Gli antichi incendi hanno svolto un ruolo cruciale nella formazione e diffusione di praterie come quelle che ora coprono vaste parti della Terra, secondo gli scienziati della Penn State e dello Smithsonian National Museum of Natural History.

Un nuovo studio collega un grande aumento degli incendi quasi 10 milioni di anni fa, nel tardo Miocene, con un importante spostamento della vegetazione sulla terraferma, come indicato dagli isotopi di carbonio dei biomarcatori vegetali trovati nei reperti fossili. Frequente, gli incendi stagionali hanno contribuito a trasformare le aree boschive in paesaggi aperti, e guidò l'espansione delle praterie, hanno detto i ricercatori.

Il team ha sviluppato un approccio innovativo per testare il ruolo del fuoco nella crescita delle prime praterie. Hanno analizzato tracce di foglie antiche e di materia organica bruciata lasciata nei paleosol, o suoli fossili, nel nord del Pakistan.

"Gli strumenti che usiamo sono molecole e biomarcatori prodotti da organismi nella storia della Terra e conservati nelle rocce, "ha detto Allison Karp, uno studente laureato in geoscienze alla Penn State e autore principale del documento. "Possiamo usarli come indizi per capire cosa stava succedendo con il clima e l'ecologia in passato".

La nuova tecnica ha ampie implicazioni come strumento per gli scienziati che cercano di rispondere a domande sulla vegetazione passata e sui cambiamenti climatici, ha detto il ricercatore.

Ciò dimostra che lo strumento può individuare la posizione di un incendio in cui si è verificato, secondo Karp. "In un record di paleosol stai davvero catturando un'immagine integrata di ciò che stava accadendo quando si stava formando il suolo, " lei disse.

I ricercatori hanno recentemente riportato i loro risultati nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Katherine Freeman, Evan Pugh University Professor di Geoscienze alla Penn State e consigliere di Karp, è un coautore della carta.

"Questo è uno dei più grandi cambiamenti ecologici degli ultimi 66 milioni di anni, " ha detto Karp. "Nessuno dei sistemi di praterie aperte che abbiamo oggi esisteva prima di questa transizione. Era un mondo dall'aspetto molto diverso, soprattutto in luoghi subtropicali come il Pakistan".

Gli scienziati hanno studiato a lungo l'aumento delle praterie C4, prende il nome dalle piante che hanno evoluto un nuovo modo di gestire la fotosintesi che consente loro di prosperare in ambienti secchi, condizioni tropicali e con minori quantità di anidride carbonica. Queste piante includono colture moderne come mais e canna da zucchero.

Una volta si credeva che un calo dei livelli globali di anidride carbonica fosse dietro l'aumento delle praterie C4. Ricerche più recenti hanno dimostrato che le graminacee si diffondono a velocità diverse nei diversi continenti, indicando che i fattori regionali, come i modelli di pioggia - e potenzialmente il fuoco - hanno giocato un ruolo importante. Ma c'erano poche prove dirette che collegassero un aumento degli incendi a questa transizione.

"Eravamo interessati a ricostruire il fuoco e l'espansione delle praterie nello stesso record geologico per vedere se potevamo trovare prove proxy del ruolo svolto dal fuoco, "Ha detto Karp. "Ora abbiamo una bella linea di prove osservative da confrontare con ciò che hanno detto i modelli".

Karp e i suoi collaboratori hanno utilizzato idrocarburi policiclici aromatici (IPA), trovato nei paleosol, come proxy antincendio. Gli IPA sono sostanze chimiche create dalla combustione di materia organica come legno e piante. Inoltre si trovano naturalmente nel carbone e nel petrolio greggio.

Gli IPA sono aumentati di cinque volte in tutta l'area di studio, mentre le prove di conifere sono diminuite e alla fine sono scomparse. Il paesaggio boscoso si è aperto in due fasi. Circa 10 milioni di anni fa, le foreste sono state sostituite da più inclini al fuoco, boschi aperti o praterie, e tra i sei e gli otto milioni di anni fa, Le praterie C4 sono diventate dominanti proprio quando la quantità di segnali di fuoco è aumentata drasticamente.

L'ecologia moderna del fuoco può spiegare il processo. Le erbe crescono più velocemente degli alberi dopo un incendio e aiutano anche a creare condizioni mature per incendi successivi, promuovere paesaggi aperti. Nel tardo Miocene, le stagioni umide causate dai monsoni hanno incoraggiato la crescita delle piante, che a sua volta creava più combustibile per gli incendi durante i periodi caldi, stagioni secche in Pakistan.

"Il ruolo svolto dal fuoco nell'espansione e nell'evoluzione dei sistemi di praterie in tempi profondi è importante perché capire come il fuoco ha mantenuto i sistemi in passato può aiutarci a prevedere cosa potrebbe accadere a questi importanti sistemi in futuro mentre il clima continua a cambiare, " ha detto Karp.

Il nuovo approccio ai marcatori di fuoco potrebbe essere utilizzato per esaminare le interazioni su scala paesaggistica tra fuoco e vegetazione per altre regioni geografiche e transizioni climatiche, come transizioni glaciali-interglaciali o eventi catastrofici di cambiamento climatico, ricercatori hanno detto.