يمكن العثور على أقدم دليل على حرائق الغابات في العالم في مختبر بالطابق الرابع من مبنى من الطوب في واترفيل بولاية مين. بالنسبة للعين غير المدربة، تبدو مثل بقعة من الوبر الأسود، ليست أكبر بكثير من رأس الدبوس. بالنسبة لإيان ج. جلاسبول، عالم النباتات القديمة في كلية كولبي، فهي قطعة من الفحم عمرها 430 مليون سنة.
العينة، التي اكتشفها الدكتور جلاسبول في حجر طيني من جنوب ويلز، هي واحدة من العديد من قطع الفحم القديم التي تمت دراستها في السنوات الأخيرة لاستكشاف كيفية اشتعال الحرائق في الماضي. تساعد هذه البقايا معًا العلماء على فهم كيفية تشكل الحرائق وتشكلها بسبب التغير البيئي عبر الزمن الجيولوجي.
قال الدكتور جلاسبول، وهو يرفع عينة مدمجة في قرص صغير من الراتنج: «إنها أشياء مملة المظهر». “ولكن هناك كومة كاملة يمكنك الخروج منها.”
قال الدكتور جلاسبول إن هذه الأفكار القديمة قد لا تساعدنا في إدارة حرائق الغابات الفردية اليوم. لكنها يمكن أن توفر فكرة أوضح عن ظاهرة النار العالمية وكيف تشكل مناخ الأرض. وهذا بدوره يمكن أن يساعد واضعي النماذج على تقديم توقعات أكثر دقة للمناخ المستقبلي.
وقالت جينيفر جالواي، عالمة البيئة القديمة في هيئة المسح الجيولوجي الكندية: “يُظهر السجل الجيولوجي أن الأمر أكثر تعقيدًا بكثير من القول بأن الجو يصبح حارًا، وسيكون هناك المزيد من الحرائق”. نشر الدكتور جالواي مؤخرًا بحثًا في مجلة Evolving Earth حول مزايا دراسة حرائق الغابات القديمة كوسيلة لفهم ديناميكيات المناخ اليوم.
تعد النار ظاهرة حديثة إلى حد ما في تاريخ الأرض الذي يبلغ 4.54 مليار سنة. لأكثر من 90% من هذا الجدول الزمني، كان الغلاف الجوي للكوكب والقارات يفتقر إلى الأكسجين والإشعال اللازم للحفاظ على اللهب. ربما تكون ضربات البرق قد أدت إلى تفحم أجزاء من المادة الميكروبية هنا وهناك، لكن الاحتراق سيكون قصير الأجل؛ وكان الدخان والجمر غائبين. فقط بعد ظهور النباتات على الأرض قبل حوالي 458 مليون سنة، أصبحت الحروق المستمرة – وفي النهاية سجل جيولوجي للحرائق – ممكنة.
لم تحرق الحرائق الأولى الغابات، التي كانت لا تزال بعيدة عن التطور بملايين السنين، بل أحرقت نموًا أبسط مثل الطحالب وحشيشة الكبد. قال الدكتور جلاسبول: “نحن نتحدث عن الأشياء التي يمكنك المرور عبرها بشكل عام، ولن تتسبب حتى في تبليل الجزء العلوي من حذائك”. وأضاف أن مجموعة غامضة من النموات الكبيرة تسمى الفطريات الخيطية كانت تنتشر أيضًا في المناظر الطبيعية في هذا الوقت، وربما ساعدت في تأجيج النيران المبكرة أيضًا.
لدراسة بقايا هذه الحرائق القديمة، قام الدكتور جلاسبول أولاً بإذابة عينات الصخور الخاصة به في الحمض ثم غربلة البقع السوداء الصغيرة التي خلفتها وراءه. للتلاعب بكل بقعة وتوجيهها للتحليل، يستخدم سيخًا خشبيًا به شارب واحد من قطته، بينجو، مثبت بشريط لاصق حتى النهاية.
وقال في فبراير/شباط الماضي في مختبره: “ميزانية منخفضة، افعلها بنفسك”. إذا استخدم فرشاة رسم تم شراؤها من المتجر، فقد تتعثر عيناته الصغيرة في الشعر؛ يمنحه شارب بينجو مزيدًا من التحكم.
عند النظر إلى هذا الفحم باستخدام مجهر ضوئي بسيط، فإنه يكشف عن الجدران الخلوية الرخامية التي تم الحفاظ عليها بشكل أصلي من خلال عملية التفحم. تحرق هذه العملية جميع المواد العضوية المتطايرة ولا تترك وراءها سوى الكربون الخامل، الذي يمكن أن يبقى دون تغيير لمئات الملايين من السنين.
يمتلك الفحم بريقًا حريريًا مميزًا يساعد على تمييزه عن الفحم، وهو شكل آخر من أشكال الكربون، والذي يبدو أكثر لمعانًا تحت المجهر.
ومن خلال تتبع وفرة الفحم على فترات مختلفة في السجل الصخري، حدد الدكتور جلاسبول وزملاؤه أنماط الحرائق التي ظهرت خلال الفترات الماضية من ظاهرة الاحتباس الحراري. اكتشف هو وفريقه زيادة بمقدار خمسة أضعاف في الفحم في الصخور الرسوبية التي يبلغ عمرها 200 مليون عام والتي تم جمعها في شرق جرينلاند. كانت هذه الفترة بمثابة نهاية العصر الترياسي، عندما رفعت البراكين الشديدة درجات الحرارة العالمية بنحو 6 درجات مئوية وأدت إلى واحدة من أسوأ الانقراضات الجماعية في تاريخ الأرض.
في عام 2010، أفاد فريق الدكتور جلاسبول أن ارتفاع حرارة الغلاف الجوي يمكن أن يؤدي إلى زيادة نشاط حرائق الغابات بعدة طرق. على سبيل المثال، من الممكن أن يؤدي الدفء إلى توليد عواصف رعدية مصحوبة بضربات صاعقة متكررة، وهو السبب الطبيعي الرئيسي لحرائق الغابات في العصور القديمة وفي يومنا هذا. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة فقط إلى زيادة معدلات البرق بنحو 40 بالمائة، وفقًا لدراسة أجريت في جامعة إمبريال كوليدج في لندن. وقال الدكتور جلاسبول إن هذا قد يفسر جزئيًا سبب انتشار حرائق الغابات على نطاق واسع في نهاية العصر الترياسي.
يشير السجل الأحفوري أيضًا إلى أن النباتات ذات الأوراق الصغيرة الضيقة أصبحت أكثر شيوعًا مع ارتفاع درجات الحرارة، بينما اختفت الأنواع ذات الأوراق العريضة إلى حد كبير من المناظر الطبيعية. أفاد فريقه أن هذا كان على الأرجح استجابة للدفء، حيث أن الأوراق الصغيرة يمكن أن تتخلص من الحرارة بسهولة أكبر من الأوراق الكبيرة.
كان من الممكن أن تؤدي الأنواع الصغيرة الأوراق إلى إشعال حرائق أكثر شدة، مثلما تحترق قطع الورق الممزقة بشكل أسرع من احتراق القطع السليمة. قال الدكتور جلاسبول: “لقد جفت بسرعة أكبر وكانت أكثر قابلية للاشتعال”.
كان من شأن المزيد من النباتات القابلة للاحتراق، والمزيد من الدخان، والمزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أن يزيد من ارتفاع درجة حرارة الأرض، وربما يغذي المزيد من النيران، والمزيد من التغيرات في الغطاء النباتي، والمزيد من العواصف الرعدية الشديدة – وهي حلقة ردود فعل إيجابية لا تختلف عما يبدو أنه يحدث اليوم.
يوفر السجل الصخري فكرة عن المدة التي قد تستغرقها النظم البيئية للتعافي بعد مثل هذه الاضطرابات. تشير الرواسب الناتجة عن الانقراض الجماعي في نهاية العصر البرمي – وهي فترة ارتفاع درجات الحرارة منذ حوالي 252 مليون سنة، والتي كانت بمثابة أكبر خسارة للحياة في كل تاريخ الأرض – إلى أن الأراضي الرطبة المتفحمة استغرقت ملايين السنين للتعافي بعد الجفاف والحرق.
وقال كريس ميس، عالم الحفريات في جامعة كوليدج كورك في أيرلندا والذي نشر دراسات حول هذه الرواسب في عام 2022: “دعونا نأمل ألا نعيد تفعيل ذلك”.
ارتفعت درجات الحرارة العالمية الحديثة بشكل أقل بكثير مما كانت عليه في ذلك الوقت – 1.1 درجة مئوية فقط منذ عام 1880، مقارنة بنحو 10 درجات مئوية خلال عشرات الآلاف من السنين من انقراض نهاية العصر البرمي. لكن معدلات التغيير اليوم تفوق بكثير نظيراتها في الماضي. وقد أدى هذا الاحترار السريع إلى جعل الأراضي الرطبة أكثر عرضة للحرائق: فقد بدأت منطقة بانتانال في أمريكا الجنوبية، والتي تبلغ مساحتها 42 مليون فدان من الأراضي الرطبة الاستوائية، في حرق موسمي بمعدلات مثيرة للقلق. تقدم الرواسب من نهاية العصر البرمي رؤية واقعية لما يمكن أن يحدث إذا استمر تغير المناخ بلا هوادة.
قال الدكتور ميس: «هناك مجموعة من الأدوات التي يمكننا استخدامها لمنع الأمور من أن تصبح بهذا السوء». “لكننا نستخدمه باعتباره السيناريو الأسوأ على الإطلاق.”
وأشار شون باركس، عالم البيئة البحثي في خدمة الغابات الأمريكية في محطة أبحاث روكي ماونتن في ميسولا، مونتريال، إلى أن نطاق وشدة هذه الحرائق يرجعان أيضًا إلى السلوك البشري وممارسات استخدام الأراضي، وليس فقط تغير المناخ.
ومع ذلك، قال الدكتور باركس إن دراسات السجل الجيولوجي وأنماط المناخ القديمة يمكن أن تساعد في تحسين نماذج المناخ العالمية التي توجه قرارات إدارة الأراضي: “إنها معلومات أساسية مثيرة للاهتمام وممتازة”.
وتوافق على ذلك فرناندا سانتوس، وهي عالمة في مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي، والتي تدرس الحرائق الحديثة في ألاسكا وتعمل بشكل وثيق مع مصممي النماذج المناخية.
قال الدكتور سانتوس: “إنني أقدر حقًا البيانات القديمة لأنها يمكن أن تمنحنا هذا المنظور الجديد وخط الأساس الجديد”.
