Os incêndios florestais antigos desempenharam um papel crucial na formação e disseminação de pastagens como as que agora cobrem grandes partes da Terra, de acordo com cientistas da Penn State e do Museu Nacional de História Natural Smithsonian.

Um novo estudo relaciona um grande aumento de incêndios florestais há quase 10 milhões de anos, no final do Mioceno, com uma grande mudança na vegetação terrestre, conforme indicado por isótopos de carbono de biomarcadores vegetais encontrados no registro fóssil. Freqüente, incêndios sazonais ajudaram a transformar áreas florestais em paisagens abertas, e impulsionou a expansão das pastagens, disseram os pesquisadores.

A equipe desenvolveu uma abordagem inovadora para testar o papel do fogo no surgimento dos primeiros campos. Eles analisaram traços de folhas antigas e de matéria orgânica queimada deixada em paleossolos, ou solos fósseis, no norte do Paquistão.

“As ferramentas que usamos são moléculas e biomarcadores produzidos por organismos na história da Terra e preservados em rochas, "disse Allison Karp, estudante de pós-graduação em geociências na Penn State e principal autor do artigo. "Podemos usar isso como pistas para descobrir o que estava acontecendo com o clima e a ecologia no passado."

A nova técnica tem amplas implicações como uma ferramenta para cientistas que buscam responder a perguntas sobre a vegetação passada e as mudanças climáticas, disse o pesquisador.

Isso mostra que a ferramenta pode apontar a localização de um incêndio onde ocorreu, de acordo com Karp. "Em um registro de paleossolo, você está realmente capturando uma imagem integrada do que estava acontecendo quando o solo estava se formando, " ela disse.

Os pesquisadores relataram recentemente suas descobertas no Proceedings of the National Academy of Sciences . Katherine Freeman, Evan Pugh University Professor de Geociências na Penn State e conselheiro de Karp, é co-autor do artigo.

“Esta é uma das maiores mudanças ecológicas dos últimos 66 milhões de anos, "disse Karp." Nenhum dos sistemas de pastagens abertas que temos hoje existia antes desta transição. Era um mundo muito diferente, especialmente em lugares subtropicais como o Paquistão. "

Os cientistas há muito estudam a ascensão das pastagens C4, com o nome de plantas que desenvolveram uma nova maneira de lidar com a fotossíntese que lhes permite prosperar em ambientes secos, condições tropicais e com menores quantidades de dióxido de carbono. Essas plantas incluem culturas modernas como milho e cana-de-açúcar.

Já se acreditou que uma queda nos níveis globais de dióxido de carbono estava por trás do aumento das pastagens C4. Pesquisas mais recentes mostraram que as gramíneas se espalham em taxas diferentes em continentes diferentes, indicando que fatores regionais, como padrões de chuva - e potencialmente fogo - desempenharam papéis importantes. Mas havia poucas evidências diretas que ligassem o aumento dos incêndios florestais a essa transição.

"Estávamos interessados ​​em reconstruir o fogo e a expansão das pastagens no mesmo registro geológico para ver se poderíamos encontrar evidências do papel desempenhado pelo fogo, "Karp disse." Agora temos uma boa linha de evidências observacionais para comparar com o que os modelos disseram. "

Karp e seus colaboradores usaram hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), encontrado em paleossolos, como procuradores de fogo. Os PAHs são produtos químicos criados pela queima de matéria orgânica como madeira e plantas. Eles também são encontrados naturalmente no carvão e no petróleo bruto.

Os PAHs aumentaram cinco vezes em toda a área de estudo, enquanto as evidências de árvores coníferas diminuíram e, por fim, desapareceram. A paisagem densamente florestada se abriu em dois estágios. Cerca de 10 milhões de anos atrás, florestas foram substituídas por mais propensas ao fogo, bosques abertos ou pastagens, e entre seis e oito milhões de anos atrás, As pastagens C4 tornaram-se dominantes à medida que a quantidade de assinaturas de fogo aumentava drasticamente.

A moderna ecologia do fogo pode explicar o processo. As gramíneas crescem mais rápido do que as árvores após um incêndio e também ajudam a criar condições propícias para incêndios subsequentes, promoção de paisagens abertas. No final do Mioceno, as estações chuvosas provocadas pelas condições das monções estimularam o crescimento das plantas, que por sua vez criou mais combustível para incêndios durante o calor, estações secas no Paquistão.

"O papel que o fogo desempenhou na expansão e evolução dos sistemas de pastagem em tempos profundos é importante porque entender como o fogo manteve os sistemas no passado pode nos ajudar a prever o que pode acontecer a esses sistemas importantes no futuro, à medida que o clima continua a mudar, "Karp disse.

A nova abordagem de marcador de fogo pode ser usada para examinar as interações em escala da paisagem entre o fogo e a vegetação para outras regiões geográficas e transições climáticas, como transições glacial-interglaciais ou eventos catastróficos de mudança climática, pesquisadores disseram.