Holoceno climate, vegetation and human aimpact in the Western Mediterranean inferred from Pyrenean lake records and climate models

Pérez Sanz, Ana
González Sampériz, Penélope (dir.) ; Valero Garcés, Blas (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2014

Resumen: La presente Tesis Doctoral aborda una detallada reconstrucción paleoclimática en el Pirineo Central durante el Holoceno a partir del estudio palinológico de dos secuencias lacustre localizadas a diferentes altitudes y que representan dos pisos de vegetación muy bien diferenciados: en primer lugar, la Basa de la Mora, localizado en el piso subalpino y, en segundo lugar, en el lago de Estaña, en piso basal del Pre-Pirineo. Además, se ha seleccionado el Holoceno Medio para estudiar la fiabilidad de los modelos climáticos a la hora de reconstruir los climas del pasado en el Mediterráneo, a partir del análisis de la expresión estacional de los climas en las simulaciones del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5). El estudio multiproxy (polen, sedimentología, geoquímica, quironómidos y microcarbón) de alta resolución de la secuencia de la Basa de la Mora (BSM) (42º32¿ N, 0º19¿ E, 1914 m s.n.m) muestra una marcada variabilidad ambiental en el Pirineo Central durante el Holoceno. El robusto modelo de edad, basado en 15 dataciones radiocarbónicas, respalda la primera reconstrucción precisa de cambios climáticos rápidos durante el Holoceno en esta área. En el Holoceno temprano se registra una cuenca altamente arbolada, con unos niveles lacustres altos y procesos intensos de run-off en la cuenca favoreció la existencia de comunidad de quironómidos dominados por taxones no lacustres (Orthocladiinae) relacionados con la entrada de arroyos fluviales. Este escenario es coherente con la alta estacionalidad en latitudes medias en el Hemisferio Norte causada por la configuración de los parámetros orbitales durante el Holoceno Temprano, que provocaría un aumento en la acumulación de nieve en las cumbres pirenaicas durante el invierno así como unas altas tasas de fusión de la nieve durante el verano. Entre 9.8 y 8.1 cal yr BP, se reconoce una gran inestabilidad climática debido al registro de profundos cambios en la cubierta vegetal y de una alta fluctuación en los procesos de erosión en la cuenca. Las variaciones entre coníferas y mesofitos has revelado la ocurrencia de al menos cuatro eventos rápidos y de corta duración registrados aproximadamente a 9.7, 9.3, 8.8 y 8.3 cal Ka BP. Entre 8.1 y 5.7, durante el Holoceno Medio, un clima más estable con abundante precipitación dio lugar a los máximos niveles lacustres, la expansión del bosque de caducifolios, la retirada de las coníferas y la intensificación de los fuegos. Hacia el 5.7 cal Ka BP un cambio climático hacia condiciones más secas contribuyó al declive regional de los arboles caducifolios, la expansión de los pinos y Juniperus y un descenso notable de los niveles del lago. A pesar de las condiciones más secas, la actividad del fuego se redujo debido a una disminución de la biomasa disponible. Dos intervalos especialmente áridos tuvieron lugar entre 2.9 y 2.4 cal Ka BP y entre 1.2 y 0.7 cal Ka BP (800-1300 AD). El segundo coincide con la Anomalía Climática Medieval y en la secuencia BSM se registra como unos de los periodos más áridos del Holoceno. La actividad antrópica es escasa e incluso nula durante la mayor parte del Holoceno, hasta al menos los últimos 700 años, cuando se reconocen los primeros signos de deforestación. La Pequeña Edad de Hielo se registra por un aumento de los niveles lacustres y por lun abandono de las actividades humanas debido a las condiciones frías en las cumbres pirenaicas. El registro palinológico del lago de Estaña (EST) (670 m s.n.m., 42°02¿N, 0°32¿E) proporciona la primera reconstrucción Holocena de la vegetación en piso basal de los Pirineos. La presente Tesis Doctoral presenta una comparación de la secuencia de Estaña con otras secuencias polínicas pirenaicas localizadas en pisos de vegetación más altos, permitiendo ilustrar el papel de los cambios en temperatura y precipitación que dieron lugar a un ajuste vertical de los pisos de vegetación en los Pirineos durante el Holoceno. Durante el comienzo del Holoceno, una estacionalidad alta y unas condiciones extremadme áridas dieron lugar a un paisaje estépico en Estaña, impidiendo las expansión del bosque en altitud. Entre 9.2 y 8.2 cal Ka BP, un aumento de las temperaturas de invierno junto a una mayor disponibilidad hídrica permitieron la expansión de los taxones arbóreos, principalmente Corylus, en Estaña. Este paisaje dominado por taxones mesófilos sugiere una distribución uniforme de la precipitación a lo largo del año en el piso basal de los Pirineos. Sin embargo, contrasta con un patrón de precipitación con una estación seca establecido en cotas más altas del Pirineo, indicando la existencia de un patrón hidrológico muy complejo en la región durante este periodo. Entre 8.2 y 6 cal Ka BP, la ocurrencia de inviernos cálidos y condiciones muy húmedas con una distribución de la precipitación uniforme, dio lugar al desarrollo de un bosque de tipo Mediterráneo, formado por Quercus semi-caducifolios, en Estanya y favoreció la expansión en altitud del bosque de caducifolios, el cual pudo establecerse en el piso subalpino. El periodo entre 6 y 4.8 cal Ka BP fue una fase de transición a nivel regional en el que se empezó a establecer una estacionalidad en la precipitación caracterizada por la existencia de una estación árida. Dado el carácter mediterráneo de la vegetación en Estaña, este cambio en el patrón de la vegetación sólo afecto a la vegetación mesófila del piso subalpino. El establecimiento final de unas condiciones áridas en torno al 4.8 cal Ka BP, causó la desaparición de importantes masas de árboles caducifolios en el área y favoreció la expansión de Quercus semi-caucifolio y perennifolio en Estaña y la expansión de Pinus a mayores altitudes. Los primeros signos de actividad antrópico en Estaña se registran hacia el años 3.1 cal Ka BP con la ocurrencia de la primera fase de deforestación y la aparición de polen de tipo Cerealia. El aumento del manejo del paisaje se produjo en torno al 0.8 cal ka BP debido a la expansión de las actividades agrícolas y ganaderas. Además, en la presente Tesis Doctoral también se ha analizado la expresión estacional de los climas del Mediterráneo y norte de África en las simulaciones del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) para el Holoceno-Medio y el periodo Pre-Industrial. Las observaciones climáticas actuales muestran cuatro tipos distintos de regímenes de precipitación caracterizados por una distribución estacional y una cantidad total de precipitación diferente: una banda ecuatorial, caracterizada por un pico doble en la precipitación; la zona del Monzón, caracterizada por la concentración de la lluvia en verano; el desierto, caracterizado por una baja estacionalidad y cantidad total de lluvia; y la zona del Mediterráneo, caracterizado por sequía estival. En las simulaciones para el periodo PreIndustrial, la mayoría de los modelos simulan adecuadamente la posición de los climas del Mediterráneo y del ecuador pero sobrestiman la extensión de la influencia del monzón y subestiman la expansión del desierto. Sin embargo, la mayoría de los modelos fallan a la hora de reproducir la cantidad total de precipitación en cada zona. En las simulaciones para el Holoceno-Medio, los modelos simulan una reducción de la precipitación de invierno en la zona ecuatorial, y una expansión hacia el norte del monzón con un aumento significativo de la precipitación de verano y otoño. La precipitación aumenta ligeramente en el desierto, principalmente en verano y otoño, debido a una expansión hacia el norte del monzón. Por su parte los cambios en el Mediterráneo son muy pequeños, aunque hay un ligero aumento de la precipitación en primavera consistente con los datos paleoclimáticos que muestran una expansión de los arboles caducifolios y por tanto un aumento de la precipitación en la estación de crecimiento durante el Holoceno Medio. La comparación con las reconstrucciones también sugieren que la mayoría de los modelos subestiman los cambios anuales en precipitación durante el Holoceno Medio en todas las zonas salvo en la banda ecuatorial.

Pal. clave: paleoclimatología ; palinología ; sedimentología ; hidrología

Área de conocimiento: Paleontología

Departamento: Ciencias de la Tierra

Nota: Presentado: 29 04 2014

Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, Ciencias de la Tierra, 2014