Ученые объяснили неизбежность лесных пожаров

Как кислород питает пожары времен

Ученые предполагают, что колебания уровней кислорода в атмосфере Земли, близко связаны с эволюцией жизни, с сильными обратными связями между одно- и многоклеточной жизнью и кислородом. В течение последних 400 млн лет уровень кислорода значительно варьировался в пределах 21% того, что мы «имеем» сегодня.

Исследователи из Музея Филда в Чикаго и Королевского Холлоуэйского университета Лондона, опубликовали свои результаты в журнале «Nature Geoscience». Они показали, что количество древесного угля в древних торфяных болотах, ныне обычного угля, дает меру того, какие концентрации кислорода там были в прошлом.

До настоящего времени для оценки концентрации кислорода в атмосфере ученые опирались на геохимические модели. Между тем, разработано и множество других конкурирующих моделей, каждая из которых имеет значительные расхождения и не простой способ решения проблемы. Все модели сходятся на том, что где-то 300 миллионов лет назад, в позднем палеозое, уровень атмосферного кислорода был значительно выше, чем в наши дни.

Эти повышенные уровни связывают с гигантизмом некоторых групп животных и насекомых. К примеру, стрекоза Meganeura monyi  с размахом крыльев более 60 см, подтверждает это допущение. Некоторые ученые считают, что эти более высокие концентрации атмосферного кислорода, возможно, также позволили позвоночным завоевать сушу.

Такая более высокая концентрация кислорода была прямым следствием колонизации земли растениями.

Когда растения фотосинтезируют, они выделяют кислород. Однако, когда углерод находящийся в тканях растений распадается, концентрации атмосферного кислорода истощаются. Для чистого прироста атмосферного кислорода в течение длительного времени органическое вещество должно залечь в почву. Колонизация земли растениями привела не только к росту новых растений, но и к резкому увеличению отложений углерода. Массы отложений были особенно высоки в период позднего палеозоя, когда скопились огромные запасы угля.

Доктор Иэн Гласспул из Отдела геологии в Музее Филда объяснил, что "концентрация кислорода в атмосфере тесно связана с возгораемостью. При уровне кислорода ниже 15% лесные пожары не могли распространятся. Однако, когда уровень значительно превосходит 25 % даже увлажненные растения могли воспламеняться. При 30-35 % уровне, как могло быть в конце палеозоя, пожары были часты и принимали масштабы катастроф, как мы можем это наблюдать в этом году в России и в других странах".

Исследователи, в том числе профессор Эндрю Скотт из Королевского Холлоуэйского университета Лондона показали, что древесный уголь, найденный в угольных пластах, оставался в около 4-8% на протяжении прошлых 50 миллионов лет, что перекликается с нынешними уровнями атмосферного кислорода. Тем не менее, в истории Земли были периоды, когда доля древесного угля в отложениях угля доходила до 70%. Это указывает на очень высокие уровни атмосферного кислорода, которые могли способствовать возникновению частых, крупных и чрезвычайно сильных пожаров. Эти периоды включают каменноугольный и пермский периоды (по линейке времени: 320-250 миллионов лет назад) и середину мелового периода (около 100 миллионов лет назад).

"Любопытно, сказал профессор Скотт, что это было временем существенных изменений в эволюции растительности на земле, отмечавшееся эволюцией и распространением новых групп растений, хвойных пород в позднем каменноугольном периоде и цветковых растений в меловом периоде".

Эти периоды мощных пожаров в результате повышенной концентрации атмосферного кислорода могли быть нескончаемыми с большим количеством огня, означающего более высокую гибель растений и в свою очередь более сильной эрозии и образованию большего залегания органического углерода, который мог способствовать повышенной концентрации кислорода в атмосфере.

"И все же для нас остается загадкой, отмечает Эндрю Скотт, почему концентрация кислорода, кажется, более-менее стабилизировались где-то 50 миллионов лет тому назад".