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Warum nahmen Brände während der urzeitlichen Erwärmung nicht überall zu?
Als sich die Erde vor rund 56 Millionen Jahren stark erwärmte, brannten Wälder und andere Vegetation nicht überall häufiger. Die Analyse zweier chinesischer Sedimentarchive zeigt, dass Brandspuren in unterschiedlichen Phasen des damaligen Klimasprungs zunahmen. Ein Abgleich mit älteren Befunden spricht zudem gegen weltweite Torfbrände als maßgebliche Kohlenstoffquelle dieser Erwärmung.
Peking (China). Vor etwa 56 Millionen Jahren stieg die globale Temperatur während des Paläozän-Eozän-Temperaturmaximums (PETM) rasch an. Gleichzeitig gelangten große Mengen Kohlenstoff mit einer charakteristischen Isotopenzusammensetzung in die Atmosphäre und die Ozeane. Welche Prozesse den Kohlenstoff freisetzten, ist bislang nicht abschließend geklärt.
Eine Hypothese führt die damalige Erwärmung unter anderem auf großflächige Brände in kohlenstoffreichen Torfgebieten zurück. Beim Verbrennen solcher Ablagerungen könnte viel Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt sein. Bisherige Brandarchive aus der Arktis, Europa und Nordamerika ergaben jedoch kein einheitliches Bild der Feueraktivität.
Forscher des Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences (IGGCAS) um Dr. Zuoling Chen haben nun 40 Sedimentproben aus zwei chinesischen Becken untersucht. Die Proben stammen aus dem Fushun-Becken im Nordosten Chinas und dem Jianghan-Becken im Osten des Landes. Beide Sedimentfolgen enthalten Ablagerungen aus der Zeit des PETM.
Im Mittelpunkt standen polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), die unter anderem bei der unvollständigen Verbrennung von Pflanzenmaterial entstehen. Solche chemischen Rückstände bleiben in Sedimenten erhalten und ermöglichen Rückschlüsse auf frühere Brände. Da bestimmte PAK auch aus Erdöl oder Kohle stammen können, verglich das Team verschiedene Stoffverhältnisse, um ihre Herkunft einzugrenzen.
Im Jianghan-Becken häuften sich die als Brandindikatoren gedeuteten Stoffe bereits zu Beginn des damaligen Klimasprungs. Im weiter nördlich gelegenen Fushun-Becken erreichten sie dagegen erst während der anschließenden Erholungsphase ihren Höchststand. Damit fielen die auffälligsten Brandphasen an den beiden Fundorten weder zeitlich zusammen noch durchweg in die Phase höchster Temperaturen.
Auch die chemischen Signaturen unterscheiden sich. Für Fushun sprechen mehrere Stoffverhältnisse deutlich für die Verbrennung von Pflanzenmaterial, während die Herkunft der Rückstände aus Jianghan weniger eindeutig ist. Dort deuten die Analysen teilweise auf gemischte Quellen hin, obwohl die Gesamtsignatur nach Interpretation der Studie überwiegend von Vegetationsbränden geprägt wurde.
Als mögliche Erklärung nennen die Autoren die unterschiedlichen Umweltbedingungen in beiden Becken. Die Region um Jianghan war vor der Erwärmung vergleichsweise trocken, sodass wahrscheinlich zu wenig Pflanzenmaterial für größere Brände vorhanden war. Mehr Regen zu Beginn des PETM könnte das Pflanzenwachstum verstärkt und dadurch zusätzlichen Brennstoff geschaffen haben.
Fushun war dagegen bereits zuvor eine feuchte und pflanzenreiche Landschaft. Zusätzliche Niederschläge könnten dort zunächst die Vegetation durchnässt und Brände unterdrückt haben. Erst als es während der Erholungsphase wieder kühler und trockener wurde, könnte sich das angesammelte Pflanzenmaterial leichter entzündet haben. Diese Zusammenhänge sind plausible Erklärungen der Sedimentbefunde, keine direkt beobachteten Ursachen.
Für die überregionale Einordnung verglich das Team die neuen Daten mit früheren Brandnachweisen aus anderen Weltregionen. Einige Archive zeigen häufige Feuer, andere eine kurze Zunahme, weitgehend unveränderte Verhältnisse oder sogar eine Abschwächung. Ein weltweit gleichzeitiger Anstieg der Brandaktivität zu Beginn des PETM lässt sich daraus nicht ableiten.