Das Wissen darüber, wie sich die Häufigkeit und Intensität von Waldbränden im Laufe der Zeit verändert hat, bietet Wissenschaftlern einen Einblick in die vergangenen Landschaften der Erde und ein Verständnis für zukünftige Auswirkungen des Klimawandels. Um Feueraufzeichnungen zu rekonstruieren, stützen sich Forscher in hohem Maße auf Sedimentaufzeichnungen aus Seeböden, was jedoch bedeutet, dass Feuergeschichten aus Trockengebieten oft übersehen werden. Nun zeigt eine neue Studie, dass Sanddünen als Aufbewahrungsorte für die Brandgeschichte dienen und dazu beitragen können, das wissenschaftliche Verständnis der Brandregime auf der ganzen Welt zu erweitern.
Veröffentlicht am 11. Mai in QuartärforschungDie Studie ist die erste, die Sedimentaufzeichnungen untersucht, die in Ablagerungen am Fußhang von Sanddünen erhalten geblieben sind. Das Forschungsteam unter der Leitung von Nicholas Patton, Ph.D., einem Postdoktoranden jetzt am DRI, untersuchte vier Sanddünen im Cooloola Sand Mass in Australien. Australien ist eine der am stärksten von Bränden bedrohten Landschaften der Welt, mit einer langen Geschichte sowohl natürlicher als auch kultureller Brände und ausgedehnter Flächen ohne Seen oder Teiche, aus denen Sedimentaufzeichnungen gesammelt werden könnten.
Die Forscher wollten beweisen, dass diese Sanddünenablagerungen zur Rekonstruktion zuverlässiger, mehrtausendjähriger Brandverläufe genutzt werden könnten. Diese bisher unerkannten Archive könnten möglicherweise in trockenen Regionen auf der ganzen Welt genutzt werden, um Wissenslücken an Orten zu schließen, an denen Feuer die Landschaft prägt.
„Viele Feuer- und Paläoklimaaufzeichnungen finden dort statt, wo es viele Gewässer wie Seen, Torfmoore und Moore gibt“, sagt Patton. „Aus diesem Grund sind die meisten globalen Modelle tatsächlich auf gemäßigte Regionen ausgerichtet.“
Die Cooloola-Sandmasse besteht aus riesigen – bis zu 240 Meter hohen – Sanddünen, die sich an der Küste aufbauen und sich durch die Kraft des Windes allmählich landeinwärts bewegen. Durch die Bestimmung des Alters der Dünen mithilfe einer Technik namens optisch stimulierte Lumineszenzdatierung (OSL) fand Pattons Team heraus, dass sich die vier Dünen über das Holozän erstrecken, was den letzten etwa 12.000 Jahren entspricht.
Sobald eine Düne stabil ist, also nicht mehr wächst, sondern langsam abgebaut wird, wirkt die Schwerkraft auf die Dünenhänge und sammelt den herabfallenden Sand an der Basis sowie die Holzkohlereste von örtlichen Bränden, die sich auf der Dünenoberfläche abgelagert haben. Dieses Sediment baut sich im Laufe der Zeit auf und bildet eine Schicht aus Holzkohle aus Bränden, die mithilfe der Radiokarbondatierung zuverlässig identifiziert werden kann.
„Wir gruben Erdgruben am Fuße der Dünen und sahen viel Holzkohle – mehr Holzkohle, als wir erwartet hatten“, sagt Patton. „Und wir dachten, wir könnten diese Ablagerungen vielleicht nutzen, um lokale Brände in der Gegend zu rekonstruieren.“
Patton fand heraus, dass die Holzkohleschichten auf den jüngeren Dünen (im Alter von 500 und 2.000 Jahren) einzelne Brände darstellten, da der steile Hang der Dünen jede Schicht schnell begrub. Allerdings hatten die älteren Dünen (mit einem Alter von 5.000 und 10.000 Jahren) sanftere Hänge, in denen sich im Laufe der Zeit Holzkohle aus verschiedenen Bränden vermischte, was ein besseres Verständnis von Zeiträumen mit erhöhter oder verringerter Feuerhäufigkeit ermöglichte.
Die Dünen lieferten lokalisierte Feuergeschichten aus einem Umkreis von etwa 100 Metern, sodass die Feueraufzeichnungen zwischen den vier Dünen, die sich über etwa 2 Kilometer erstreckten, etwas schwankten. Allerdings verglich Pattons Team ihre Ergebnisse mit anderen Feueraufzeichnungen aus der Region, die in See- und Sumpfablagerungen gefunden wurden. Ähnlich wie die regionalen Aufzeichnungen zeigten ihre Ergebnisse drei große Perioden der Feueraktivität in den letzten 7.000 Jahren.
Die Forscher schreiben, dass ähnliche Aufzeichnungen wahrscheinlich in Sanddünen auf der ganzen Welt vorliegen und dass Regionen wie Kalifornien und der Südwesten der USA von einem besseren Verständnis der regionalen Brandgeschichte profitieren könnten. In den Brandaufzeichnungen sind nicht nur Informationen über natürliche Waldbrände enthalten, sondern auch die Art und Weise, wie Menschen die Brandregime beeinflusst haben.
„Brandgeschichten sind wichtig, um zu verstehen, wie Feuer in der Vergangenheit für kulturelle Zwecke genutzt wurde, sei es zur Rodung von Feldern für die Landwirtschaft oder für die Jagd“, sagt Patton.
Patton hofft, diese Forschungslinie an anderen Dünen in der Nähe der Cooloola-Sandmasse fortzusetzen, die fast eine Million Jahre alt sind, um eine langfristige Brandgeschichte für die Region zu erhalten. Da es in Australien seit mindestens 60.000 bis 70.000 Jahren, möglicherweise sogar noch länger, menschliche Gemeinschaften gibt, könnten diese Aufzeichnungen dabei helfen, die Beziehung zwischen Menschen und historischen Feuerregimen zu verstehen.
„Solche Langzeitaufzeichnungen sind in Seesedimenten nicht immer verfügbar, aber sie könnten in diesen Dünenablagerungen verfügbar sein“, sagt Patton. „Das ist ziemlich aufregend.“
Mehr Informationen:
Nicholas R. Patton et al., Rekonstruktion holozäner Brandaufzeichnungen anhand von Dünenfußablagerungen im Cooloola Sand Mass, Australien, Quartärforschung (2023). DOI: 10.1017/qua.2023.14