Sediment residence time reveals Holocene shift from climatic to vegetation control on catchment erosion in the Balkans

Understanding the evolution of soil systems on geological time scales has become fundamentally important to predict future landscape development in light of rapid global warming and intensifying anthropogenic impact. Here, we use an innovative uranium isotope-based technique combined with organic carbon isotopes and elemental ratios of sediments from Lake Ohrid (North Macedonia/Albania) to reconstruct soil system evolution in the lake's catchment during the last ~16,000 cal yr BP. Uranium isotopes are used to estimated the paleo-sediment residence time, defined as the time elapsed between formation of silt and clay sized detrital matter and final deposition. The chronology is based on new cryptotephra layers identified in the sediment sequence. The isotope and elemental data are compared to sedimentary properties and pollen from the same sample material to provide a better understanding of past catchment erosion and landscape evolution in the light of climate forcing, vegetation development, and anthropogenic land use. During the Late Glacial and the Early Holocene, when wide parts of the catchment were covered by open vegetation, wetter climates promoted the mobilisation of detrital matter with a short paleo-sediment residence time. This is explained by erosion of deeper parts of the weathering horizon from thin soils. Detrital matter with a longer paleo-sediment residence time, illustrating shallow erosion of thicker soils is deposited in drier climates. The coupling between climatic variations and soil erosion terminates at the Early to Mid-Holocene transition as evidenced by a pronounced shift in uranium isotope ratios indicating that catchment erosion is dominated by shallow erosion of thick soils only. This shift suggests a threshold is crossed in hillslope erosion, possibly as a result of a major change in vegetation cover preventing deep erosion of thin soils at higher elevation. The threshold in catchment erosion is not mirrored by soil development over time, which gradually increases in response to Late Glacial to Holocene warming until human land use during the Late Holocene promotes reduced soil development and soil degradation. Overall, we observe that soil system evolution is progressively controlled by climatic, vegetation, and eventually by human land use over the last ~16,000 years

Holocene plant landscapes of west Attica (Greece) from a climate control vegetation to the modern cultural landscape.

Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή αφορά στην Παλυνολογική μελέτη αποθέσεων του πυρήνα βαρύτητας S2P από τον όρμο της Ελευσίνας Αττικής και πραγματοποιήθηκε στον Τομέα Ιστορικής Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας, στα πλαίσια διπλωματικής εργασίας του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Πανεπιστημίου Αθηνών, ειδίκευση «Στρωματογραφία-Παλαιοντολογία». Δεδομένου ότι στην νότια Ελλάδα υπάρχει έλλειψη από συνεχή αρχεία με ακριβή χρονολόγηση και καλά διατηρημένα παλυνολογικά δεδομένα, ο θαλάσσιος πυρήνας βαρύτητας S2P από τον κόλπο της Ελευσίνας προσφέρει ένα μοναδικό και συνεχές αρχείο για παλυνολογική μελέτη. Οι στόχοι της παρούσας εργασίας είναι η παλυνολογική ανασύσταση της βλάστησης στη δυτική Αττική κατά την όψιμη Παγετώδη περίοδο και το Ολόκαινο καθώς και η λεπτομερής αποτύπωση της εξέλιξης της βλάστησης η οποία αρχικά είναι σαφώς κλιματικά ελεγχόμενη κατά την όψιμη Παγετώδη περίοδο και το κατώτερο Ολόκαινο, ενώ στη συνέχεια η επίδραση του ανθρώπου έπαιξε καθοριστικό ρόλο στη βλάστηση διαμορφώνοντας το σημερινό τοπίο της. Διάφορες παλυνολογικές μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί στη Βαλκανική χερσόνησο και ιδιαίτερα στην Ελλάδα με στόχο την ανασύσταση της ιστορίας της βλάστησης από την τελευταία Παγετώδη περίοδο μέχρι και σήμερα. Σε αυτό το διάστημα οι φυτοκοινωνίες έχουν επηρεαστεί από διάφορους παράγοντες που αποτελούν στο σύνολό τους ένα δυναμικό σύστημα. Το γεωγραφικό μήκος και πλάτος, οι κλιματικές αλλαγές, η παρουσία καταφύγιων εύκρατων ειδών καθώς και η επίδραση του ανθρώπου αποτελούν τους σημαντικότερους εξ αυτών παράγοντες. Αρχεία βλάστησης από διάφορα σημεία της Ελλάδας παρουσιάζουν χωρικές και χρονικές μεταβολές υποδεικνύοντας την ετερογένεια των τοπίων. Επίσης, βάσει υψομέτρου διακρίνονται ζώνες βλάστησης. Έτσι κατά τη χρονική περίοδο από τα τελευταία 14000 έως 11000 χρόνια BP, η περιοχή του ελληνικού χώρου καλυπτόταν από ανοιχτή-ξηρού τύπου βλάστηση με πόες, αψιθιές και Χηνοποδιοειδή. Παρ’όλα αυτά σε αρκετές θέσεις έχει καταγραφεί η μικρή αλλά συστηματική παρουσία εύκρατων ειδών που παρέμειναν καθ’όλη τη διάρκεια της τελευταίας Παγετώδους περιόδου σε περιοχές με τοπικά ευνοϊκές κλιματικές συνθήκες, τα λεγόμενα καταφύγια. Στη βάση του Ολοκαίνου παρατηρείται σημαντική εξάπλωση των δέντρων, με ανοιχτού τύπου μεικτά φυλλοβόλα δάση στα χαμηλά και ενδιάμεσα υψόμετρα, ενώ στα μεγαλύτερα υψόμετρα και στις βόρειες περιοχές εξαπλώνονται τα κωνοφόρα δάση. Μία σημαντική αλλάγη στην ανάπτυξη των δασών έλαβε χώρα ανάμεσα στα 8000 με 6500 χρόνια BP, όπου το μεικτό φυλλοβόλο δάσος πυκνώνει και αυξάνει σημαντικά η ποικιλότητά του, ενώ στη βόρεια Ελλάδα σημειώνεται η μέγιστη εξάπλωση των κωνοφόρων δασών. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 4500 με 5000 χρόνων BP η διαμόρφωση του τοπίου της βλάστησης επηρεάστηκε από την ανθρώπινη παρουσία. Η δραστηριότητα του ανθρώπου τοπικά ανιχνεύεται ήδη από την Νεολιθική περίοδο (~7500 BP) σε πολλές περιοχές της βόρειας Ελλάδας, αλλά τα αποτελέσματά της είναι εμφανή σε ευρύτερο επίπεδο αρκετά αργότερα. Η δράση του ανθρώπου στη βλάστηση καταγράφεται είτε με την αποψίλωση των δασών, είτε με τις διάφορες χρήσεις γης όπως καλλιέργεια και κτηνοτριφία. Περιοχή μελέτης Ο κόλπος της Ελευσίνας τοποθετείται στο βόρειο τμήμα του Σαρωνικού κόλπου και αποτελεί ένα γεωμορφολογικό πέρασμα ανάμεσα στην Αττική και στη Σαλαμίνα. Η επικοινωνία του με τον ανοικτό Σαρωνικό κόλπο πραγματοποιείται διαμέσου δύο ρηχών στενών στα δυτικά και στα ανατολικά. Η λεκάνη της Ελευσίνας έχει έκταση περίπου 68 Km2 και είναι σχετικά ρηχή με μέγιστο βάθος τα 35 m. Η περιοχή της Ελευσίνας περικλείεται από τους ορεινούς όγκους Πατέρας, Κιθερώνας, Πάστρα, Υμμητό και κυρίως την Πάρνηθα. Οι χείμαρροι Σαρανταπόταμος και Κατσιμίδης συλλέγουν νερό από τα βουνά Πατέρας και Πάστρα και αποστραγγίζουν μέσα στον κόλπο της Ελευσίνας. Η σημερινή βλάστηση της Ελευσίνας έχει επηρεαστεί πολύ σημαντικά από τις ανθρώπινες δραστηριότητες λόγω της έντονης βιομηχανοποίησης και αστικοποίησης. Το βουνό της Πάρνηθας αποτελεί τον μεγαλύτερος ορεινό όγκο γύρω από την περιοχή της Ελευσίνας, το οποίο παρουσιάζει πολύ σημαντική ποικολότητα, καθώς σε αυτό καταγράφονται 1096 διαφορετικά είδη με σπουδαιότερα τα Μεσογειακά. Κυριαρχείται από πεύκα, έλατα και Μεσογειακούς φυλλοβόλους θάμνους. Μέθοδοι και υλικό Ο πυρήνας βαρύτητας S2P ανακτήθηκε από το βαθύτερο τμήμα (35m) του κόλπου της Ελευσίνας τον Φεβρουάριο του 2012 κατά τη διάρκεια της κρουαζιέρας του R/V Aegaeo (HCMR). Το συνολικό μήκος του πυρήνα είναι 3.42 m. Στον πυρήνα έγινε συστηματική δειγματοληψία για την παλυνολογική ανάλυση. Η χρονολόγηση των αποθέσεων βασίστηκε σε 5 AMS Ραδιοχρονολογήσεις. Οι τέσσερις απόλυτες χρονολογήσεις πραγματοποιήθηκαν σε κελύφη θαλάσσιων γαστερόποδων, και μία σε φυτικά υπολείμματα από το στρώμα τύρφης ανάμεσα στα 297-300cm βάθος. Οι ραδιοχρονολογήσεις που προέρχονται από τα ασβεστολιθικά κελύφη έχουν βαθμονομηθεί βάσει του προγράμματος CALIB 7.1 χρησιμοποιώντας το ΔR 35±70 που έχει προταθεί για τον Πειραιά από τους (Facorellis et al., 2015). Η μεθοδολογία όπου ακολουθήθηκε για την παλυνολογική μελέτης του θαλάσσιου πυρήνα S2P περιλαμβάνει τα εξής έξι στάδια: χημική επεξεργασία δειγμάτων, μικροσκοπική ανάλυση, διαγράμματα, αποτελέσματα, συζήτηση και συμπεράσματα. Κατά τη χημική επεξεργασία των παλυνολογικών παρασκευασμάτων αρχικά πραγματοποιήθηκε επίδραση με HCL για την απομάκρυνση των ανθρακικών και εν συνεχεία με HF όπου παρέμειναν 48 ώρες για την απομάκρυνση των πυριτικών. Κατόπιν, για την απομάκρυνση των πολύ μικρών κόκκων και της αργίλου το υπόλειμμα κοσκινίστηκε με τη βοήθεια λουτρού ηπερήχων με φίλτρο 10μ. Τέλος στο υπόλειμμα προστέθηκε έλαιο σιλικόνης. Τα παρασκευάσματα τοποθετήθηκαν σε αντικειμενοφόρες πλάκες για την μικροσκοπική ανάλυση. Για την μικροσκοπική ανάλυση χρησιμοποιήθηκε μικροσκόπιο σε μεγένθυση ˣ500. Σε κάθε παρασκεύασμα προσδιορίστηκαν και μετρήθηκαν όλα τα παλυνόμορφα. Στις περισσότερες περιπτώσεις χρησιμοποιήθηκε και δεύτερη αντικειμενοφόρος για το κάθε παρασκεύασμα λόγω του ότι δεν ήταν ικανοποιητικός ο αριθμός των παλυνόμορφων. Για τοπροσδιορισμό των παλυνόμορφων χρησιμοποιήθηκαν διάφορα βοηθήματα όπως: 1) Η κλείδα του Beug (2004) 2) Οι άτλαντες του Reille (1992, 1996) 3) Οι κλείδες της σειράς Northwest European Pollen Flora I-VII (1979-1999) χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για την αναγνώριση συγκεκριμένων οικογενειών (Betulaceae and Corylaceae). 4) Βοηθητικά επίσης χρησιμοποιήθηκε η κλείδα των Chester and Raine (2001) για την αναγνώριση των διαφόρων γενών των οικογενειών Plantaginaceae and Rosaceae. 5) Καθώς και η Διδακτορική διατριβή του Tzedakis (1991) για την πιο λεπτομερή αναγνώριση των μορφολογικών χαρακτηριστικών της οικογένειας Oleaceae. 6) Ο προσδιορισμός των μη παλυνομόρφων (μυκήτων) βασίστηκε στην εργασία των van Geel et al., (1989), ενώ ο προσδιορισμός των δινομαστιγωτών βασίστηκε στις αναφορές των Wall et al., (1973), Dale (1996), Mudie et al., (2001), Head et al., (2005) and Morzadec-Kerfour, (1992), Elshanawany et al., (2010) Τα παλυνολογικά διαγράμματα κατασκευάστηκαν με τη βοήθεια του προγράμματος TILIA Graph. Επίσης, για να είναι περισσότερο ευκρινείς οι διακυμάνσεις (μέγιστες και ελάχιστες) που παρουσιάζει η καμπύλη κάθε παλυνόμορφου, χρησιμοποιήθηκε ένας παράγοντας υπερβολής (μεγένθυση) x5. Ο διαχωρισμός των ζωνών συνάθροισης γυρεόκοκκων πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του προγράμματος. Οι ζώνες υποδεικνύονται με το πρόθεμα EPAZ (Elefsis Pollen Assemblage Zone) και αριθμούνται από τη βάση προς την κορυφή του πυρήνα. Τα ποσοστά υπολογίστηκαν βάσει του αθροίσματος γύρης που περιλαμβάνει όλους τους χερσαίους γυρεόκοκκους, εξαιρουμένων των Pinus, καθώς τα πεύκα παρουσιάζουν ακραία μεγάλα ποσοστά ιδιαίτερα στα τελευταία 100 cm του πυρήνα. Διάφοροι γυρεόκοκκοι χρησιμοποιούνται ως ανθρωπογενείς δείκτες οι οποίοι συνδέονται είτε με δραστηριότητες καλλιέργειας, είτε κτηνοτροφίας, είτε πιο γενικά με χρήσεις γης. Συμφωνα με τους (Botemma, 1982; Behre 1981, 1990; Bottema and Woldring, 1990; Florenzano et al., 2014) με κτηνοτροφικές δραστηριότητες συνδέονται: Artemisia, Asteroideae, Cichorioideae, Polygonum, Brassicaceae, Plantago, Ranunculus acris, Sarcopoterium, Pteridium και Urtica, ενώ με καλλιέργεια: Cerealia type και Olea. Ο δείκτης PDI βασισμένος στην εργασία (Kouli, 2015) χρησιμοποιήθηκε για να δείξει την διαταραχή της βλάστησης που οφείλεται σε ανθρώπινη δραστηριότητα. Αποτελεί το άθροισμα γυρεόκοκκων όπου χρησιμοποιούνται και ως ανθρωπογενείς δείκτες οι οποίοι συνδέονται με κτηνοτροφικές δραστηριότητες. Εξέλιξη της βλάστησης και ανθρώπινη επίδραση Από τα 13490±65 cal BP καταγράφεται σημαντική παρουσία των φυλλοβόλων Quercus καθώς και των αειθαλών Μεσογειακών Pistacia και Quercus, υποδεικνύοντας την ύπαρξη ενός ανοικτού δρυοδάσους. Η παρουσία αυτών των φυτών σηματοδοτεί πιο υγρές και ήπιες κλιματικές συνθήκες από αυτές που επικρατούσαν κατά την Παγετώδη περίοδο. Χρονικά αυτή η περίοδος σχετίζεται με το ενδοπαγετώδες θερμό στάδιο Bolling/Allerod. Η εξάπλωση των Chenopodiaceae τα οποία είναι στοιχεία στέπας καθώς και η απότομη μείωση των Μεσογειακών Pistacia και Quercus , υποδηλώνουν την εξάπλωση ανοιχτής-ξηρού τύπου βλάστησης γύρω στα 11500±155 cal BP. Αυτή η αυξημένη παρουσία των Chenopodiaceae δείχνει σχετικά πιο ξηρές συνθήκες, παρ’όλα αυτά η αργή αλλά σταθερή εξάπλωση των φυλλοβόλων Quercus υποδεικνύει πως υπήρχαν περιοχές όπου η βροχόπτωση ήταν ικανοποιητική και με αποτέλεσμα να ευνοείται η ανάπτυξη του δρυοδάσους. Το κατώτερο Ολόκαινο χαρακτηρίζεται από την μέγιστη εξάπλωση των μεικτών φυλλοβόλων δασών με πολύ σημαντική την παρουσία των Carpinus/Ostrya type, Corylus and Ulmus καθώς και της Μεσογειακής Pistacia, ως αποτέλεσμα της κλιματικής καλυτέρευσης. Η μείωση των Chenopodiaceae επιβεβαιώνει αυτήν την καλυτέρευση. Η σημαντική εξάπλωση των φυλλοβόλων συνεπάγεται υγρές και θερμές κλιματικές συνθήκες. Στους ανώτερους ορίζοντες της ζώνης EPAZ 4 παρατηρείται μία αύξηση των Cerealia type, Brassicaceae and Plantago τα οποία θεωρούνται ανθρωπογενείς δείκτες και σε συνδυασμό με τον δείκτη διάβρωσης type 207 πιθανόν να υποδεικνύουν τα πρώτα ίχνη ανθρώπινης παρουσίας στην περιοχή της Ελευσίνας. Αρχαιολογική έρευνα για την Νεολιθική περίοδο στην Αττική έχει δείξει ότι η Ελευσίνα κατοικείτο από την Μέση Νεολιθική περίοδο. Επομένως και η παρουσία του Cerealia type πιθανόν να σχετίζεται με καλλιέργεια δημητριακών. Επίσης, η σημαντική αύξηση της Olea υποδεικνύει καλλιέργεια στην περιοχή της Ελευσίνας. Καλλιέργεια ελιάς κατά την μερίοδο του Χαλκού έχει διαπιστωθεί σε αρκετές παλυνολογικές μελέτες σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας. Σημαντικές αλλαγές στη βλάστηση από το μέσο Ολόκαινο φαίνεται πως αντιστοιχούν είτε στις γενικότερα πιο ξηρές συνθήκες, είτε στην αύξηση της οικολογικής πίεσης ανθρώπινων κοινωνιών, είτε και στα δύο. Η διάκριση μεταξύ ανθρωπογενων ή κλιματικών αιτιών είναι πολύ δύσκολη καθώς και τα δύο έχουν παρόμοιες επιπτώσεις στη βλάστησης. Πάντως σίγουρα την αποκλειστική ευθύνη για την εξέλιξη του τοπίου της βλάστησης δεν την έχουν μόνο οι άνθρωποι. (Sadori et al., 2013). Από τα 3000 BP και έπειτα, παρατηρείται πολύ σημαντική μείωση των φυλοβόλλων δρυών η οποία είτε σχετίζεται με υλοτομία, είτε με εκαθάριση του τοπίου, επιβεβαιώνοντας την ανθρώπινη παρουσία. Παράλληλα, γεωργικές δραστηριότητες στην περιοχή της Ελευσίνας την ίδια χρονική περίοδο αποδεικνύονται από την μέγιστη εξάπλωση της Olea η οποία συνοδεύεται από τη συνεχόμενη παρουσία των cereals. Οι διάφοροι δείκτες βοσκής είναι παρόντες αλλά όχι ενισχυμένοι. Σύντομα η ανθρώπινη δραστηριότητα διαφοροποιείται με την μετατόπιση από καλλιέργεια ελιάς σε καλλιέργεια δημητριακών. Την ίδια περίοδο, η εντατικοποίηση της κτηνοτροφίας μπορεί να διαπιστωθεί από την αύξηση διάφορων ανθρωπογενών δεικτών που συνοψίζονται στο δείκτη PDI, ενώ η πολύ μεγάλη και απότομη αύξηση του δείκτη διάβρωσης type 207 υποδεικνύει διάβρωση εδάφους, η οποία σχετίζεται με έντονη ανθρώπινη δραστηριότητα. Κατά τους ύστερους Ρωμαϊκούς χρόνους σταδιακά τα δάσος κλείνει, πυκνώνει, κυρίως λόγω της αύξησης των φυλοβόλλων δέντρων. Η καλλιέργεια της ελιάς είναι πιο διαδεδομένη από αυτήν των δημητρακών, ενώ στην κορυφή αυτής της ζώνης η παρακμή και τελικά εξαφάνιση και των δύο καλλιεργήσιμων ειδών υποδεικνύει την εγκατάλειψη των γεωργικών δραστηριοτήτων. Παρ΄όλα αυτά, η σταδιακή αύξηση του δείκτη PDI δείχνει μία αλλαγή των ανθρώπινων δραστηριοτήτων προς την κτηνοτροφία. Αυτήν την περίοδο η Ελευσίνα παρουσιάζει πολύ σημαντικό ιστορικό ενδιαφέρον λόγω των Ελευσίνιων Μυστηρίων. Κατά τους Μυκηναϊκούς χρόνους (1500 BC) χρονολογείται η έναρξη της λατρείας της Δήμητρας, όπου και οι ανθρώπινες δραστηριότητες είχαν πιο γεωργικό χαρακτήρα. Κατά τη διάρκεια των Γεωμετρικών χρόνων (800 BC) ο ναός ανακαινίζεται προκειμένου να σταματήσει ο λιμός και έτσι τα Ελευσίνια Μυστήρια αποκτούν Πανελλήνιο χαρακτήρα. Αυτή την περίοδο η βλάστηση της Ελευσίνας παρουσιάζει διακυμάνσεις διάφορων ανθρωπογενών δεικτών (Olea, Cerealia, PDI index) που συνδέονται είτε με καλλιέργεια, είτε με βλάστηση, και πιθανόν να αντιστοιχεί σε αυτήν την περίοδο του λιμού. Παρ΄όλα αυτά η άμεση συσχέτιση αυτών των παροδικών πτώσεων των δεικτών με αυτήν την περίοδο θα ήταν εφικτή στην περίπτωση πρόσθετων απόλυτων χρονολογήσεων για αυτό το διάστημα. Η ακμή του ναού της Δήμητρας σημειώνεται τα χρόνια του Πεισίστρατου (570-527 BC), όπου ανάγεται σε Πανελλήνιο θρησκευτικό κέντρο και είχε σημαντική συμμετοχή προσκυνητών. Όλες αυτές οι πολιτιστικές δραστηριότητες αποτυπώνονται στα διαγράμματα της Ελευσίνας με τις διάφορες χρήσεις γης να εντατικοποιούνται στο κατώτερο τμήμα της ζώνης EPAZ 6b. Η πτώση των Ελευσίνιων μυστηρίων ξεκίνησε κατά τους ύστερους Ρωμαϊκούς χρόνους (379-359 AD) όπου ο Θεοδώσιος ο Μέγας θέσπισε ένα νόμο έναντια στις μυστηριακές θρησκίες, ενώ η τελική πτώση ήρθε στα 395 AD όπου ο ναός καταστράφηκε από τους Βισιγότθους. Αυτή η παρακμή αποτυπώνεται στα διαγράμματα του πυρήνα S2P της Ελευσίνας με την εγκατάληψη της γης από τον άνθρωπο (ανώτερο τμήμα της ζώνης EPAZ 7a). Η απουσία της ελιάς και των δημητριακών δείχνει εγκατάλειψη της καλλιέργειας, ενώ η πτώση του PDI index υποδηλώνει μείωση της κτηνοτροφίας. Από αυτήν την περίοδο και έπειτα, παρατηρείται πτώση των φυλλοβόλων Quercus. Αυτή η πτώση συμπίπτει με την αύξηση της συγκέντρωσης των κάρβουνων υποδεικνύοντας πιο έντονη παρουσία φωτιάς στην περιοχή. Γεωργικές δραστηριότητες καταγράφονται ξανά στην περιοχή όπως δείχνει η αύξηση της ελιάς και των δημητριακών. Επίσης η αύξηση του δείκτη PDI υποδεικνύει εκτενείς κτηνοτροφικές δραστηριότητες στην περιοχή της Ελευσίνας κατά τους Βυζαντινούς χρόνους, ενώ η σημαντική παρουσία του δείκτη διάβρωσης type 207 υποδηλώνει διάβρωση εδάφους. Περιβάλλον απόθεσης Με βάση τις συγκεντρώσεις των γυρεοκόκκων και σπορίων των υδρόβιων φυτών, των οργανικής σύστασης δινομαστιγωτών, των αποκιών από πρασινοφύκη και των ενδοσκελετών από τρηματοφόρα στις αποθέσεις του S2P διακρίνονται τρία διαφορετικά περιβάλλοντα απόθεσης. Στα βάθη ανάμεσα στα 295-245 cm, τα τεράστια ποσοστά που εμφανίζει το Botryococcus, η συνεχόμενη παρουσία των υδρόβιων φυτών, κυρίως αυτή του Sparganium και η απουσία δινομαστιγωτών, υποδεικνύουν την απόθεση σε ένα γλυκέων υδάτων έως ολιγόαλο ρηχό περιβάλλον. Το Botryococcus είναι ένα πρασινοφύκος κοινό σε ρηχές γλυκέων υδάτων λίμνες, ενώ μπορεί να αντέξει ελαφρά υφάλμυρες συνθήκες. Στο βάθος των 245 cm, σημειώνεται μια εξαιρετικά απότομη πτώση των ποσοστών του Botryococcus, ενώ εμφανίζεται το δινομαστιγωτό Lingulodinium machaerophorum. Το L. machaerophorum είναι ευρύαλο είδος, γνωστό για την πολύ μεγάλη αφθονία του σε υφάλμυρα νερά. Στον πυρήνα η μέγιστη εξάπλωσή του παρατηρείται ανάμεσα στα 245 και 195 cm, υποδεικνόντας την απόθεση σε ένα υφάλμυρο περιβάλλον. Η δημιουργία του σύγχρονου θαλάσσιου περιβάλλοντος απόθεσης σημειώνεται μετά τα 195 cm. Αυτή η αλλαγή του περιβάλλοντος απόθεσης χαρακτηρίζεται από την μείωση του L. machaerophorum καθώς και την παρουσία όλων των θαλάσσιων δεικτών (Spiniferites spp., type 181 και ενδοσκελετοί τρηματοφόρων). Συμπεράσματα Ο θαλάσσιος πυρήνας S2P από τον κόλπο της Ελευσίνας αποτελεί το πρώτο συνεχές και με μεγάλη ανάλυση αρχείο βλάστησης στη νότια Ελλάδα κατά τα τελευταία 14000 χρόνια. Καταγράφηκε η ξέλιξη της βλάστησης από ένα ανοικτό φυλλοβόλο δρυοδάσος κατά το Bølling-Allerød στάδιο, σε ανοικτού τύπου βλάστηση με σημαντική την παρουσία στοιχείων στέπας πριν την εξάπλωση των μεικτών φυλλοβόλων δασών στη βάση του Ολοκαίνου. Η βλάστηση της EPAZ 1 αντανακλά μία κλιματική καλυτέρευση κατά το ενδοπαγετώδες Bølling-Allerød, όπου ακολουθήθηκε από ένα μικρής διάρκειας ψυχρό επεισόδιο πριν από την έναρξη του Ολοκαίνου. Στη βάση του Ολόκαινου εξαπλώθηκαν τα μεικτά φυλλοβόλα δάση, ως αποτέλεσμα της κλιματικής καλυτέρευσης. Πραγματοποιήθηκε λεπτομερής καταγραφή της ανθρωπογενούς επίδρασης στην βλάστηση στην περιοχή της Αττικής και συσχετισμός αυτής με την ιστορική εξέλιξη της περιοχής. Η έναρξη της καλλιέργειας της ελιάς εμφανίζεται από την εποχή του Χαλκού, γίνεται πιο εντατική κατά την Πρώιμη εποχή του Σιδήρου, ενώ η μέγιστη εξάπλωσή της σημειωνεται κατά την περίοδο των Βυζαντινών χρόνων. Τα πρώτα ίχνη κτηνοτροφικών δραστηριοτήτων γίνονται ορατά με την αύξηση κυρίως των δεικτών Cichorioideae και Asteroideae από την Πρώιμη εποχή του Σιδήρου, ενώ αναδεικνύονται ως οι σημαντικότερες από τις ανθρώπινες δραστηριότητες από τους Κλασικούς έως τους Ρωμαϊκούς χρόνους. Οι διακυμάνσεις των ανθρωπογενών δεικτών μεταξύ της ζωνών EPAZ 6 και EPAZ 7α πιθανόν να σχετίζονται με ιστορικά γεγονότα στην περιοχή της Ελευσίνας. Η εκτενής εκμετάλλευση της γης και η παροδική εγκατάλειψή της συμπίπτειμε την ακμή και παρακμή των Ελευσίνιων Μυστηρίων, από τους Μυκηναϊκούς χρόνους έως τους Ύστερους Ρωμαϊκούς 1500 BC και 350 AD αντίστοιχα. Τέλος, πραγματοποιήθηκε καταγραφή της διαδοχής των περιβαλλόντων απόθεσης στον όρμο της Ελευσίνας ως αποτέλεσμα της ανόδου της στάθμης της θάλασσας κατά το Ολόκαινο.The aim of the present study is the palynological reconstruction of the Late Glacial and Holocene vegetation succession of Attica, South Greece. Late Glacial and Holocene vegetation records of Greece display a remarkable temporal and spatial variability, revealing the heterogeneity of the landscapes (e.g. Bottema, 1974; Jahns, 1993; Willis, 1994; Tzedakis, 1999; Lawson et al. 2005; Kouli, 2007; Panagiotopoulos et al. 2013). Temperature and precipitation, altitude, existing geological formations, soil properties and human impact are some of the main factors playing a crucial role in the vegetation development of an area. So far, vegetation patterns of Northern Greece are generally in-detail studied as a result to the well preserved pollen record, while in south Greece a deficiency of long continuous, accurate dated and well preserved pollen records exists. Under that perspective a shallow marine core originated from the landlocked bay of Elefsis offers a unique opportunity to study in detail the Lateglacial and Holocene plant landscapes of west Attica (Greece) and feature the passage from the climate controlled vegetation of Late Holocene to the human disturbed and shaped modern landscape

Potassium, calcium and titanium/potassium ratio from Lake Ohrid (Macedonia/Albania) sediment core ICDP5045-1 obtained by XRF-core scanning

K: Potassium intensities as inferred from XRF-core scanning at 2.5 mm resolution (University of Cologne, Germany) Ca: Calcium intensities as inferred from XRF-core scanning at 2.5 mm resolution (University of Cologne, Germany) Ti/K: Elemental ratio between Titanium and Potassium as inferred from XRF-core scanning at 2.5 mm resolution (University of Cologne, Germany

Tephra geochemistry from Lake Ohrid (Macedonia/Albania) sediment core ICDP5045-1

Geochemical finger print data (in wt. %) of individual glass shards from 3 three previously described cryptotephra layer in the Late Glacial to Holocene sediments of the DEEP site sequence. FeOₜ is reported for both Fe²⁺ and Fe³⁺ (University of Cologne, Germany , University of Pisa, Italy)

Late Glacial to Holocene trace metal isotope, (bio-)geochemical, tephrochronologic, and chronologic data from the DEEP sediments of Lake Ohrid (Macedonia, Albania)

This dataset presents Uranium isotope, sediment residence, (bio-)geochemical, tephrochronologic, and chronologic data for the uppermost (<5.52 m composite depth (mcd)) part of the ICDP (International Continental Drilling Program) core “DEEP” (5045-1) from Lake Ohrid (Macedonia, Albania). Uranium isotopes ((²³⁴U/²³⁸U) activity ratios) were analyzed at 16 cm resolution by means of multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry after sequential leaching to remove any non-detrital matter, sample dissolution and column exchange chromatography to isolate Uranium from the matrix. Gas sorption analyses were conducted on leached material of selected samples to identify potential controls of surface properties and surface areas (m²/g) on uranium isotope variability, and to calculate sediment residence times of detrital matter in concert with (²³⁴U/²³⁸U) activity ratios. Sediment residence times encompass the time of detrital matter storage in the weathering horizon and fluvial transport prior to final deposition in the lake basin. (Bio-)geochemical and stable isotope data increase the resolution of data published by previous studies and encompasses total organic and total inorganic carbon contents (TOC, TIC at 8 cm resolution), Potassium and Calcium intensities, Titanium-Potassium ratios (XRF core scanning at 2.5 mm resolution), and carbon isotopes of organic matter (δ¹³Corg at 16 cm resolution). We herein also present geochemical fingerprint data from individual glass shards of three cryptotephra layer, which have not been described in the sediments of the DEEP site before

TIC, TOC, Uranium isotopes, organic carbon isotopes and sediment residence times from Lake Ohrid (Macedonia/Albania) sediment core ICDP5045-1

TIC: Total inorganic carbon content of bulk sediment material (University of Cologne, Germany) TOC: Total organic carbon content of bulk sediment material (University of Cologne, Germany) D13C_org. Carbon isotope composition of bulk organic matter (British Geological Survey, UK) 234U/238U: (234U/238U) activity ratio of detrital matter; samples treated to remove any non-detrital matter (calcium carbonates, organic matter, Mn/Fe oxides) and uranium adsorbed to mineral surfaces prior to analyses (University of Wollongong, Australia) Surface area: Surface area in m2/g describes the total surface area of all mineral grains per gram sediment material, analyzed by means of gas sorption analyses of detrital matter (University of Wollongong, Australia) Tres: Sediment residence time accounts for the time elapsed between the formation of detrital matter <63µm by chemical and physical weathering and final deposition, and thus encompasses the time of detrital matter storage in the weathering horizon and fluvial transpor

Late Glacial Marine Transgression and Ecosystem Response in the Landlocked Elefsis Bay (Northern Saronikos Gulf, Greece)

Coastal landscapes are sensitive to changes due to the interplay between surface and submarine geological processes, climate variability, and relative sea level fluctuations. The sedimentary archives of such marginal areas record in detail the complex evolution of the paleoenvironment and the diachronic biota response. The Elefsis Bay is nowadays a landlocked shallow marine basin with restricted communication to the open Saronikos Gulf. A multi-proxy investigation of a high-resolution sediment core recovered from the deepest part of the basin offered a unique opportunity to record the paleoenvironmental and aquatic ecosystem response to climate and glacioeustatic sea level changes since the Late Glacial marine transgression. The retrieved sedimentary deposits, subjected to thorough palynological (pollen, non-pollen palynomorphs, dinoflagellates), micropaleontological (benthic foraminifera, calcareous nannoplankton, ostracods), and mollusc analyses, indicates isolation of the Elefsis Bay from the Saronikos Gulf and the occurrence of a shallow freshwater paleolake since at least 13,500 cal BP, while after 11,350 cal BP the transition towards lagoon conditions is evidenced. The marine transgression in the Elefsis Bay is dated at 7500 cal BP, marking the establishment of the modern marine realm