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Savana Africana: Perché Leoni, Ghepardi e Elefanti ringraziano gli incendi?

La savana africana è conosciuta per le sue pittoresche erbe gialle punteggiate da alberi e arbusti esotici come l'Acacia, brulicanti di mammiferi, tra cui imponenti branchi di leoni, giraffe, zebre ed elefanti, antilopi saltellanti, e giganteschi rinoceronti. Tuttavia, queste praterie a Savana sono geologicamente giovani, evolutesi solo circa 8 milioni di anni fa, verso la fine del Miocene.

Nella figura seguente, l'attuale mappa della vegetazione dell'area di studio. La corrente del Benguela, e risalita associata, sono in blu. La linea nera tratteggiata rappresenta la linea di profondità di 4.000 metri dell'oceano. le Frecce nere indicano la moderna direzione prevalente del vento. I simboli del fuoco mostrano le aree erano con grandi incendi che si sono verificati a partire da ottobre-Novemrbe 2011.

Nella scala dei tempi geologici, il Miocene è un'epoca del periodo Neogene che si è verificato all'incirca tra 23 e 5,3 milioni di anni fa. Verso la fine del Miocene, la Terra ha iniziato a raffreddarsi a causa della formazione delle montagne himalayane. Queste costruzioni montuose hanno provocato un raffreddamento, a causa dell'aumentata quantità di roccia esposta disponibile per l'erosione, che alla fine ha portato ad una riduzione della quantità di anidride carbonica nell'atmosfera.

Questo tipo di clima, secco con basse emissioni di CO2, ha portato alla evoluzione ed espansione di impianti C 4 nelle regioni subtropicali. Le piante C 4, come la maggior parte delle erbe, utilizzano un tipo speciale di fissazione del carbonio (parte della fotosintesi) che eccelle in regioni calde inclini alla siccità e alle basse emissioni di biossido di carbonio.

I Paleo scienziati hanno ipotizzato che i gruppi di C 4, e i biomi praterie, sono evoluti durante la fine del Miocene a causa di queste condizioni aride e a basse emissioni di CO2. Tuttavia, la diminuzione a un livello ottimale della CO2 è accaduta molto prima dell'espansione dei pascoli C 4. Questo nuovo studio ipotizza che gli incendi erano il fattore iniziale scatenante per l'espansione della savana africana, perché hanno bruciato le foreste e fatto spazio per la crescita delle erbe.

Hoetzel et al. (2013), hanno utilizzato un nucleo di sedimenti raccolti al largo della costa della Namibia, analizzando le Poaceae, pollini di graminacee, un polline delle piante del deserto, particelle di fuoco carbonizzate, e biomarcatori chiamati n-alcani (figure 1 e 2). Hanno usato una sezione del nucleo sedimentario dalla fine del Miocene all'inizio del Pliocene (9-2,5 anni) per determinare il ruolo degli incendi effettuati durante l'espansione dei pascoli. I sedimenti marini sono eccellenti a preservare questi biomarcatori e pollini, permettendo ai paleoceanografi di ricostruire le condizioni sulla terra come erano milioni di anni fa.

La quantità di polline da C 4 dell'erba è aumentata del 30% a partire da circa 8,4 milioni di anni fa, e poi aumentata rapidamente fino al 70% circa 6,8 milioni di anni fa, alla fine del Miocene. I biomarcatori n-alcani indicano anche un forte aumento delle piante C 4 erbose rispetto a quelle C 3. Gli N-alcani sono derivati ​​da cere di foglie e le erbe C 4 hanno in genere 31 o 33 atomi di carbonio e un arricchito δ 13 C. Questo aumento di erbe C 4 coincide con un picco nella quantità di particelle di fuoco carbonizzate e un periodo secco prolungato che sarebbe stato ottimale per gli incendi.

Nella figura seguente vengono esposti i sedimenti utilizzati per ricostruire il clima e la vegetazione dell'Africa tra i 9 e i 2,5 milioni di anni fa. A) L'erba da polline Poacaea mostra un aumento tra gli 8 e i 6.8 milioni di anni fa, dimostrando l'espansione delle praterie. B) i rapporti isotopici di carbonio stabili di cere d'erba chiamati n-alcani, che mostrano un aumento delle erbe. C) La concentrazione di particelle carbonizzate dal fuoco verificatosi nello stesso tempo dell'espansione delle erbe. D) Il polline dalle piante del deserto ha cominciato ad aumentare dopo il picco delle frequenze degli incendi, il che mostra l'espansione dei deserti e la fermata nelll'espansione delle praterie. E) Alkenones, un biomarcatore utilizzato per prevedere la temperatura suferficiale marina, mostra che l'oceano (quindi l'atmosfera) è rinfrescato durante questa espansione dovuta ad un aumento della risalita dalla Corrente del Benguela.

Questi ricercatori hanno notato che l'upwelling (risalita di acque profonde) dalla corrente del Benguela (che si trova al largo della costa sud-ovest dell'Africa) è notevolmente aumentato durante la fine del Miocene, il che ha portato a temperature più fresche, venti forti e una aridificazione crescente (secchezza) dell'Africa del Sud. Questo evento oceanografico ha portato a forti sblocchi degli incendi, che hanno bruciato molti dei boschi della zona, permettendo alle erbe C 4 di crescere al posto degli alberi. Le Erbe crescono più velocemente rispetto agli alberi, soprattutto dopo gli incendi. Così, si ipotizza che gli incendi possano aver causato l'espansione iniziale delle praterie C 4 cancellandole, e dato che l'atmosfera era asciutta e aveva basse emissioni di CO2, gli impianti C 4 hanno facilmente preso il posto degli impianti C 3 come gli alberi.

Ma l'influenza del fuoco ha creato un meccanismo di feedback positivo nella sua espansione. Questo feedback è proseguito fino a quando il clima locale in realtà era diventato troppo secco anche per le erbe, con conseguente espansione dei deserti.

L'espansione dei deserti si è verificata circa 5,8 milioni di anni fa. Le ricostruzioni temporali ottenute dai nuclei sedimentari mostrano che la quantità di materiale carbonizzato dal fuoco è diminuito anche in questo periodo, molto probabilmente poiché i deserti non hanno a disposizione molte piante per cui gli incendi possono bruciarle. Tuttavia, le praterie C 4 si erano già stabilite e il clima subtropicale ancora oggi favorisce il loro dominio su boschi. L'espansione di questi C 4 di biomi pascolo ha cambiato l'ecologia dell'Africa, permettendo la diversità animale che conosciamo oggi ad evolversi.

Significato di questa "prefazione" così dettagliata?

Le condizioni atmosferiche di basso vapore acqueo e CO2 durante il tardo Miocene ha favorito l'evoluzione e l'espansione della moderna savana Africana. Tuttavia, gli incendi causati dalla siccità sono indagati per aver innescato questa espansione, distruggendo i boschi e permettendo così alle erbe C 4 di dominare rapidamente questa regione. Le condizioni di aridità crescente hanno anche portato alla crescita dei deserti, che è in definitiva è ciò che fermò l'espansione delle praterie C 4 . Così, leoni, ghepardi e gli elefanti possono ringraziare gli incendi per avere dato loro una casa...E' tutta una grande "giostra"naturale che gira continuamente, e che non si può fermare...

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