Gefossiliseerde houtskool wijst op atmosferische zuurstofniveaus van ten minste 16 procent
De grijze fineren van houtskool die helderwitte pyrietmineralen omringen in dit 430 miljoen jaar oude fossiel van de schimmel Prototaxites zijn het oudst bekende bewijs van bosbranden, suggereert een nieuwe studie.
Stukken houtskool die zijn begraven in oude rotsen die zijn opgegraven in Wales en Polen, duwen het vroegste bewijs voor bosbranden terug tot ongeveer 430 miljoen jaar geleden. Naast het breken van het vorige record met ongeveer 10 miljoen jaar, helpen de vondsten om vast te stellen hoeveel zuurstof er op dat moment in de atmosfeer van de aarde was.
De oude atmosfeer moet hebben ingesloten? ten minste 16 procent zuurstofrapporteren onderzoekers op 13 juni in Geologie. Die conclusie is gebaseerd op moderne laboratoriumtests die laten zien hoeveel zuurstof er nodig is om een natuurbrand aan te pakken en zich te verspreiden.
Terwijl zuurstof tegenwoordig 21 procent van onze lucht uitmaakt, schommelden de zuurstofniveaus in de atmosfeer van de aarde de afgelopen 600 miljoen jaar tussen 13 en 30 procent (SN: 13-12-05). Langetermijnmodellen die zuurstofconcentraties uit het verleden simuleren, zijn gebaseerd op processen zoals het begraven van steenkoolmoerassen, het bouwen van bergen, erosie en de chemische veranderingen die daarmee gepaard gaan. Maar die modellen, waarvan sommige lagere zuurstofniveaus voorspellen van slechts 10 procent voor deze periode, bieden brede penseelstreken van trends en vangen mogelijk geen korte pieken en dalen, zeggen Ian Glasspool en Robert Gastaldo, beide paleobotanisten aan het Colby College in Waterville, Maine.
Houtskool, een overblijfsel van bosbranden, is fysiek bewijs dat op zijn minst een minimumdrempel voor zuurstofconcentraties biedt. Dat komt omdat zuurstof een van de drie ingrediënten is die nodig zijn om een natuurbrand te creëren. De tweede, ontsteking, kwam van bliksem in de antieke wereld, zegt Glasspool. De derde, brandstof, kwam van ontluikende planten en schimmels 430 miljoen jaar geleden, tijdens de Silurische periode. Het overheersende groen waren laagblijvende planten van slechts een paar centimeter hoog. Verspreid tussen deze kleine bodembedekker waren af en toe kniehoge tot middelhoge planten en Prototaxites schimmels die wel negen meter hoog konden worden. Voor die tijd waren de meeste planten eencellig en leefden ze in de zeeën.
Zodra planten de oceaan verlieten en begonnen te gedijen, volgden bosbranden. “Bijna zodra we bewijs hebben van planten op het land, hebben we bewijs van natuurbrand”, zegt Glasspool.
Dat bewijs omvat kleine brokken gedeeltelijk verkoolde planten – inclusief houtskool zoals geïdentificeerd door de microstructuur – evenals conglomeraties van houtskool en bijbehorende mineralen ingebed in gefossiliseerde brokken van Prototaxites schimmels. Die monsters waren afkomstig van rotsen van bekende leeftijden die gevormd waren uit sedimenten die net voor de kust van oude landmassa’s waren gedumpt. Dit natuurbrandafval werd offshore in beken of rivieren vervoerd voordat het zich vestigde, zich ophoopte en werd bewaard, suggereren de onderzoekers.
De ontdekking draagt bij aan eerder bewijs, inclusief analyses van vloeistofzakken die zijn opgesloten in halietmineralen gevormd tijdens het Siluur, wat suggereert dat de atmosferische zuurstof in die tijd de concentratie van 21 procent die vandaag wordt gezien, benaderde of zelfs overschreed, merkt het paar op.
“Het team heeft goed bewijs voor verkoling”, zegt Lee Kump, een biogeochemicus bij Penn State die niet betrokken was bij de nieuwe studie. Hoewel het bewijs wijst op hogere zuurstofniveaus dan sommige modellen voor die tijd suggereren, is het mogelijk dat zuurstof zelfs eerder dan het Siluur een substantieel onderdeel van de atmosfeer was, zegt hij.
“We kunnen niet uitsluiten dat het zuurstofgehalte ook verder terug niet hoger was”, zegt Kump. “Het kan zijn dat planten uit die tijd niet vatbaar waren voor het achterlaten van een houtskoolrecord.”
