Reconstrucción paleoambiental de la frontera oriental del desierto del Namib (Namibia): palinología de letrinas fósiles de damán

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología. Fecha de lectura: 16-11-200

Dinámica paleoambiental durante los últimos 135.000 años en el Alto Jiloca: el registro lacustre de El Cañizar

La presente Tesis Doctoral aborda la reconstrucción paleoambiental en el Alto Jiloca (Sistema Ibérico, Teruel) durante el anterior periodo interglacial Eemiense y el inicio de la última glaciación a partir del estudio de la secuencia lacustre de El Cañizar, próximo a la localidad de Villarquemado (40º30¿N, 1º18¿W, 990 m s.n.m). Pretende reconstruir mediante el estudio multiproxy (análisis sedimentológico, geoquímico, y palinológico) la dinámica de la vegetación y de los ambientes de depósito e hidrológicos a las fluctuaciones climáticas. El modelo de edad, basado en 15 dataciones radiocarbónicas y 15 dataciones de luminiscencia ha sido realizado aplicando un enfoque bayesiano, resultando satisfactoriamente robusto a la luz de los resultados de los indicadores ambientales. Por las características geomorfológicas de la fosa del Jiloca, la laguna de El Cañizar de Villarquemado está caracterizada por su escasa profundidad (máximo 3 m) y una extensión máxima de 1100 ha. Las diferentes facies sedimentarias y los ambientes de depósito que se han dado en la laguna están controlados fundamentalmente por el balance hídrico (fluctuaciones del nivel del lago), los aportes clásticos y el estado trófico (productividad) y anóxico que se puede producir por estratificación por densidad o extradesarrollo vegetal que reduce el oleaje con niveles bajos del nivel del lago. Se han delimitado 7 unidades sedimentarias con 4 asociaciones principales de facies sedimentarias que representan diferentes ambientes de depósito a lo largo de la secuencia. La base de la secuencia (Unidad VII) y los 3 últimos metros del techo (Unidad I) están caracterizados por el predominio de fases de lago carbonatado y humedal higroturboso evidenciando condiciones de más productividad biológica (periodos más húmedos y menos fríos), que (apoyados por el modelo de edad) corresponden a los periodos interglaciales MIS5 y MIS1 (Eemiense y Holoceno). A lo largo del MIS5 (Unidades VII y VI) se ha observado una intercalación recurrente de hasta siete fases de anóxia (menor nivel del lago), que a partir del modelo de edad se asocia a una ciclicidad orbital relacionada con la precesión. En la laguna de El Cañizar durante los periodos estadiales y glaciales Würmienses (Unidades VI, V, III y II) predominan fases de lago clástico con variable progradación de abanicos aluviales distales sobre la cuenca, que llegaron a formar planicies lodosas o llanuras de barros durante el MIS3 (Unidad IV), que representan las condiciones más someras experimentadas en la historia de la cuenca y se infiere que fue el periodo más árido. A partir de la interpretación de las etapas limnológicas y otros indicadores se ha realizado la reconstrucción del nivel del lago en los últimos 135.000 años, y se proporcionan bases científicas para la gestión y potencial restauración del desaparecido humedal de El Cañizar de Villarquemado en el marco del cambio global actual. En esta cuenca existen evidencias previas de eventos tectónicos y rebajamiento kárstico subsuperficial que son las que han creado el espacio de acomodación de la laguna de El Cañizar. Estos procesos han debido crear desequilibrios deposicionales a lo largo de la historia de la cuenca, incrementando los procesos de erosión y determinando las facies sedimentarias y los ambientes de depósito de la laguna, pero en base a la información disponible de este estudio multiproxy, existen posibles evidencias en el registro pero no se pueden discernir de los mismos procesos causados por factores climáticos. Con el objetivo de realizar una reconstrucción paleoambiental más precisa, este trabajo también pretende establecer la relación cuantitativa existente entre la lluvia polínica y la vegetación. Para ello se ha realizado la estimación de la productividad polínica (RPPE) de algunos taxa con un papel importante en la secuencia fósil mediante el modelo de Prentice-Sugita, para cuantificar la relación entre la lluvia polínica y la cobertura real de vegetación, y de esta manera realizar una mejor interpretación de la respuesta de la vegetación a los cambios climáticos del pasado. El submodelo ERV 1 resultó ser el más adecuado para los sitios seleccionados en este estudio. La RSAP se establece en 550 m. La productividad polínica (RPPPoaceae) del género Pinus y Quercus (perennifolio y marcescente) es muy alta con respecto a géneros de la familia de las Poaceae, que se utiliza como taxón de referencia. Pinus es 38.91 veces más productor; Quercus perennifolio 19.39 y Quercus marcescente 8.86 veces más productor que Poaceae. La productividad polínica de Juniperus y Artemisia es similar a la productividad de Poaceae. La productividad polínica en cada comunidad vegetal (RPPr) para un taxón determinado es generalmente más alta cuando su cobertura en una comunidad particular es reducida. Poaceae parece no ser un buen taxón referencia en los biomas Mediterráneos. Esta metodología que ha sido utilizada de manera exitosa en otras regiones (sobre todo noreuropeas) muestra sesgos y limitaciones en el Mediterráneo occidental continentalizado que limitan su aplicabilidad en esta región y que se discuten en este trabajo. A pesar de las limitaciones, se han utilizado estos resultados para la calibración de interpretación del registro fósil aplicando el modelo REVEALS obteniendo los valores de cobertura de vegetación estimada para cada taxón. El trabajo presentado aquí constituye la primera investigación científica profunda sobre la dinámica climática y ambiental durante el penúltimo interglacial en el Sistema Ibérico. La secuencia muestra una variabilidad ambiental en esta región desde el penúltimo interglacial (últimos 135.000 años) y pone de manifiesto la resiliencia del paisaje vegetal del altiplano turolense. Una de las características más destacables en esta región es cómo las condiciones climáticas del pasado interglacial, de alta continentalidad y evapotranspiración, así como la variabilidad climática que se dio durante el Würm reciente, favorecieron el desarrollo de sabinares frente a otras coníferas o formaciones arbóreas. El final del Riss (MIS6) (133.6-130 ka BP) tuvo condiciones climáticas poco adversas evidenciadas por la presencia en el registro de pólenes de mesófitas procedentes de los refugios cercanos. El inicio del MIS5 (Zeifen y Kategat) (130-126 ka BP) se caracterizó por un incremento de termicidad reflejado en el respuesta sedimentológica, pero unas condiciones de alta aridez que no permitían aun el desarrollo de la vegetación. El Eemiense en esta región (126-113 ka BP) se caracterizó por el desarrollo de sabinares estépicos debido a la ocurrencia de una alta continentalidad, caracterizada por inviernos muy fríos y veranos muy cálidos, con alta evapotranspiración que mermaban la disponibilidad hídrica aunque fuese relativamente más alta. Se registra un periodo árido entre 122.8-120 ka BP con desarrollo de estepa y depósitos detríticos que se relaciona con el Pulso Árido del Final del Eemiense (LEAP). Se ha constatado la presencia (en el MIS5) de especies relictas del Terciario como Pterocarya que se consideraba extinta previamente en la Península Ibérica. En la región del Alto Jiloca la hegemonía de sabinares fue sustituida por la hegemonía de pinares desde el MIS4 hasta nuestros días. Dentro de este paisaje resiliente a los cambios, mediante el estudio de los grupos florísticos y toda la información de los demás indicadores, se ha realizado una aproximación cualitativa de la variación de la temperatura y la disponibilidad hídrica, y cómo esta variación ha modificado el tipo de bioma establecido. Se ha comparado la velocidad de los cambios ambientales y la respuesta de los ecosistemas en los dos últimos interglaciales (con y sin acción humana, Holoceno y Eemiense), reflejando patrones análogos pero con diferente tipo de vegetación debido a las diferentes condiciones de continentalidad e insolación y a la casuística de biogeografía y fitodistribución de las formaciones boscosas promovida por la última glaciación Würmiense

Las plantas beben agua mineral

7 páginas.- Presentación elaborada para las III Jornadas IPErinas, celebradas el 11 de diciembre de 2014.Peer reviewe

Time to better integrate paleoecological research infrastructures with neoecology to improve understanding of biodiversity long-term dynamics and to inform future conservation

Anthropogenic pressures are causing a global decline in biodiversity. Successful attempts at biodiversity conservation requires an understanding of biodiversity patterns as well as the drivers and processes that determine those patterns. To deepen this knowledge, neoecologists have focused on studying present-day or recent historical data, while paleoecologists usually study long-term data through the composition of various biological proxies and environmental indicators. By establishing standard protocols or gathering databases, research infrastructures (RIs) have been instrumental to foster exchange and collaboration among scientists within neoecology (e.g. Global Information Biodiversity Facility or National Ecological Observatory Network) and paleoecology (e.g. Paleobiology Database, Neotoma Paleoecology Database or European Pollen Database). However, these two subdisciplines (and their RIs) have traditionally remained segregated although both provide valuable information that combined can improve our understanding of biodiversity drivers and underlying processes, as well as our predictions of biodiversity responses in the future. For instance, integrative studies between paleo- and neoecology have addressed the global challenge of biodiversity loss by validating climate and ecological models, estimating species fundamental niches, understanding ecological changes and trajectories, or establishing baseline conditions for restoration. Supporting and contributing to research infrastructures from both paleo- and neoecology, as well as their further integration, could boost the amount and improve the quality of such integrative studies. We argue this will enable improved capabilities to anticipate the impacts of global change and biodiversity losses. To boost such integration and illustrate our arguments, we (1) review studies integrating paleo- and neoecology to advance in the light of global changes challenge, (2) describe RIs developed in paleoecology, and (3) discuss opportunities for further integration of RIs from both disciplines (i.e. paleo- and neoecology).publishedVersio

The Holocene lake-evaporation history of the afro-alpine Lake Garba Guracha in the Bale Mountains, Ethiopia, based on δ18O records of sugar biomarker and diatoms

In eastern Africa, there are few long, high-quality records of environmental change at high altitudes, inhibiting a broader understanding of regional climate change. We investigated a Holocene lacustrine sediment archive from Lake Garba Guracha, Bale Mountains, Ethiopia, (3,950 m a.s.l.), and reconstructed high-altitude lake evaporation history using δ18O records derived from the analysis of compound-specific sugar biomarkers and diatoms. The δ18Odiatom and δ18Ofuc records are clearly correlated and reveal similar ranges (7.9‰ and 7.1‰, respectively). The lowest δ18O values occurred between 10 and 7 cal ka BP and were followed by a continuous shift towards more positive δ18O values. Due to the aquatic origin of the sugar biomarker and the similar trends of δ18Odiatom, we suggest that our lacustrine δ18Ofuc record reflects δ18Olake water. Therefore, without completely excluding the influence of the ‘amount-effect’ and the ‘source-effect‘, we interpret our record to reflect primarily the precipitation-to-evaporation ratio (P/E). We conclude that precipitation increased at the beginning of the Holocene, leading to an overflowing lake between ~10 and ~8 cal ka BP, indicated by low δ18Olake water values interpreted as reduced evaporative enrichment. This is followed by a continuous trend towards drier conditions, indicating at least a seasonally closed lake system

Past 200 kyr hydroclimate variability in the western Mediterranean and its connection to the African Humid Periods

The Iberian Peninsula is located at the intersection between the subtropical and temperate climate zones and the paleoclimate records from this region are key to elucidate the varying humidity and changing dominance of atmospheric circulation patterns in the Mediterranean-North African region in the past. Here we present a quantitative hydroclimate reconstruction for the last ca. 200 kyr from southern Iberian Peninsula based on pollen data from the Padul lake sediment record. We use the newly developed Scale-normalized Significant Zero crossing (SnSiZer) method to detect not only the statistically significant precipitation changes but also to estimate the relative magnitude of these oscillations in our reconstruction. We identify six statistically significant main humid phases, termed West Mediterranean Humid Periods (WMHP 1-6). These humid periods correlate with other West/Central Mediterranean paleohydrological records, suggesting that similar climatic factors affected different areas of the Mediterranean. In addition, the WMPHs are roughly coeval with the African Humid Periods (AHPs) during high seasonality, suggesting the same North Atlantic ocean-atmospheric dynamics and orbital forcing as main drivers of both areas. In contrast, during low seasonality periods, the West Mediterranean still appears to be affected by the westerlies and the local Mediterranean rainfall systems with moderate-to-high precipitation, whereas West Africa was characterized by droughts.Peer reviewe

Mid and late Holocene forest fires and deforestation in the subalpine belt of the Iberian range, northern Spain

26 Pags.- 6 Figs.- 2 Tabls. The definitive version is available at: http://link.springer.com/journal/11629The conversion of subalpine forests into grasslands for pastoral use is a well-known phenomenon, although for most mountain areas the timing of deforestation has not been determined. The presence of charcoal fragments in soil profiles affected by shallow landsliding enabled us to date the occurrence of fires and the periods of conversion of subalpine forest into grasslands in the Urbión Mountains, Iberian Range, Spain. We found that the treeline in the highest parts of the northwestern massifs of the Iberian Range (the Urbión, Demanda, Neila, and Cebollera massifs) is currently between 1500 and 1600 m a.s.l., probably because of pastoral use of the subalpine belt, whereas in the past it would have reached almost the highest divides (at approximately 2100–2200 m a.s.l.). The radiocarbon dates obtained indicate that the transformation of the subalpine belt occurred during the Late Neolithic, Chalcolithic, Bronze Age, Iron Age, and Middle Ages. Forest clearing was probably moderate during fires prior to the Middle Ages, as the small size of the sheep herds and the local character of the markets only required small clearings, and therefore more limited fires. Thus, it is likely that the forest recovered burnt areas in a few decades; this suggests the management of the forest and grasslands following a slash-and-burn system. During the Middle and Modern Ages deforestation and grassland expansion affected most of the subalpine belt and coincided with the increasing prevalence of transhumance, as occurred in other mountains in the Iberian Peninsula (particularly the Pyrenees). Although the occurrence of shallow landslides following deforestation between the Neolithic and the Roman Period cannot be ruled out, the most extensive shallow landsliding processes would have occurred from the Middle Ages until recent times.Support for this research was provided by the projects INDICA (CGL2011- 27753-C02-01 and -02) and DINAMO2 (CGL2012-33063), funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness.Peer reviewe

Human–landscape interactions in the Conquezuela–Ambrona Valley (Soria, continental Iberia): From the early Neolithic land use to the origin of the current oak woodland

The sedimentological, geochemical and palynological analyses performed in the Conquezuela palaeolake (41°11′N; 2°33′W; 1124 m a.s.l.) provide a detailed, multiproxy palaeoenvironmental reconstruction in one of the key areas of inner Iberian Neolithic colonization. Combined with archaeobotanical and archaeological data from well-dated settlements along the Conquezuela–Ambrona Valley we investigate how environmental conditions may affect both socio-economic adaptations and livelihood strategies of prehistoric communities. The first evidences of early Neolithic occupation in the valley ca. 7250–6450 cal yr BP (5300–4500 BC) coincided with the onset of a period (7540–6200 cal yr BP, 5590–4250 BC) with higher water availability and warmer climate as alluvial environments were substituted by carbonate-wetland environments in the basin. The Conquezuela record supports an early Neolithic colonization of the inner regions of Iberia favored by warmer and humid climate features and with preferential settlement patterns associated to lakes. The maximum human occupation of the valley occurred during the mid–late Neolithic and Chalcolithic (6200–3200 cal yr BP, 4250–1250 BC) as evidenced by the high number of archaeological sites. Although a number of hydrological oscillations have been detected during this period, the intense landscape transformation at basin-scale, leading to a deforested landscape, was largely a consequence of widespread farming and pastoral practices. Socio-economic activities during Bronze, Iron and Roman times modified this inherited landscape, but the second largest ecosystem transformation only occurred during Mediaeval times when a new agrarian landscape developed with the expansion of stockbreeding transhumance. The current vegetation cover characterized by patches of holm and marcescent oaks and fields reflects an intense human management combining both extensive herding with agrarian activities in order to transform the previous forested landscape into a dehesa-like system.The funding for the present study derives from DINAMO2 (CGL-BOS 2012-33063) and AGRIWESTMED (ERC Grant Agreement #230561) projects, provided by the Spanish Inter-Ministry Commission of Science and Technology (CICYT) and the European Research Council under the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/2007–2013). XRF data were obtained at the XRF Core Scanner Laboratory (CRG Marine Geosciences, University of Barcelona). Josu Aranbarri acknowledges the predoctoral funding provided by the Basque Country Government (ref: FI-2010-5). Graciela Gil-Romera hold a post-doctoral contract funded by “Juan de la Cierva” (ref: JCI2009-04345) program. Eduardo García-Prieto and Maria Leunda are supported by predoctoral FPI grants BES-2010-038593 and BES-2013-063753, respectively. We also thank Elena Royo for her help with the lab procedures and the two anonymous referees for their valuable suggestions.Peer reviewe

Long-term fire resilience of the Ericaceous Belt, Bale Mountains, Ethiopia

Fire is the most frequent disturbance in the Ericaceous Belt (ca 3000–4300 m.a.s.l.), one of the most important plant communities of tropical African mountains. Through resprouting after fire, Erica establishes a positive fire feedback under certain burning regimes. However, present-day human activity in the Bale Mountains of Ethiopia includes fire and grazing systems that may have a negative impact on the resilience of the ericaceous ecosystem. Current knowledge of Erica–fire relationships is based on studies of modern vegetation, lacking a longer time perspective that can shed light on baseline conditions for the fire feedback. We hypothesize that fire has influenced Erica communities in the Bale Mountains at millennial time-scales. To test this, we (1) identify the fire history of the Bale Mountains through a pollen and charcoal record from Garba Guracha, a lake at 3950 m.a.s.l., and (2) describe the long-term bidirectional feedback between wildfire and Erica, which may control the ecosystem's resilience. Our results support fire occurrence in the area since ca 14 000 years ago, with particularly intense burning during the early Holocene, 10.8–6.0 cal ka BP. We show that a positive feedback between Erica abundance and fire occurrence was in operation throughout the Lateglacial and Holocene, and interpret the Ericaceous Belt of the Ethiopian mountains as a long-term fire resilient ecosystem. We propose that controlled burning should be an integral part of landscape management in the Bale Mountains National Park