Die DFG fördert ein zweijähriges Projekt (2024-2026) an der FU Berlin mit dem Titel "Die brennende Frage: Wie hat das Feuer das Paläoökosystem Ostafrikas geprägt?", an dem die Arbeitsgruppe Paläoklimatologie von Professor Stefanie Kaboth-Bahr und die Arbeitsgruppe Palynologie von Herrn Professor Pavel Tarasov beteiligt sind.

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieses Projekts soll die Rolle des Feuers bei der Gestaltung der Ökosystemdynamik in Ostafrika untersucht werden. Hierfür nutzt das Projekt die 280 m lange Sedimentabfolge des Chew Bahir Sees (Äthiopien), die ca. 650.000 Jahre umfasst. Der analytische Rahmen konzentriert sich auf die Untersuchung und Quantifizierung fossiler Makro- und Mikrokohlepartikel, die Einblicke in die Instensität und Häufigkeit von Bränden auf (sub)orbitaler Ebene ermöglichen. Morphometrische Analysen der Holzkohlepartikel werden zudem Einblicke in die Vegetationszusammensetzung der an Chew Bahir angrenzenden Region ermöglichen. Dies wäre ein bedeutender Fortschritt, da Pollen in den Seeaufzeichnungen nur schlecht erhalten sind. Darüber hinaus werden wir die neuartige Technik der mikroskopischen FTIR-Spektroskopie an Holzkohlepartikeln anwenden, die die Rekonstruktion der Feuertemperatur ermöglicht.

Unsere neu gewonnenen Daten werden neue Einblicke in die Beziehungen zwischen dem Auftreten von Bränden, der Zusammensetzung der Vegetation und möglichen anthropogenen Interaktionen ermöglichen. Durch den Einsatz statistischer Verfahren wie Breakfit-Regression, Mann-Whitney- und Ansari-Bradley-Tests werden wir die Beziehung zwischen den Feuer-Häufigkeit und Intensität mit potentiellen klimatischen Einflüssen (z. B. CO2- oder Insolationvariabilität) untersuchen. Ein Augenmerk wird dabei auf mögliche nichtlineare Beziehungen legen, die auf menschliche Aktivitäten in der Region hinweisen könnten. Die Kombination mit bestehenden ostafrikanischen Holzkohleaufzeichnungen wird dabei ein umfassendes räumlich-zeitliches Verständnis der historischen Feuerdynamik in der Region ermöglichen.

Um die neuartige Technik der Rekonstruktion von Feuertemperaturen zu etablieren, werden wir eine Referenzdatenbank mit repräsentativen Vegetationsproben erstellen, die während einer Feldarbeitskampagne in der Region von Chew Bahir gesammelt wurden. Die gesammelten Proben werden unter kontrollierten Bedingungen verbrannt und dienen anschließend als Referenz für die Rekonstruktion der Feuertemperaturen. Die Kenntnis der Feuertemperaturen ist von entscheidender Bedeutung für die Rekonstruktion vergangener Waldbrandregime (z. B. "kalte" Schwelbrände im Vergleich zu "heißen" Waldbränden), die Aufschluss über die Intensität und das Verhalten historischer Brände und deren mögliche Auswirkungen auf Ökosysteme und den Klimawandel geben.

Dieses Projekt wird die längsten und zeitlich am besten aufgelösten terrestrischen Holzkohleaufzeichnungen aus dem tropischen Ostafrika und die erste Aufzeichnung der Feuertemperatur dieser Art liefern. Durch die Weiterentwicklung von Methoden zur Untersuchung von natürlichen Bränden wird dieses Projekt neue Einblicke in die ökologischen Auswirkungen von Feuern auf Ökosysteme ermöglichen – ein Aspekt der gerade in Hinblick auf den künftigen Klimawandel von Bedeutung sein wird.

---

Englisch:

The DFG is funding a two-year project (2024-2026) at FU Berlin titled "The Burning Question: How has fire shaped the paleoecosystem of East Africa?" involving the Palaeoclimatology Research Group led by Professor Stefanie Kabothh-Bahr and the Palynology Research Group led by Professor Pavel Tarasov.

The scope of this project is to explore the foundational role of fire in shaping Eastern Africa's ecosystem dynamics. For this purpose, the project makes use of the 280-meter-long composite sedimentary sequence of Chew Bahir Lake (Ethiopia), spanning c. 650,000 years. The analytical framework focuses on examining and quantifying fossil macro and micro-charcoal particles, enabling insights into fire severity and frequency across orbital to sub-millennial scales. Morphometric analyses of the charcoal particles will further allow us to gain insights into the vegetational composition of the region bordering Chew Bahir. This would be a significant advancement due to the poor pollen preservation in the lake record. Additionally, we will apply the novel technique of microscope-enabled FTIR spectroscopy on charcoal particles, enabling the reconstruction of fire temperature.

The charcoal abundance and vegetation records will allow us to decipher the relationships between fire occurrences, vegetal compositions, and potential anthropogenic interactions, thus yielding a comprehensive understanding of ecological resilience mechanisms and early human adaptations. Using statistical techniques such as breakfit regression, Mann-Whitney and Ansari-Bradley tests, and recurrence-based transition tests will enable us to comprehensively investigate the relationship between charcoal records and potential climate forcings (e.g., CO2 or insolation changes). We further aim to explore the potential presence of non-linear relationships which might be indicative of increasing human activities within the region. Combining this with existing East African charcoal records will provide a comprehensive spatio-temporal understanding of the historical fire dynamics in the region.

To further advance the novel technique of fire temperature reconstruction, we will generate a reference database of representative vegetation samples collected during a fieldwork campaign in the region of Chew Bahir. The collected specimens will be combusted under controlled conditions and subsequently serve as a benchmark for the reconstruction of fire temperatures across the entire record. Understanding fire temperatures is crucial for reconstructing past wildfire regimes (e.g. "cold" smoldering fires vs. "hot" forest fires), providing insights into the intensity and behavior of historical fires and their potential impact on ecosystems and climate change.

In summary, this project will provide the longest and temporally highest-resolved terrestrial charcoal records from tropical East Africa and the first fire temperature record of its kind. By advancing methodologies for examining fire histories globally, this project will offer novel insights into the ecological impact of fire on ecosystems over time, with relevance to future projected changes and the development of our species.

Kontakt:

• Arbeitsgruppe Paläoklimatologie
  Prof. Dr. Stefanie Kaboth-Bahr
  Telefon: +49 30 838 50174
  E-Mail: stefanie.kaboth-bahr@fu-berlin.de
• Arbeitsgruppe Palynologie
  Prof. Dr. Pavel E. Tarasov
  Telefon: +49 30 838 70280
  E-Mail: ptarasov@zedat.fu-berlin.de