Miljoenen jaren geleden, vuur sloeg over de planeet, gevoed door een zuurstofrijke atmosfeer waarin zelfs natte bossen afbrandden, volgens nieuw onderzoek door wetenschappers van CU Boulder.

De studie, vandaag gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , levert geochemisch bewijs dat aantoont dat bosbranden enorm zijn toegenomen, mogelijk tot 30 of 40 procent van de wereldwijde bossen verbranden gedurende 100, 000 jaar interval meer dan 90 miljoen jaar geleden. Terwijl de branden van vandaag worden verergerd door droge omstandigheden, ze ontdekten dat bosbranden tijdens deze periode zelfs in natte gebieden toenamen als gevolg van veranderingen in het mondiale klimaat.

"Het bestuderen van deze periode in de geschiedenis van de aarde kan licht werpen op hoe de moderne en toekomstige aarde zich zou kunnen gedragen onder wereldwijde veranderingen, " zei F. Garrett Boudinot, hoofdauteur en recente Ph.D. afgestudeerd aan de afdeling Geologische Wetenschappen.

Boudinot analyseerde monsters van een rotskern die zich uitstrekt over wat bekend staat als de Oceanic Anoxic Event 2 (OAE2) in het Krijt, ongeveer 94 miljoen jaar geleden. Hij ontdekte dat een verhoogde hoeveelheid koolstof begraven in de oceanen aan het begin van deze gebeurtenis geassocieerd was met aanwijzingen voor het optreden van bosbranden, die zou kunnen zijn veroorzaakt door een toename van zuurstof in de atmosfeer.

"Een van de gevolgen van meer zuurstof in de atmosfeer is dat het gemakkelijker is om vuur te stoken, "zei Boudinot. "Het is dezelfde reden waarom je op sintels blaast om een ​​vuur aan te wakkeren."

Grote hoeveelheden koolstofdioxide in de atmosfeer - vergelijkbaar met wat de aarde naar verwachting tegen 2100 zal ervaren - hebben deze cyclus op gang gebracht.

Voor 50, 000 jaar voordat de OAE2 begon, algen en landplanten trokken deze koolstof via fotosynthese naar de oceanen, waardoor microbiële ademhaling toeneemt, waardoor delen van de oceanen zuurstofarm of zelfs verstoken raakten, bekend als anoxie. Ditzelfde proces bestaat tegenwoordig in wateren waar te veel voedingsstoffen op één plaats terechtkomen, als de monding van de rivier de Mississippi, waar overtollige mestafvoer zich ophoopt en algen voedt - die vervolgens worden opgegeten door microben die zuurstof verbruiken, het creëren van een dode zone. In dit soort zuurstofarme wateren, de organische koolstof die uit de atmosfeer wordt opgeslagen, wordt begraven in sedimenten, terwijl de zuurstof die deel uitmaakte van de kooldioxide (CO ₂ ) wordt afgegeven aan de atmosfeer.

Na 100, 000 jaar van deze oceaananoxie-gebeurtenis - die werd geïntensiveerd door de opwarming van de aarde - oceanensedimenten over de hele wereld hadden genoeg organische koolstof opgeslagen dat de atmosfeer rijk werd aan zuurstof, zozeer zelfs dat het de verbranding van tot 40 procent van de bossen over de hele planeet mogelijk heeft gemaakt, zelfs in natte en vochtige gebieden.

De planeet ondergaat vandaag een soortgelijke transformatie als aan het begin van deze cyclus, met kooldioxide dat zich ophoopt in de atmosfeer en voedingsstoffen die zich ophopen in de oceaan. Als deze zelfde patronen doorgaan, geschiedenis zou zich in de toekomst kunnen herhalen, slechts eeuwen tot millennia vanaf vandaag.

"Het benadrukt dat het plaatsen van koolstofdioxide in de atmosfeer en voedingsstoffen in de oceaan niet alleen potentieel de temperatuur op aarde verhoogt. Het heeft aanzienlijke gevolgen voor de fundamentele biogeochemie of ecologie van de planeet, zoals hoe bossen reageren op vuur, " zei Boudinot, die nu in outreach werkt bij de Colorado Wildlife Council.

Een mysterie in de geschiedenis van de aarde

Boudinot was nooit van plan de rotskern te analyseren, geboord in Utah, voor restanten van bosbranden. Er werd geboord om andere verschillende elementen van OAE2 beter te begrijpen, inclusief hoe mariene ecosystemen op dat moment in de geschiedenis van de aarde reageerden op wereldwijde veranderingen.

Maar tegelijkertijd voerde hij ook een ander experiment uit, het gebruik van een analytische methode om moleculaire tracers van bosbranden te identificeren in gesteentemonsters uit andere tijden en locaties. Deze tracers worden polycyclisch genoemd, Aromatische koolwaterstoffen, of PAK's - ook wel bekend als 'pyro-PAK's'.

In de rotskern van Utah bevonden zich zwarte leisteen beladen met organisch materiaal, bewaard van bijna 94 miljoen jaar geleden, toen dat deel van het land met zee was bedekt. Dus Boudinot dacht waarom niet? En deed dezelfde tests op de OAE2-rotskern, vond dat er een aanzienlijke hoeveelheid van deze pyro-PAK's in zat.

"Deze organische moleculen dienen in feite als moleculaire fossielen, " zei Julio Sepúlveda, senior auteur van de studie, hoogleraar geologische wetenschappen en fellow bij het Institute of Arctic and Alpine Research.

Deze moleculen zijn ook gerelateerd aan de temperatuur van het vuur zelf. Ze wezen op branden met hoge temperaturen, ontstaan ​​door bosbranden.

Het interval van OAE2 met meer branden was ook een mysterie voor geologen. Deze nieuwe geochemische gegevens zijn niet alleen ijzersterk, maar het vertegenwoordigt ook een gedetailleerde evolutie van de gebeurtenis, waarbij elk gegevenspunt een kortere tijdsperiode vertegenwoordigt. Dit geeft wetenschappers een beter begrip van hoe koolstofopslag in de oceanen verband houdt met zuurstofniveaus in de atmosfeer en mondiale temperaturen, en het tempo waarin deze klimaatfeedbacks kunnen optreden.

Terwijl wetenschappers vermoeden dat vulkanische activiteit de reden was dat er zoveel koolstofdioxide in de atmosfeer was voordat deze gebeurtenis in de geschiedenis van de aarde begon, Boudinot ziet parallellen met de hoeveelheid kooldioxide die mensen tegenwoordig uitstoten.

"Deze bevinding benadrukt de langdurige gevolgen van klimaatverandering. De klimaatverandering die we nu veroorzaken, het is niet iets waar als we het niet oplossen, alleen onze kleinkinderen zullen ermee te maken krijgen, " zei Boudinot. "De geschiedenis van klimaatverandering in de geschiedenis van de aarde vertelt ons dat de effecten echt langdurig zijn."