Fosfor, kalcium och träkol i fläckiga fläckar av bördig jord i Amazonas regnskog tyder på att naturliga processer som bränder och flodöversvämningar, inte urbefolkningens uppfinningsrikedom, skapade sällsynta platser lämpliga för jordbruk, enligt ny forskning.

Förekomsten av förcolumbianska artefakter och tecken på växttämning som upptäckts i regionens bördiga jord, vanligen kallad Amazonas mörka jord, hade ansetts betyda att jordbruksmetoder, inklusive kontrollerad förbränning, av ursprungsbefolkningen hade förstärkt markens näringsämnen.

Dock, radiokoldatering av jord vid en omfattande undersökt 210 hektar stor bassäng nära sammanflödet av floderna Solimoes och Negro i nordvästra Brasilien berättar en annan historia, sa Lucas Silva, en professor i miljöstudier vid University of Oregon som ledde projektet.

I en tidning som publicerades 4 januari in Naturkommunikation , ett team med 14 medlemmar rapporterar att fosfor- och kalciumnivåer på platsen, som är hem för Brazilian Agricultural Research Corp., är storleksordningar högre än i omgivande jord.

Dessa nivåer, Silva sa, korrelerar rumsligt med 16 spårämnen som indikerar att fertilitet inte bildades på plats. Kombinerat med andra grundämnen i jorden och isotopförhållanden av neodym och strontium, forskarna drog slutsatsen att flodöversvämningar före bosättningen sannolikt levererade näringsämnen och träkol från uppströms.

"Vi analyserade kol- och näringspooler i ljuset av den lokala antropologiska kontexten för att uppskatta kronologin för förvaltningen och den befolkningstäthet som behövs för att uppnå den observerade ökningen av Amazonas mörkjords fertilitet jämfört med det omgivande landskapet, sa Silva.

En stor del av Amazonas innehåller mycket väderbitna oxisoler och ultisoler, tropiska jordarter med hög surhet och låga näringshalter. Arkeologiska artefakter har hittats i träkolsrik jord som började bildas omkring 7, 600 år sedan, ca 1, 000 år innan urbefolkningen övergick från nomader till stillasittande befolkningar i fläckar av land i den notoriskt näringsfattiga Amazonas miljö, konstaterade forskarna.

"Våra resultat visar att stora stillasittande populationer skulle ha behövt hantera jordar tusentals år innan jordbruket uppstod i regionen eller, mer troligt, att ursprungsbefolkningar använde sina kunskaper för att identifiera och företrädesvis bosätta områden med exceptionellt hög fertilitet innan markförvaltningen började i centrala Amazonien, " han sa.

Forskare har länge teoretiserat att Amazonas mörka jord hade bildats genom kontrollerad förbränning av skogsbiomassa. Den synen, Silva sa, drev en hel industri av träkolsproduktion från biosolids, som biokol, där sådana jordar anses vara en modell för hållbart jordbruk.

Ansamling av träkol och näringsämnen, forskarna hävdar, match som finns i sedimentära avlagringar som kan spåras till öppna vegetationsbränder uppströms från floder som svämmade över.

Registreringar av jordinnehåll och tidigare monsunintensitet, forskarna sa, indikerar en klimatdriven förändring i floddynamiken efter en lång torrperiod mellan 8, 000 och 4, 000 år sedan. Den övergången till översvämning, de noterade, skulle ha minskat brandstörningen, ökad regional trädtäckning och "kan ha orsakat divergerande mönster av kol- och näringsansamling i översvämmade kontra icke-översvämmade områden, " i överensstämmelse med mineralerna i den mörka jorden på forskningsplatsen.

Många områden i centrala Amazonien är idag förknippade med sedimentavlagringar som återspeglar översvämningsregimer som antingen inaktiverades under holocen eller för närvarande håller på att deaktiveras, när sedimentära avlagringar blir lämpliga livsmiljöer för gräsmarker i regnskogen, skrev forskarna.

"Våra resultat understryker behovet av en bredare syn på landskapets utveckling som en väg mot att förstå bildandet av Amazonas mörka jordar och omdirigera tillämpningar för hållbar markanvändning och bevarande, sa Silva, som har besökt och samlat in prover från sajten sedan 2009 då han var doktorand.

"Om det bekräftas någon annanstans, " han sa, "vår hypotes skulle förändra vår förståelse av mänskligt inflytande i Amazonia, öppnar nya gränser för hållbar användning av tropiska landskap framöver."