Huler står over for nye ukendte efter hidtil usete skovbrande

Huler glemmes let, når ild river gennem bushen, men på trods af deres robusthed er den langsigtede virkning af hyppige, hidtil usete brandsæsoner præsenterer en ny udfordring for geologi under jorden.

Berømte grotter ved turist-hotspots overlevede hovedparten af ​​den australske bushbrand-krise denne sommer, men den hidtil usete natur af brandene præsenterer en ny usikkerhed for disse unikke underjordiske økosystemer, ifølge en UNSW Sydney geolog.

Buskbrandene påvirkede mange sjældne karst-landformer i det sydøstlige Australien, herunder populære turistattraktioner såsom Jenolan, Wombeyan og Buchan hulerne.

UNSW professor Andy Baker, del af et team, der var den første til at undersøge effekten af ​​ild på huler og karst, sagde, at dette var et afgørende område at studere på grund af landformernes unikke geodiversitet og værdier. Brande påvirkede flere forskningssteder, hvor professor Baker og hans samarbejdspartnere studerer virkningerne af brand på huler.

"Tænk på Marble Arch ved Jenolan, Victoria Arch ved Wombeyan eller Mount Sebastopol i Macleay Karst Arc. Sebastopol, for eksempel, er et karakteristisk bjerg med betydelige oprindelige værdier, " sagde Prof Baker.

"Grotter er vigtige refugia og levesteder, såsom flagermushøg, der tjener som barsels- eller dvalesteder. Men hvad sker der med flagermusbestandene, når økosystemet udenfor brændes? Hvor går de hen? Kan de overleve? Vi ved det ikke.

"Vi kan også finde beviser for tidligere brande gennem stalagmitter - mineralaflejringer, der stiger op fra hulebunden - så, mens brande ødelægger det, der er på overfladen, den mere beskyttede undergrund er et godt sted at lede efter historisk klimainformation og at sætte nutidens brande i kontekst."

Stalagmitter er modstykket til drypsten, som vokser ned fra loftet i en hule.

Professor Baker sagde, at i de næste 12 måneder, han forventede, at eftervirkningerne af brandene ville skylle næringsstoffer til undergrunden, ændre hulehydrologi og sænke karstificeringsprocessen (når kalksten udsættes for kulsyre i jorden og opløses, det skaber karakteristiske landformer - karst).

"Nogle hydrologiske ændringer kan være permanente eller langvarige, og opbremsningen i karstificering kan vare flere år, " han sagde.

"Disse effekter mindsker jo svagere ilden og dybere grotten er."

Brande uden fortilfælde for karst-regioner

Professor Baker sagde, at brandene uforholdsmæssigt påvirkede NSW's karst, fordi det var koncentreret i nationalparker i de vigtigste ildområder, f.eks. Greater Blue Mountains verdensarvsområde.

"Mange områder har brændt før, men det er første gang, vi har set så mange steder brænde på samme tid, i samme brandsæson - så, den rumlige dækning er en af ​​grundene til, at disse skovbrande er uden fortilfælde, " han sagde.

"Brandene er også uden fortilfælde på grund af regnskovsområderne, der brændte, og disse områder indeholder karst. For eksempel, det meste af Macleay karst nordpå er subtropisk eller tempereret regnskov, og nogle af ildene brændte ind i den subtropiske regnskov.

"Macleay er, hvor jeg huler med en gruppe, der omfatter frivillige brandmænd og borgerforskere. Jeg har aldrig set så omfattende brand der før.

"Det er formentlig første gang, en brand har påvirket regnskoven i meget lang tid, fordi regnskov, i modsætning til andre skove og træer, har ikke udviklet sig og tilpasset sig ild - disse træer bør ikke brænde - så, det vokser måske ikke tilbage, og det er en stor bekymring."

Prof Baker har arbejdet sammen med Kempsey Speleological Society for at overvåge klimaet og hydrologien i nogle huler i den tempererede og subtropiske regnskov i Macleay-regionen siden 2014.

"En række af disse huler blev brændt af de store Carrai-Carrai East brande mellem oktober og december sidste år, " han sagde.

"Vi udforskede en af ​​disse huler i november, i hvad der var en af ​​de første forskningsrejser for at undersøge ildens indvirkning på karst.

"Så, vores langsigtede overvågningsdatasæt er nu en sjælden og værdifuld grundlinje for at undersøge virkningerne af brand på hulklima og hydrologi. "

Sporing af brandhistorie i karst

Yanchep National Park i det vestlige Australien var et af de kystnære karstområder, der blev ødelagt af brand før jul.

Prof Baker besøgte denne måned for at undersøge virkningen af ​​branden i 2019 sammenlignet med en brand i 2005 på samme sted.

Yanchep er også hovedforskningsstedet for Prof Bakers nye treårige Australian Research Council Discovery Project, som har til formål at rekonstruere brandhistorie fra hule-stalagmitter, et samarbejde med forsker Dr. Pauline Treble fra Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO).

Karstområdet var genstand for forskernes indledende arbejde med brandens indvirkning på huler og karst og konsekvenser for brandhåndtering, som begyndte i 2013.

ANSTO begyndte at overvåge hulerne, efter at en intens naturbrand brændte 1200 hektar af Yanchep National Park i februar 2005.

Overvågningen, som fortsatte indtil 2011, undersøgte hydrologien og vandkemien af ​​vand, der siver fra overfladen til hulen.

Prof Baker sagde, at forskerne, ledet af den daværende UNSW Honours-studerende Gurinder Nagra, offentliggjorde resultaterne i 2016, og det blev den første undersøgelse nogensinde om virkningerne af brand på huler.

"Undersøgelsen viste, at branden dræbte store træer, og så var overfladen ikke længere skygget. Dette gjorde overfladen varmere, øget fordampning og derfor hulen blev tørrere, " han sagde.

"De døde træer efterlod askeaflejringer på overfladen, og askens opløselige komponenter blev ført via vand til hulen. De mest udbredte opløselige askematerialer er næringsstoffer og derfor brand forårsagede eksport af næringsstoffer til undergrunden.

"Hvad mere er, brandene mindskede mængden af ​​opløst kalksten, dermed bremse væksten af ​​stalagmitter og drypsten i hulen."

Prof Baker sagde, at Yanchep karst også var vigtig, fordi WA's forskellige årstider tilskyndede til regelmæssige vækstmærker på stalagmitter, gør dem mere præcise til datingformål og derfor, bedre til at spore brandhistorie.

"Årlige vækstlag - som træringe - er en måde at datere stalagmitter på, men de optræder kun, hvor du har et stærkt årligt klima, " han sagde.

"Vi kan tælle årene tilbage i stalagmitternes kemi, og hvis vi kan tælle hvert eneste år, så ved vi præcis, hvornår brande opstod - hvilket kan være ret interessant."

Langtidsvirkning af brande usikker

Professor Baker gennemgår de data, han indsamlede i Yanchep, og ser frem til yderligere forskning, men han sagde, at ildens langsigtede indvirkning på huler og karst-især, hvis hidtil usete brande bliver hyppigere - var ukendt.

"Ild er en naturlig proces - så det er noget, der altid er sket. Men hvis disse brande er uden fortilfælde på grund af den rumlige skala af det land, der er brændt, og brandene opstår samtidigt og bliver hyppigere, så bliver det noget hulerne ikke har set før, " han sagde.

"Hvis mere regelmæssig tilførsel af næringsstoffer - den opløste aske - strømmer ind i de underjordiske systemer, hydrologien kan ændre sig mere, og det underjordiske økosystem er muligvis ikke i stand til at klare at modtage næringsstoffer i denne skala; men vi ved det ikke.

"På lang sigt, der kan være permanente ændringer, for eksempel, en berømt stalagmit i en turisthule, som folk husker, fordi den altid drypper vand, kan stoppe med at dryppe, fordi kanalen er blokeret, eller måske begynder en formation, der voksede hurtigt at bremse om et par år, fordi træerne er døde på overfladen.

"Og, hvis overliggende skove brændes intenst, opbremsningen af ​​karstprocesser kan vare mange år - indtil skoven er kommet sig."