Απολιθωμένα δάση και ο κύκλος του άνθρακα: Γεωλογικά αρχεία κλιματικών αλλαγών

Έτσι λοιπόν, κάθε απολιθωμένο δάσος δεν είναι απλώς ένα εντυπωσιακό σύνολο από «πετρωμένα δέντρα» που προκαλούν θαυμασμό στον επισκέπτη. Είναι ένα απτό αρχείο κλιματικών αλλαγών, με γεωλογικούς όρους, ένα γεωλογικό ντοκουμέντο που αφηγείται τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρακας παγιδεύτηκε ή απελευθερώθηκε στη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου. Μια προσεκτική μελέτη αποκαλύπτει ότι τα απολιθωμένα δάση παρουσιάζονται με μια διπλή, σχεδόν αντιφατική φύση: άλλοτε λειτουργούν ως πηγές απόδοσης άνθρακα προς την ατμόσφαιρα, με τη μορφή του διοξειδίου του και άλλοτε ως δεξαμενές, όχι μόνο μακρόχρονης αποθήκευσής αλλά και απομάκρυνσής του, από τον αέναο κύκλο του και ουδετεροποίησής του.

Στην πρώτη περίπτωση, η ιστορία ξεκινά βίαια. Τα υλικά από ηφαιστειακές εκρήξεις καλύπτουν αιφνίδια ολόκληρα δάση με τέφρα και θερμά ρευστά. Τα δέντρα, όσα δεν καίγονται, δεν προλαβαίνουν να αποσυντεθούν βιολογικά, θάβονται βίαια, απομονώνονται από το οξυγόνο και εισέρχονται σε μια στενωπό «διατήρησης της δομής μέσω απολίθωσης». Το οργανικό ξύλο αντικαθίσταται σταδιακά από πυρίτιο, μόριο προς μόριο, διατηρώντας σε ορισμένες περιπτώσεις με εκπληκτική ακρίβεια την εσωτερική του δομή. Έτσι γεννιέται το κλασικό πυριτιωμένο απολιθωμένο ξύλο, αυτό που συναντάμε στην Αριζόνα, στο Κέμνιτζ της Γερμανίας, στη Λέσβο.

Όμως, αυτή η μορφή και ο τρόπος απολίθωσης έχει τίμημα. Καθώς η κυτταρίνη και η λιγνίνη διασπώνται και αντικαθίστανται από οπάλιο και αργότερα από χαλαζία, ο άνθρακας που ήταν δεσμευμένος στη βιομάζα των δέντρων απελευθερώνεται. Μεγάλο μέρος του επιστρέφει στην ατμόσφαιρα ως CO2. Το απολιθωμένο ξύλο μετατρέπεται σχεδόν σε καθαρό ορυκτό: λιγότερο από το δέκα τοις εκατό του αρχικού οργανικού υλικού διατηρείται. Με απλά λόγια, τα απολιθωμένα δάση με πυριτιωμένους κορμούς δένδρων αποτελούν, σε γεωλογική κλίμακα, μάρτυρες απελευθέρωσης άνθρακα στην ατμόσφαιρα και είναι συνδεδεμένα με χρονικά περιορισμένη έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα, που απελευθερώνει, επιπρόσθετα, τεράστιες  ποσότητες CO2 στην ατμόσφαιρα.

Υπάρχει όμως και μια εντελώς διαφορετική διεργασία, λιγότερο θεαματική, αλλά ίσως πολύ πιο ουσιαστική για το κλιματικό ισοζύγιο του πλανήτη. Σε ημίξηρα τοπία, πάνω σε ασβεστολιθικά ή πλούσια σε ασβέστιο ιζήματα, τα δέντρα δεν αφήνουν πίσω τους εντυπωσιακούς απολιθωμένους κορμούς. Αφήνουν απολιθωμένες τις ρίζες τους. Εκεί, στη ζώνη επαφής εδάφους και βιολογικής δραστηριότητας, σχηματίζονται οι ριζόλιθοι: ασβεστιτικές δομές που αναπτύσσονται γύρω από, ή μέσα στα ριζικά συστήματα των φυτών καθώς και ανωτέρων δέντρων. Η διαδικασία είναι αργή και αθόρυβη. Οι ρίζες αναπνέουν, απελευθερώνουν CO2 στο έδαφος, μεταβάλλουν τη χημεία της ριζόσφαιρας, της περιοχής γύρω από τη ρίζα και ευνοούν την καθίζηση του ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3). Σταδιακά, το CaCO3 που καθιζάνει με αυτήν την αργή διεργασία «τσιμεντώνει» το ίζημα γύρω από τις ρίζες, δημιουργώντας συμπαγείς, ακτινικά δομημένες μορφές.

Η διαδικασία αυτή επιταχύνεται στα φυτικά λείψανα. Ο άνθρακας σε αυτές τις περιπτώσεις δεν επιστρέφει στην ατμόσφαιρα, αλλά ενσωματώνεται σε στερεά ανθρακικά ορυκτά, κυρίως στο ορυκτό ασβεστίτης και παραμένει εγκλωβισμένος για εκατομμύρια χρόνια, αφαιρούμενος από τις ποσότητες που μετέχουν στον κύκλο του άνθρακα της ατμόσφαιρας.

Το ορυκτό ασβεστίτης που σχηματίζεται από το εδαφικό διοξείδιο του άνθρακα, που ενώνεται με οξείδια του ασβεστίου δρα μακροχρόνια:

(1) είτε αντικαθιστώντας μόριο προς μόριο τις ρίζες των δέντρων σχηματίζοντας απολιθωμένες ασβεστιτικής σύστασης ρίζες,

(2) είτε δημιουργώντας ανθρακικής σύστασης συγκρίματα μέσα στα εδάφη,

(3) είτε σχηματίζοντας εκτεταμένες, ανθρακικής σύστασης επιφανειακές κρούστες, που είναι γνωστές στη διεθνή βιβλιογραφία με την ελληνικής προέλευσης ονοματολογία «calcrete».

Σε αυτές τις περιπτώσεις, κάθε απολιθωμένο δάσος ριζολίθων, όπως το απολιθωμένο δάσος ριζολίθων στον Σταυρό Ακρωτηρίου στα Χανιά, δεν είναι ένα στιγμιότυπο καταστροφής, αλλά ένα αρχείο σταθερότητας. Οι ριζόλιθοι μαρτυρούν περιβάλλοντα με περιορισμένη εποχιακή βροχόπτωση, ημίξηρα, που συνδέονται ταυτόχρονα όμως με μακρόχρονες διεργασίες δημιουργίας εδάφους. Κυρίως όμως αποδεικνύουν ότι ο ανόργανος άνθρακας που βρίσκεται εγκλωβισμένος εντός του εδάφους, που προέρχεται από την αναπνοή αλλά και την αποδόμηση των ριζικών συστημάτων, φυτών και δέντρων, αποτελεί, μετά από τον γιγαντιαίο ταμιευτήρα των ανθρακικών πετρωμάτων, έναν επίσης τεράστιο και συχνά υποτιμημένο ταμιευτήρα στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα.

Η διάκριση ανάμεσα σε αυτά τα δύο είδη απολιθωμένων δασών δεν είναι απλώς μια επιστημονική λεπτομέρεια αναφορικά με το ποια τμήματα απολιθώνονται: κορμοί ή ρίζες. Μπορεί να αποτελέσει κλειδί για την ερμηνεία των παλαιοκλιματικών διακυμάνσεων και για την κατανόηση του πώς η Γη διαχειρίστηκε το CO2 πολύ πριν την ανθρώπινη ύπαρξη. Τα πυριτιωμένα δάση μιλούν για καταστροφές, εκρήξεις και «απότομες» περιβαλλοντικές αλλαγές που συνδέονται με αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Τα ανθρακικά δάση ριζολίθων μιλούν για αργές διεργασίες, προσαρμογή, μακρόχρονη αποθήκευση, ουδετεροποίηση και απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.

Στις δύσκολες από πολλές απόψεις ημέρες μας, καθώς η ανθρωπότητα αναζητά λύσεις για τη διαχείριση των συνεχώς αυξανόμενων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, αυτά τα απολιθωμένα αρχεία δεν αναδύονται μόνο στην επικαιρότητα, αλλά αποκτούν ιδιαίτερη αξία. Δεν προσφέρουν έτοιμες συνταγές, αλλά υπενθυμίζουν κάτι θεμελιώδες: ο πλανήτης διαθέτει φυσικούς μηχανισμούς τόσο απελευθέρωσης όσο και δέσμευσης άνθρακα, μηχανισμούς που λειτουργούν σε χρόνους πολύ μεγαλύτερους από τον ανθρώπινο χρόνο και ορίζοντα. Τα απολιθωμένα δάση, είτε πυριτιωμένων κορμών, είτε ασβεστιτικών ριζωμάτων, δεν είναι απλώς όμορφα μνημεία του παρελθόντος. Είναι και μαθήματα γεωλογικής μνήμης, γραμμένα στην πέτρα, για τον τρόπο με τον οποίο η ατμόσφαιρα, τα ηφαίστεια, το έδαφος και η ζωή, συνυφαίνουν τον κύκλο του άνθρακα εδώ και εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια στον όμορφο και μοναδικό μας Πλανήτη!

*Καθηγητής  και τέως Κοσμήτορας  της Σχολής Μηχανικών Ορυκτών Πόρων του Πολυτεχνείου Κρήτης