Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Geoscience, предоставляет геохимические данные, показывающие, что лесные пожары резко расширились, потенциально сжигая до 30-40 процентов мировых лесов в течение 100000-летнего интервала более 90 миллионов лет назад. Хотя сегодняшние пожары усугубляются засушливыми условиями, они обнаружили, что лесные пожары в этот период участились даже во влажных регионах из-за изменений глобального климата.
«Изучение этого периода в истории Земли может пролить свет на то, как современная и будущая Земля может вести себя в условиях глобальных изменений», – сказал Ф. Гаррет Будино, ведущий автор и недавний аспирант кафедры геологических наук.
Будино проанализировал образцы из керна породы, который охватывает так называемое океаническое аноксическое событие 2 (OAE2) в меловом периоде, около 94 миллионов лет назад. Он обнаружил, что повышенное количество углерода, захороненного в океанах в начале этого события, было связано с признаками возникновения лесных пожаров, которые могли быть вызваны увеличением содержания кислорода в атмосфере.
«Одним из последствий наличия большего количества кислорода в атмосфере является то, что пожары легче разжечь», – сказал Будино. "Это та же самая причина, по которой вы дуете на угли, чтобы разжечь огонь."
Большое количество углекислого газа в атмосфере – очень похожее на то, что, по прогнозам, испытает Земля к 2100 году – положило начало этому циклу.
За 50000 лет до начала OAE2 водоросли и наземные растения втягивали этот углерод в океаны посредством фотосинтеза, вызывая усиление микробного дыхания, что приводило к тому, что в некоторых частях океанов снижалось содержание кислорода или даже его не было, что называется аноксией. Тот же самый процесс существует сегодня в водах, где слишком много питательных веществ попадает в одно место, например, в устье реки Миссисипи, где накапливается избыточный сток удобрений и питается водорослями, которые затем съедаются микробами, потребляющими кислород, создавая мертвую зону. В таких бескислородных водах органический углерод, который хранится в атмосфере, захоронен в отложениях, в то время как кислород, который был частью двуокиси углерода (CO2), выбрасывается в атмосферу.
После 100000 лет этого явления аноксии океана, которое было усилено повышением температуры, океанические отложения по всему земному шару накопили достаточно органического углерода, так что атмосфера стала настолько богатой кислородом, что это могло способствовать сгоранию до 40 процент лесов по всей планете, даже во влажных и влажных регионах.
Сегодня планета претерпевает те же преобразования, что и в начале этого цикла: углекислый газ накапливается в атмосфере, а питательные вещества накапливаются в океане. Если те же самые закономерности сохранятся, история может повториться в будущем, через столетия или тысячелетия от сегодняшнего дня.
"Он подчеркивает, что попадание углекислого газа в атмосферу и питательных веществ в океан не только потенциально увеличивает глобальную температуру. Это оказывает значительное влияние на фундаментальную биогеохимию или экологию планеты, например, на то, как леса реагируют на огонь », – сказал Будино, который в настоящее время занимается информационно-пропагандистской деятельностью в Совете по охране дикой природы штата Колорадо.
Загадка в истории Земли
Будино никогда не намеревался анализировать керн породы, пробуренный в Юте, на предмет остатков лесных пожаров.
Его пробурили, чтобы лучше понять другие различные элементы OAE2, в том числе то, как морские экосистемы реагировали на глобальные изменения в то время в истории Земли.
Но в то же время он проводил еще один эксперимент, используя аналитический метод для определения молекулярных индикаторов лесных пожаров в образцах горных пород из других времен и из других мест. Эти индикаторы называются полициклическими ароматическими углеводородами или ПАУ, иногда их называют пиро-ПАУ."
Внутри горного ядра Юты были черные сланцы, нагруженные органическими веществами, сохранившиеся почти 94 миллиона лет назад, когда эта часть страны была покрыта морем.
Итак, Будино подумал, почему бы и нет? И провел те же тесты на керне породы OAE2, обнаружив, что в нем было значительное количество пиро-ПАУ.
«Эти органические молекулы в основном служат молекулярными окаменелостями», – сказал Хулио Сепульведа, старший автор исследования, профессор геологических наук и научный сотрудник Института арктических и альпийских исследований.
Эти молекулы также связаны с температурой самого огня. Они указали на высокотемпературные пожары, возникшие в результате лесных пожаров.
Интервал OAE2 с большим количеством пожаров также был загадкой для геологов. Эти новые геохимические данные не только надежны, но и представляют подробную эволюцию события – каждая точка данных представляет меньший период времени. Это дает ученым более четкое представление о том, как хранение углерода в океанах связано с уровнем кислорода в атмосфере и глобальными температурами, а также с темпами, с которыми могут происходить эти климатические обратные связи.
Хотя ученые подозревают вулканическую активность как причину, по которой в атмосфере было так много углекислого газа до того, как началось это событие в истории Земли, Будино видит параллели с тем, сколько углекислого газа выбрасывается людьми сегодня.
"Этот вывод подчеркивает длительное воздействие изменения климата. «Изменение климата, которое мы вызываем сейчас, это не то, что, если мы не исправим его, придется иметь дело только нашим внукам», – сказал Будино. "История изменения климата в истории Земли говорит нам о том, что последствия действительно длительны."