Пожары способствовали распространению травянистых равнин на древней Земле

Согласно исследованию ученых из Университета штата Пенсильвания и Национального музея естественной истории Смитсоновского института, древние пожары сыграли решающую роль в формировании и распространении травянистых равнин, подобных тем, что сейчас покрывают обширные части Земли. Новое исследование связывает значительный рост числа пожаров около 10 миллионов лет назад, в позднем миоцене, с крупным сдвигом в наземной растительности, на что указывают изотопы углерода растительных биомаркеров в ископаемой летописи. Частые сезонные пожары способствовали превращению лесных массивов в открытые ландшафты и расширению травянистых равнин.

Команда разработала инновационный подход для проверки роли огня в становлении ранних травянистых экосистем. Исследователи проанализировали индикаторы древних листьев и сожженного органического вещества, сохранившиеся в палеопочвах (ископаемых почвах) на севере Пакистана. "Инструменты, которые мы используем, — это молекулы и биомаркеры, произведенные организмами в истории Земли и сохраненные в породах", — пояснила ведущий автор статьи, аспирант по геонаукам Эллисон Карп. Этот метод имеет широкое значение как инструмент для ученых, изучающих прошлую растительность и изменение климата.

"Это одно из крупнейших экологических изменений за последние 66 миллионов лет. Ни одна из современных систем открытых травянистых равнин не существовала до этого перехода", — отметила Карп. Ранее считалось, что причиной распространения так называемых C4-растений (включая современные кукурузу и сахарный тростник), которые эффективно фотосинтезируют в сухих условиях, стало падение уровня углекислого газа CO₂. Однако новые данные указывают на важность региональных факторов, включая пожары.

Используя в качестве маркеров пожаров полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), ученые обнаружили, что их концентрация в палеопочвах увеличилась в пять раз по мере сокращения и исчезновения хвойных лесов. Лесистый ландшафт открывался в два этапа: около 10 млн лет назад леса сменились более подверженными пожарам редколесьями или травянистыми сообществами, а 6–8 млн лет назад доминирующими стали C4-травянистые равнины, что совпало с резким ростом следов огня. Как и в современной экологии, травы быстрее восстанавливались после пожаров и создавали условия для новых возгораний, поддерживая открытый ландшафт.

"Понимание того, как огонь поддерживал системы в прошлом, может помочь нам спрогнозировать, что произойдет с этими важными экосистемами в будущем, по мере изменения климата", — заключила Карп. Новый подход с маркерами пожаров может быть применен для изучения взаимодействия огня и растительности в других регионах и в ходе иных климатических переходов.