Grotten worden gemakkelijk vergeten wanneer vuur door de bush scheurt, maar ondanks hun robuustheid is de langetermijnimpact van frequente, ongekende brandseizoenen vormen een nieuwe uitdaging voor de ondergrondse geologie.

Beroemde grotten op toeristische hotspots hebben deze zomer de dupe van de Australische bosbrandencrisis overleefd, maar de ongekende aard van de branden vormt een nieuwe onzekerheid voor deze unieke ondergrondse ecosystemen, volgens een UNSW Sydney-geoloog.

De bosbranden troffen veel zeldzame karstlandvormen in het zuidoosten van Australië, waaronder populaire toeristische attracties zoals de Jenolan, Wombeyan en Buchan grotten.

UNSW-professor Andy Baker, onderdeel van een team dat als eerste onderzoek deed naar het effect van vuur op grotten en karst, zei dat dit een cruciaal gebied was om te bestuderen vanwege de unieke geodiversiteit en waarden van de landvormen. De branden hadden gevolgen voor verschillende onderzoekslocaties waar prof. Baker en zijn medewerkers de effecten van vuur op grotten bestuderen.

"Denk aan de Marble Arch in Jenolan, Victoria Arch bij Wombeyan of Mount Sebastopol in de Macleay Karst Arc. Sebastopol, bijvoorbeeld, is een karakteristieke berg met belangrijke inheemse waarden, " zei prof Bakker.

"Grotten zijn belangrijke toevluchtsoorden en leefgebieden, zoals vleermuisverblijfplaatsen die dienen als kraam- of overwinteringsplaatsen. Maar wat gebeurt er met de vleermuispopulaties als het ecosysteem buiten wordt verbrand? Waar gaan ze heen? Kunnen ze overleven? Wij weten het niet.

"We kunnen ook bewijs vinden van branden in het verleden door stalagmieten - minerale afzettingen die uit de grotbodem oprijzen - dus, terwijl branden vernietigen wat aan de oppervlakte is, de meer beschermde ondergrond is een goede plek om historische klimaatinformatie op te zoeken en de branden van vandaag in context te plaatsen."

Stalagmieten zijn de tegenhanger van stalactieten, die van het plafond van een grot naar beneden groeien.

Prof Baker zei dat in de komende 12 maanden, hij verwachtte dat de nasleep van de branden voedingsstoffen naar de ondergrond zou spoelen, de hydrologie van de grot veranderen en het karstificatieproces vertragen (wanneer kalksteen wordt blootgesteld aan koolzuur in de bodem en oplost, het creëert onderscheidende landvormen - karst).

"Sommige hydrologische veranderingen kunnen permanent of langdurig zijn, en de vertraging in karstificatie kan meerdere jaren duren, " hij zei.

"Deze effecten nemen af ​​​​naarmate het vuur zwakker en dieper de grot is."

Branden ongekend voor karstregio's

Prof Baker zei dat de branden de karst van NSW onevenredig zwaar hebben getroffen omdat het geconcentreerd was in nationale parken in de belangrijkste vuurplaatsen. zoals het werelderfgoedgebied Greater Blue Mountains.

"Veel gebieden zijn al eerder afgebrand, maar dit is de eerste keer dat we zoveel sites tegelijkertijd zien branden, in hetzelfde vuurseizoen - dus, de ruimtelijke dekking is een van de redenen waarom deze bosbranden ongekend zijn, " hij zei.

"De branden zijn ook ongekend vanwege de regenwouden die zijn afgebrand, en deze gebieden bevatten karst. Bijvoorbeeld, het grootste deel van de Macleay-karst in het noorden is subtropisch of gematigd regenwoud en sommige branden zijn in het subtropische regenwoud gebrand.

"Macleay is waar ik duik met een groep die bestaat uit vrijwillige brandweerlieden en burgerwetenschappers. Ik heb daar nog nooit zo'n uitgebreide brand gezien.

"Het is waarschijnlijk de eerste keer in lange tijd dat vuur het regenwoud heeft aangetast, omdat regenwoud, in tegenstelling tot andere bossen en bomen, is niet geëvolueerd en aangepast om te vuren - deze bomen mogen niet vlam vatten - dus, het groeit misschien niet terug en dat is een grote zorg."

Prof Baker werkt sinds 2014 samen met Kempsey Speleological Society om het klimaat en de hydrologie van sommige grotten in het gematigde en subtropische regenwoud van de Macleay-regio te monitoren.

"Een aantal van deze grotten is tussen oktober en december vorig jaar in brand gestoken door de grote branden in Carrai-Carrai East. " hij zei.

"We hebben in november een van deze grotten verkend, in wat een van de eerste onderzoeksreizen was om de impact van vuur op karst te onderzoeken.

"Dus, onze dataset voor langetermijnmonitoring is nu een zeldzame en waardevolle basis om de effecten van vuur op het grotklimaat en de hydrologie te onderzoeken."

Brandgeschiedenis traceren in karst

Yanchep National Park in West-Australië was een van de karstgebieden aan de kust die voor Kerstmis door brand werden verwoest.

Prof Baker bezocht deze maand om de impact van de brand van 2019 te onderzoeken in vergelijking met een brand in 2005 op dezelfde locatie.

Yanchep is ook de belangrijkste onderzoekslocatie voor Prof Baker's nieuwe driejarige Australian Research Council Discovery Project, dat tot doel heeft de brandgeschiedenis van grotstalagmieten te reconstrueren, een samenwerking met onderzoeker Dr. Pauline Treble van de Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO).

Het karstgebied was het onderwerp van het eerste werk van de onderzoekers over de effecten van vuur op grotten en karst en implicaties voor brandbeheer, die in 2013 begon.

ANSTO begon de grotten te monitoren nadat een hevige bosbrand in februari 2005 1200 hectare Yanchep National Park in brand had gestoken.

Het toezicht, die duurde tot 2011, onderzocht de hydrologie en waterchemie van water dat van het oppervlak naar de grot sijpelt.

Prof Baker zei de onderzoekers, onder leiding van toenmalig UNSW Honours student Gurinder Nagra, publiceerde de resultaten in 2016 en het werd de eerste studie ooit over de effecten van vuur op grotten.

"Uit het onderzoek bleek dat de brand grote bomen heeft gedood, en dus was het oppervlak niet langer in de schaduw. Dit maakte het oppervlak heter, verhoogde verdamping en daardoor de grot werd droger, " hij zei.

"De dode bomen lieten asafzettingen achter op het oppervlak en de oplosbare componenten van de as werden via water naar de grot gedragen. De meest voorkomende oplosbare asmaterialen zijn voedingsstoffen en daarom, brand zorgde voor export van nutriënten naar de ondergrond.

"Bovendien, de branden verminderden de hoeveelheid opgeloste kalksteen, waardoor de groei van stalagmieten en stalactieten in de grot wordt vertraagd."

Prof Baker zei dat de Yanchep-karst ook belangrijk was omdat de verschillende seizoenen van WA regelmatige groeimarkeringen op stalagmieten aanmoedigden, om ze nauwkeuriger te maken voor dateringsdoeleinden en daarom, beter voor het traceren van de brandgeschiedenis.

"Jaarlijkse groeilagen - zoals boomringen - zijn een manier om stalagmieten te dateren, maar ze verschijnen alleen waar je een sterk jaarlijks klimaat hebt, " hij zei.

"We kunnen de jaren terugtellen in de chemie van de stalagmieten en als we elk jaar kunnen tellen, dan weten we precies wanneer er brand is geweest - wat best interessant kan zijn."

Lange termijn impact van branden onzeker

Prof Baker bekijkt de gegevens die hij bij Yanchep heeft verzameld en kijkt uit naar verder onderzoek, maar hij zei dat de langetermijnimpact van vuur op grotten en karst - in het bijzonder, of ongekende branden vaker voorkomen, was onbekend.

"Brand is een natuurlijk proces, dus het is iets dat altijd is gebeurd. Maar als deze branden ongekend zijn vanwege de ruimtelijke schaal van het land dat is afgebrand, en de branden vinden gelijktijdig plaats en komen steeds vaker voor, dan wordt dat iets wat de grotten nog niet eerder hebben gezien, " hij zei.

"Als een meer regelmatige toevoer van voedingsstoffen - de opgeloste as - in de ondergrondse systemen stroomt, de hydrologie kan meer veranderen, en het ondergrondse ecosysteem kan mogelijk niet omgaan met het ontvangen van voedingsstoffen op deze schaal; maar we weten het niet.

"Op de lange termijn, er kunnen blijvende veranderingen zijn, bijvoorbeeld, een beroemde stalagmiet in een toeristengrot die mensen zich herinneren omdat hij altijd druppelt, water kan stoppen met druppelen omdat de leiding verstopt is, of misschien begint een snel groeiende formatie over een paar jaar te vertragen omdat de bomen aan de oppervlakte zijn afgestorven.

"En, als bovenliggende bossen intens worden verbrand, het vertragen van karstprocessen kan vele jaren duren - totdat het bos is hersteld."