa regionen att klara klimatförändringens storm, säger forskare.

Den bedömningen kommer från en analys av vegetationsförändringar och kolisotopsignaturer i jorden på 83 platser. Projektet, ledd av University of Oregon doktorand Jamie Wright, upprättat ett register över markförändringar associerade med både klimat och mänsklig aktivitet under de senaste 1, 600 år baserat på radiokoldatering.

Studien publicerades online den 30 oktober före tryckning i Global förändringsbiologi .

Woody vegetation expansion in i savanner, forskargruppen fann, hade fortsatt mitt i ökande fuktnivåer oavsett mänsklig påverkan tills helt nyligen, främst från snabb avskogning under det senaste decenniet. Klimatmodellering har tidigare föreslagit att lokala vatten- och kolkretslopp, såväl som globala klimatmönster, är i riskzonen.

"Det förflutna, som det mesta, lämnar ett spår efter sig och med det en rik historia kvar att berätta, sa Wright, en medlem av UO:s Soil Plant Atmosphere Lab under ledning av medförfattaren Lucas Silva, professor på miljöprogrammet.

Gränslandet mellan skogen och savannen, känd som Amazon-Cerrado-övergången, uppleva breda klimatiska och ekologiska influenser. Studien hjälpte till att ta itu med osäkerheten kring dessa influenser i det tropiska ekosystemet.

"Genom användningen av markvetenskap, speciellt med kolisotoper, vi grävde fram en historia av skogsexpansion under flera årtusenden. Denna region är i epicentrum för avskogning och socioekologiska omvandlingar som orsakar och driver klimatförändringar, " sa Wright.

Tidigare studier hade föreslagit att skogsexpansionen främst drevs av ökad nederbörd, men det fungerar, Silva noterade, inte fullt ut övervägde effekterna av lokala influenser, till exempel brandfrekvens och intensitet eller om det inträffade på grund av klimatdynamiken i regionen. Fokus på jordförändringar, han sa, gjorde det möjligt att undersöka dessa faktorer.

"Kollagring i vedartade savanner och skogsväxter i denna stora skala kan vara en betydande kolsänka, "Wright sa. "Ökat trädtäcke kan också lindra negativa klimatförändringar, såsom torka, genom att påverka den hydrologiska cykeln och generera regnmoln."

Totalt, 742 jordprover togs från skogar, savanner och övergångszoner över en stor sträcka av norra och centrala Brasilien, mellan breddgraderna 4 till 16 grader söder och longituderna 46 till 56 grader väster – ett område där nederbörden och utbredningen varierar avsevärt.

Forskargruppen mätte också lövindexet för ekosystemets täckning, mestadels skogens tak, att förstå förändringar i kolisotopsignaturer i marken. Sådana förändringar speglar markanvändningen. För att fastställa förändringar över tid, radiokolaktivitet och isotopförhållanden profilerades i 43 utvalda djup som representerade de olika platserna.

Medan forskningen bekräftade att skogsexpansion har skett under de flesta av de senaste 1, 600 år, forskarna fann en trend med minskande vedvegetation i studieområdets östligaste platser. Nedgången, de sa, kan återspegla förekomsten av torra lövträd eller halvlövträdarter i dessa områden.

Den observerade stegvisa expansionen till savanner, de skrev, kan ha betydande effekter på förhållandet mellan kol och vatten, potentiellt påverka balansen mellan nederbörd och evapotranspiration som sett i tidigare forskning. Dock, de noterade, de såg ingen tydlig effekt av förändringar i vegetationen på markens kollager.

Framtida studier, de sa, behövs för att fokusera på de mekanismer som driver beständigheten hos kol som härrör från träig vegetationsexpansion, särskilt på grund av den senaste dokumentationen av varmare och längre torrperioder, såväl som stigande dödlighet för arter i vått klimat.

Nästa fas av förståelse, de sa, kommer från integrerande anläggning, mark- och atmosfäriska data för att förstå påverkan av mänsklig aktivitet på ekosystem-klimatåterkopplingar som en väg mot att förbättra kolbindning och vattenbesparing.

"Våra data indikerar en regional ökning av trädtäcket före modern avskogning, som kan hjälpa till att informera bevarande och förvaltning för att mildra klimatförändringarna, sa Silva, som också är professor i geografi och medlem av Institutet för ekologi och evolution. "Vi hoppas att vår forskning kommer att leda till en större uppskattning av ekologiska processer i regionen och deras betydelse för global klimatstabilitet."

Förutom Silva och Wright, studiens medförfattare är Barbara Bomfim, en före detta postdoktor i Silvas labb som nu är vid Lawrence Berkeley National Laboratory, Corrine Wong från Boston College, och Ben Hur Marimon-Junior och Beatriz Marimon, båda vid State University of Mato Grosso i Nova Xavantina, Brasilien.

Forskargruppen fortsätter att arbeta nära med medarbetare i Amazonasregionen i ett försök att säkra finansiering för att starta ett återplanteringsprojekt, sa Silva.