Van eeuwenoude steenkool, hints van de komende bosbranden

’s Werelds oudste bewijs van bosbranden is te vinden in een laboratorium op de vierde verdieping van een bakstenen gebouw in Waterville, Maine. Voor het ongetrainde oog lijkt het op een stukje zwart pluis, niet veel groter dan de punt van een speldenknop. Voor Ian J. Glasspool, een paleobotanist aan Colby College, is A Een stuk steenkool van 430 miljoen jaar oud.

Het monster, ontdekt door dr. Glasspool in een moddersteen uit Zuid-Wales, is een van de vele stukken oude steenkool die de afgelopen jaren zijn onderzocht om te onderzoeken hoe branden in het verleden zijn ontstaan. Samen helpen deze overblijfselen wetenschappers te begrijpen hoe branden ontstaan ​​en worden gevormd door veranderingen in het milieu in de loop van de geologische tijd.

‘Het ziet er saai uit,’ zei Dr. Glasspool, terwijl hij een monster omhoog hield, ingebed in een klein schijfje hars. “Maar er is een hele stapel waar je uit kunt komen.”

Deze verouderde ideeën helpen ons misschien niet om individuele bosbranden vandaag de dag te beheersen, zei Dr. Glasspool. Maar het zou een duidelijker beeld kunnen geven van het mondiale brandfenomeen en hoe dit het klimaat op aarde beïnvloedt. Dit kan op zijn beurt modelbouwers helpen nauwkeurigere voorspellingen te doen van het toekomstige klimaat.

“Uit de geologische gegevens blijkt dat het veel complexer is dan te zeggen ‘het wordt heter, er zullen meer branden zijn'”, zegt Jennifer Galloway, een paleo-ecoloog bij de Canadian Geological Survey. Dr. Galloway publiceerde onlangs onderzoek in het tijdschrift Evolving Earth op Voordelen van het bestuderen van oude bosbranden Als middel om de huidige klimaatdynamiek te begrijpen.

Vuur is een vrij recent fenomeen in de 4,54 miljard jaar durende geschiedenis van de aarde. Gedurende meer dan 90% van deze tijdlijn ontbrak het de atmosfeer en de continenten van de planeet aan de zuurstof en de ontsteking die nodig zijn om de vlammen in stand te houden. Blikseminslagen kunnen hier en daar stukjes microbieel materiaal hebben verkoold, maar de verbranding zou van korte duur zijn; Rook en sintels waren afwezig. Pas nadat planten ongeveer 458 miljoen jaar geleden op aarde verschenen, werden aanhoudende brandwonden – en uiteindelijk een geologisch record van branden – mogelijk.

De eerste branden verbrandden geen bossen, die nog miljoenen jaren verwijderd waren van ontwikkeling, maar verbrandden eerder eenvoudiger begroeiing zoals mossen en levermossen. “We hebben het over dingen waar je over het algemeen doorheen kunt lopen, en waarbij de bovenkant van je schoen niet eens nat wordt”, zei Dr. Glasspool. Hij voegde eraan toe dat er op dat moment ook een mysterieuze groep grote gezwellen, filamenteuze schimmels genaamd, in het landschap aanwezig was, en mogelijk ook heeft bijgedragen aan het aanwakkeren van de vroege branden.

Om de overblijfselen van deze oude branden te bestuderen, loste Dr. Glasspool eerst zijn gesteentemonsters op in zuur en zifte vervolgens de kleine zwarte vlekjes eruit die ze achterlieten. Om elke plek te manipuleren voor analyse, gebruikt hij een houten spiesje met een enkele snorhaar van zijn kat, Bingo, aan het uiteinde vastgeplakt.

“Low budget, doe het zelf”, zei hij afgelopen februari in zijn lab. Als hij een in de winkel gekocht penseel zou gebruiken, zouden zijn kleine staaltjes in het haar kunnen blijven steken; Bingo’s snor geeft hem meer controle.

Wanneer je deze houtskool bekijkt met een eenvoudige lichtmicroscoop, zie je gemarmerde celwanden die op authentieke wijze bewaard zijn gebleven door het verkolingsproces. Dit proces verbrandt alle vluchtige organische stoffen en laat alleen inerte koolstof achter, die honderden miljoenen jaren onveranderd kan blijven.

Houtskool heeft een duidelijke, zijdeachtige glans die het onderscheidt van houtskool, een andere vorm van koolstof, die onder een microscoop helderder lijkt.

Door de overvloed aan steenkool over verschillende perioden in het gesteente te volgen, identificeerden Dr. Glasspool en zijn collega’s patronen van branden die zijn ontstaan ​​tijdens eerdere perioden van opwarming van de aarde. Hij en zijn team ontdekten een vijfvoudige toename van houtskool in 200 miljoen jaar oude sedimentaire gesteenten verzameld in Oost-Groenland. Deze periode markeerde het einde van het Trias, toen intens vulkanisme de temperatuur op aarde met ongeveer 6 graden Celsius deed stijgen en tot een van de ergste massa-uitstervingen in de geschiedenis van de aarde leidde.

In 2010 rapporteerde het team van Dr. Glasspool een verwarmende atmosfeer Het had de natuurbrandactiviteit kunnen vergroten op veel manieren. Warmte zou bijvoorbeeld onweersbuien met frequente blikseminslagen hebben veroorzaakt, de belangrijkste natuurlijke oorzaak van bosbranden in de oudheid en vandaag de dag. Zojuist 1°C opwarming Volgens een onderzoek aan het Imperial College London zou het de bliksemsnelheid met ongeveer 40 procent kunnen verhogen. Dr. Glasspool zei dat dit gedeeltelijk kan verklaren waarom bosbranden aan het einde van het Trias zo wijdverspreid waren.

Het fossielenbestand suggereert ook dat planten met kleine, smalle bladeren algemener werden naarmate de temperatuur steeg, terwijl breedbladige soorten grotendeels uit het landschap zijn verdwenen. Dit was waarschijnlijk een reactie op warmte, omdat kleine bladeren gemakkelijker warmte kunnen afgeven dan grotere bladeren, meldde zijn team.

Kleinbladige soorten zouden ernstigere branden hebben veroorzaakt, net zoals gescheurde stukjes papier sneller zouden verbranden dan intacte stukken. “Het droogde sneller en was brandbaarder,” zei Dr. Glasspool.

Meer brandbare vegetatie, meer rook en meer kooldioxide in de atmosfeer zouden de aarde verder hebben opgewarmd, wat misschien meer branden, meer veranderingen in de vegetatie en heviger onweersbuien zou hebben aangewakkerd – een cyclus. Positieve feedback lijkt niet veel op wat er vandaag de dag lijkt te gebeuren.

Het gesteenterecord geeft een idee van hoe lang het kan duren voordat ecosystemen zich herstellen na dergelijke verstoringen. Sedimenten van de massale uitsterving aan het einde van het Perm – een periode van stijgende temperaturen ongeveer 252 miljoen jaar geleden die het grootste verlies aan mensenlevens in de hele geschiedenis van de aarde markeerde – suggereren dat verkoolde wetlands miljoenen jaren nodig hadden om te herstellen na uitdroging en verbranding.

“Laten we hopen dat we dat niet naspelen”, zegt Chris Mace, een paleontoloog aan het University College Cork in Ierland, die het rapport publiceerde. Studies over deze afzettingen In 2022.

De moderne mondiale temperaturen zijn veel minder gestegen dan toen: slechts 1,1 graden Celsius sinds 1880, vergeleken met ongeveer 10 graden Celsius tijdens de tienduizenden jaren van het uitsterven van het Eind-Perm. Maar de huidige veranderingen zijn veel groter dan die uit het verleden. Deze snelle opwarming heeft wetlands kwetsbaarder gemaakt voor branden: de Pantanal-regio in Zuid-Amerika, 42 miljoen hectare aan tropische wetlands, is seizoensafhankelijk in alarmerend tempo begonnen te branden. Sedimenten uit het einde van het Perm bieden een ontnuchterend beeld van wat er zou kunnen gebeuren als de klimaatverandering onverminderd doorgaat.

“Er zijn een heleboel hulpmiddelen die we kunnen gebruiken om te voorkomen dat het zo erg wordt,” zei Dr. Mays. “Maar we gebruiken het als het absoluut slechtste scenario.”

De omvang en ernst van deze branden zijn ook te wijten aan menselijk gedrag en landgebruikspraktijken, en niet alleen aan klimaatverandering, merkte Sean Parks op, een onderzoeks-ecoloog bij de US Forest Service in het Rocky Mountain Research Station in Missoula, Montreal.

Dr. Parkes zei echter dat studies van de geologische gegevens en oude klimaatpatronen zouden kunnen helpen bij het verbeteren van mondiale klimaatmodellen die beslissingen over landbeheer sturen: “Het is interessante en uitstekende basisinformatie.”

Fernanda Santos, een wetenschapper aan het Oak Ridge National Laboratory in Tennessee, die recente branden in Alaska bestudeert en nauw samenwerkt met klimaatmodellen, is het daarmee eens.

“Ik waardeer oudere gegevens enorm, omdat deze ons een nieuw perspectief en een nieuwe basislijn kunnen bieden,” zei Dr. Santos.