Palynological record and radiocarbon dates for sediment core T89-16, Congo River mouth

We present a high-resolution reconstruction of tropical palaeoenvironmental changes for the last deglacial transition (18 to 9 cal. kyr BP) based on integrated oceanic and terrestrial proxies from a Congo fan core. Pollen, grass cuticle, Pediastrum and dinoflagellate cyst fluxes, sedimentation rates and planktonic foraminiferal d18O ratios, uK37 sea-surface temperature and alkane/alkenone ratio data highlight a series of abrupt changes in Congo River palaeodischarge. A major discharge pulse is registered at around 13.0 cal. kyr BP which we attribute to latitudinal migration of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) during deglaciation. The data indicate abrupt and short-lived changes in the equatorial precipitation regime within a system of monsoonal dynamics forced by precessional cycles. The phases of enhanced Congo discharge stimulated river-induced upwelling and enhanced productivity in the adjacent ocean.

Microflora from Molasse sediments in southern Germany

1. Polleninventar: Erstmals wurde der Sporomorpheninhalt der Süssbrackwassermolasse und der Oberen Süsswassermolasse Südbayerns einer umfassenden Sichtung unterzogen. Von den überprüften 92 Fundstellen erwiesen sich 55 als sporomorphenführend. Nur 15 davon waren so ergiebig, daß ihr Inhalt quantitativ erfaßt und als Grundlage für die Erstellung eines Diagramms herangezogen werden konnte. Dennoch weist der systematische Katalog 272 Formen auf. Dies ist eine im Vergleich mit anderen, in neuerer Zeit bearbeiteten neogenen Pollenfloren Mitteleuropas sehr große Zahl, wie folgende Angaben belegen: Niederrheinische Braunkohle 175 Arten, Braunkohle der Oberpfalz 138 Arten, subalpine Flözmolasse Bayerns 93 Arten und subalpine Molasse der Ostschweiz und der zentralen und westlichen Paratethys 219 Arten. Dieser Reichtum erklärt sich unschwer aus der Größe des Untersuchungsgebietes, das vom Allgäu im Westen bis an die Salzach im Osten reichte. Überwiegend gehören die nachgewiesenen Formen gutbekannten Arten bzw. Formenkreisen an. Deshalb wurde lediglich die Aufstellung von 2 neuen Gattungen, 19 neuen Arten sowie 5 Neukombinationen nötig. Neue Genera: Nr. (165) Ludwigiapollis Nr., (248) Caesalpiniaceaepollenites, 311 Neue Spezies: (039) Polypodiaceoisporltes subtriangularis, (046) P. pityogrammoides, (067) Perinomonoletes imperfectus, (124) Cycadopltes gemmatus, (125) C. concinus, (133) Lillacidites tener, (137) Nupharipollenites microechinatus, (150) Polyporopollenites nanus, (161) Porocolpopollenites subrotundus, (165) Ludwigiapollis labiatus, (169) Sporotrapoidites cucculatus, (190) Tricolpopollenites cribosus, (192) T. variabilis, (204) Tricolporopollenites pulcher, (210) T. operculiferus, (213) T. pseudomarcodurensis, (217) T. magnolaevigatus, (245) Umbelliferaepollenites achldorfensis, (248) Caesalpiniaceaepollenites antiquus Neukombinationen: (081) Pityosporites koraensis, (128) Magnoliaepollenites magnolioides, (130) M. graciliexinus, (168) Sporotrapoidites erdtmannii, (177) Chenopodipollis psilatoides. Für die meisten der vorgefundenen Sporomorphen sind die Lieferpflanzen bereits bekannt. Dennoch gingen parallel zur Bestimmung, d.h. der Zuordnung der Funde zu Gruppen des morphographischen Sporomorphensystems, die Bemühungen auch dahin, solche Lieferpflanzen, v.a. der selteneren oder neu gefundenen Sporomorphen, zu ermitteln; einige der neuen Arten sind in ihrer Verwandtschaft eindeutig, was durch die Benennung zum Ausdruck gebracht wird (s.o). Für die Mehrzahl der neuen Spezies und für viele bisher in ihrer Verwandtschaft unklare Formen ließ sich die botanische Deutung zumindest eingrenzen. Dies gelang für 148 Formen. Es handelt sich dabei teils um subtropisch-tropische Gewächse, teils aber auch um Pflanzen gemäßigter Klimata. Für genaue Zuweisungen sind jedoch umfangreiche Rezentvergleiche nötig, die einer eigenen Bearbeitung vorbehalten bleiben müssen. Auch einige als Sammelgruppen behandelte Formenkreise erfordern für eine Aufgliederung detailliertere Untersuchungen als sie in diesem Rahmen durchführbar waren. (z. B. Tricolpopollenites asper, T. sp. 2 u.a.). Andere Formen und Gattungen wiederum erwiesen sich dagegen als viel zahlreicher und leichter differenzierbar als bisher angenommen (z. B. Pinaceen, Magnoliaceen, Cyperaceen). In diesem Zusamenhang ist auch zu erwähnen, daß von Hemitrapa zwei Arten mit offensichtlich stratigraphischer Aussagekraft unterscheidbar sind; die Interpretation von Tricolporopol1enltes wackersdorfensis sensu MOHR & GREGOR (1984) als Gleditsia muß nach vorliegenden Erkenntnissen dagegen in Frage gestellt werden. Für 36 Formspezies blieb die Lieferpflanze völlig unbekannt oder es lassen sich höchstens vage Vermutungen anstellen. 2. Biostratigraphie: Fragen der Brauchbarkeit von Mikrofloren für die stratgraphische Gliederung der jüngsten Molassesedimente Südbayerns bildeten den zweiten Schwerpunkt vorliegender Bearbeitung. a) Reichweite: Die Fülle des gefundenen Sporomorphenmaterials brachte es mit sich, daß bei etlichen Formen eine weitere stratigraphische Reichweite als bisher angenommen festgestellt wurde. Zum Teil wurde diese Revision durch die Neugliederung des Paratethys-Miozäns nötig. b) Palynologische Gliederung: Im Laufe der Untersuchungen zeigte sich bald, daß allein auf der Basis der mikrofloristischen Bearbeitung kein von anderen Fossilresten unabhängiges stratigraphisches Gliederungsschema zu finden war. Weder die von anderen Autoren favoritisierte Leitformen-Methode, noch die Aufgliederung nach Klimaelementen ergab ein brauchbares Bild. Lediglich die bekannte generelle Abnahme der miozänen, paläotropischen und thermophilen Elemente und die Zunahme der pliozänen, arktoteriären und gemäßigten während des Neogens ließ sich deutlich ausmachen. Dagegen ermöglicht die Berücksichtigung des Sporomorpheninhalts eine Ergänzung und Deutung der vertebrat-stratigraphisch ausgeschiedenen Abfolgen. Voraussetzung ist die Möglichkeit einer Zuordnung zu einer natürlichen Art, Gattung oder wenigstens Familie und daraus ableitbar wiederum die Zuordnung zu einer oder mehreren Pflanzengesellschaften. Aufgeteilt nach Diversität, Dominanz und Verhältnis von 'Feuchtpflanzen' bzw. autochthonen Gemeinschaften zu mesophilen Phanerophyten bzw. allochthonen Gemeinschaften lassen sich in Südbayern fünf Pollenbilder erkennen, die mit den MN-Einheiten der Zoostratigraphie in Beziehung gebracht werden können. Die Pollenbilder 1 und 2, ungefähr entsprechend den Säugereinheiten 4b und 5, dokumentieren gattungsreiche, polydominante Mikrofloren, deren Lieferpflanzen vor allem verschiedenen Naß- und Feuchtgesellschaften angehören. Dementprechend sind Pteridaceen, Schizaeaceen, Cyperaceen und Poaceen relativ häufig. Das Pollenbild 1 (Langenau und Rauscheröd) zeichnet sich durch eine gewisse Artenarmut aus, wohingegen im Pollenbild 2 (Hitzhofen und Rittsteig) die Diversität zunimmt und Palmenpollen neben anderen mesophilen Akzessorien eine merkliche Rolle spielt. Bemerkenswert ist in den Entnahmeprofilen das Vorkommen kohliger Sedimente. Bezeichnend für Sporomorphenbild 3 sind oligodominante Mikrofloren, zusammengesetzt aus Elementen artenarmer Au- und Sumpfwälder (Taxodiaceen, Cyperaceen) sowie mesophiler 'Pionierwälder' (Pinaceen, Leguminosen). Fehlende Kohlebildung und das Zurücktreten mesophiler, d. h. allochthoner Lieferpflanzen sind weitere Charakteristika. Dieses Sporomorphenbild mit den Fundpunkten Gallenbach und Unterneul enspricht ungefähr der Säugereinheit MN 6. Die beiden stratigraphisch jüngsten Pollendiagramme 4 und 5 setzen sich deutlich von dem vorhergehenden ab. Belegt sind nun wiederum gattungsreiche, polydominante Pflanzenge seIl schaften feuchter, aber nicht nasser Biotope, in denen es ebenfalls mancherorts zur Kohlebildung kam. Gegenüber den Sporomorphenbildern und 2 ist der Anteil mesophiler Lieferpflanzen deutlich erhöht auf Kosten der Feuchtelemente. Letzteres gilt vor allem für das Sporomorphenbild 5 (Leonberg), in dem Fagaceen Pollen (Quercus, Fagus) vorherrscht. sporomorphenbild 4 entspricht annähernd MN 8 mit den Fundpunkten Hassenhausen und Achldorf, während Leonberg, nahe Marktl gelegen, MN 9 zugehört. Auf dem Umweg über diese an der Säugetierstratigraphie 'geeichten' Mikrofloren gelingt es, stratigraphisch unsichere Fundpunkte, wenn sie nur genügend formen- und individuenreich sind (Burtenbach, Lerchenberg, Wemding), einzuordnen. Auf diese Weise ergibt sich die in Diagramm 10 dargestellte Reihung vom Liegenden zum Hangenden. Dürftige Sporomorphenfloren oder Floren, die ausschließlich autochthone Feuchtelemente zeigen, können pollenstratigraphisch nicht sicher angesprochen werden, weil ihr Pollendiagramm undeutlich bleiben muß. Entsprechend der anerkannten Unterstellung, daß Phytostratigraphie zugleich Klimastratigraphie ist, läßt die dargestellte, im Grunde auf der Ausscheidung verschiedener Ukotypen basierende Gliederung sich auch paläoklimatisch interpretieren: Danach ist das verarmte Sporomorphenbild 3 in Südbayern als Ausdruck des vegetationsgeschichtlichen Pessimums anzusehen. Da die nachgewiesenen Sippen noch höhere Wärmeansprüche besitzen, ist nicht ein Temperaturrückgang, sondern ein Absinken der Niederschlagsmenge als begrenzender Faktor am wahrscheinlichsten und auf diese Weise das Ausbleiben von Pollen mesophiler Phanerophyten des Hinterlandes einleuchtend. 3. Paläogeographie: Bei dem Versuch, mit benachbarten Gebieten stratigraphische Beziehungen herzustellen, ergab sich, daß dies zwar über eine kürzere Entfernung recht gut gelingt, daß aber vor allem zu den Mikrofloren der niederrheinischen Braunkohle ein signifikanter Unterschied besteht: In Süddeutschland lassen die Pollendiagramme auf eine raschere Veränderung in der Zusammensetzung der Wälder schließen. Mit anderen Worten: altersgleiche Mikrofloren in Nordwestdeutschland täuschen ein höheres Alter vor. Erst im Obersarmat ähneln sich die jeweiligen Sporomorphenbilder. Damit erklärt sich auch, daß frühere Bearbeiter Schwierigkeiten hatten, mikrofloristische Befunde aus Süd- und Nordwestdeutschland miteinander zu korrelieren. Als Ursache für dieses überraschende Phänomen einer mittelmiozänen Diagrammverschiebung wird die stärkere, sprich länger andauernde maritime Beeinflussung des Niederrheingebietes angesehen.

Early - Late Miocene palaeoclimate data and palaefloras of 48 samples from Southern China

Southern China, especially Yunnan, has undergone high tectonic activity caused by the uplift of Himalayan Mountains during the Neogene, which led to a fast changing palaeogeography. Previous study shows that Southern China has been influenced by the Asian Monsoon since at least the Early Miocene. However, it is yet not well understood how intense the Miocene monsoon system was. In the present study, 63 fossil floras of 16 localities from Southern China are compiled and evaluated for obtaining available information concerning floristic composition, stratigraphic age, sedimentology, etc. Based on such reliable information, selected mega- and micro-floras have been analysed with the coexistence approach to obtain quantitative palaeoclimate data. Visualization of climate results in maps shows a distinct spatial differentiation in Southern China during the Miocene. Higher seasonalities of temperature and precipitation occur in the north and south parts of Southern China, respectively. During the Miocene, most regions of Southern China and Europe were both warm and humid. Central Eurasia was likely to be an arid center, which gradually spread westward and eastward. Our data provide information about Miocene climate patterns in Southern China and about the evolution of these patterns throughout the Miocene, and is also crucial to unravel and understand the climatic signals of global cooling and tectonic uplift.

Pollen and spores record, and paleotemperature reconstructions for mid-Holocene sediments of the Northwest Pacific

Sannai-Maruyama is one of the most famous and best-researched mid-Holocene (mid-Jomon) archaeological sites in Japan, because of a large community of people for a long period. Archaeological studies have shown that the Jomon people inhabited the Sannai-Maruyama site from 5.9-4.2 +/- 0.1 cal. kyr B.P. However, a continuous record of the terrestrial and marine environments around the site has not been available. Core KT05-7 PC-02, was recovered from Mutsu Bay, only 20 km from the site, for the reconstruction of high-resolution time series of environmental records, including sea surface temperature (SST). C37 alkenone SSTs showed clear fluctuations, with four periods of high (8.4-7.9, 7.0-5.9, 5.1-4.1, and 2.3-1.4 cal. kyr B.P.) and four of low (-8.4, 7.9-7.0, 5.9-5.1, and 4.1-2.3 cal. kyr B.P.) SST. Thus, each SST cycle lasted 1.0-2.0 kyr, and the amplitude of fluctuation was about 1.5-2.0 °C. Total organic carbon (TOC) and C37 alkenone contents, and the TOC/total nitrogen ratio indicate that marine biogenic production was low before 7.0 cal. kyr B.P., but was clearly increased between 5.9 and 4.0 cal. kyr B.P., because of stronger vertical mixing. During the period when the community at the site prospered (between 5.9 and 4.2 +/- 0.1 cal. kyr B.P.), the terrestrial climate was relatively warm. The high relative abundance of pollen of both Castanea and Quercus subgen. Cyclobalanopsis supports the interpretation that the local climate was optimal for human habitation. Between 5.9 and 5.1 cal. kyr B.P., in spite of warm terrestrial climates, the C37 alkenone SST was low; this apparent discrepancy may be attributed to the water column structure in the Tsugaru Strait, which differed from the modern condition. The evidence suggests that at about 5.9 cal. kyr B.P, high productivity of marine resources such as fish and shellfish and a warm terrestrial climate led to the establishment of a human community at the Sannai-Maruyama site. Then, at about 4.1 +/- 0.1 cal. kyr B.P., abrupt marine and terrestrial cooling, indicated by a decrease of about 2 °C in the C37 alkenone SST and an increase in pollen of taxa of cooler climates, led to a reduced terrestrial food supply, causing the people to abandon the site. The timing of the abandonment is consistent with the timing (around 4.0-4.3 cal. kyr B.P.) of the decline of civilizations in north Mesopotamia and along the Yangtze River. These findings suggest that a temperature rise of ~2 °C in this century as a result of global warming could have a great impact on the human community and especially on agriculture, despite the advances of contemporary society.

Miocene microflora and palaeoclimatic estimates of the Stetten section (Austria)

Pollen analyses have been proven to possess the possibility to decipher rapid vegetational and climate shifts in Neogene sedimentary records. Herein, a c. 21-kyr-long transgression-regression cycle from the Lower Austrian locality Stetten is analysed in detail to evaluate climatic benchmarks for the early phase of the Middle Miocene Climate Optimum and to estimate the pace of environmental change. Based on the Coexistence Approach, a very clear signal of seasonality can be reconstructed. A warm and wet summer season with c. 204-236 mm precipitation during the wettest month was opposed by a rather dry winter season with precipitation of c. 9-24 mm during the driest month. The mean annual temperature ranged between 15.7 and 20.8 °C, with about 9.6-13.3 °C during the cold season and 24.7-27.9 °C during the warmest month. In contrast, today's climate of this area, with an annual temperature of 9.8 °C and 660 mm rainfall, is characterized by the winter season (mean temperature: -1.4 °C, mean precipitation: 39 mm) and a summer mean temperature of 19.9 °C (mean precipitation: 84 mm). Different modes of environmental shifts shaped the composition of the vegetation. Within few millennia, marshes and salt marshes with abundant Cyperaceae rapidly graded into Taxodiaceae swamps. This quick but gradual process was interrupted by swift marine ingressions which took place on a decadal to centennial scale. The transgression is accompanied by blooms of dinoflagellates and of the green alga Prasinophyta and an increase in Abies and Picea. Afterwards, the retreat of the sea and the progradation of estuarine and wetland settings were a gradual progress again. Despite a clear sedimentological cyclicity, which is related to the 21-kyr precessional forcing, the climate data show little variation. This missing pattern might be due to the buffering of the precessional-related climate signal by the subtropical vegetation. Another explanation could be the method-inherent broad range of climate-parameter estimates that could cover small scale climatic changes.

Table 2. Percentage of palynomorphs found in each sample through Longling section

The Longling Coal Mine (W. Yunnan) is situated in an area of substantial geotectonic activity. Its Late Pliocene palynoflora is of considerable interest, since the area represents a centre of biodiversity. Eighty-two palynomorphs belonging to 61 families were recovered from the lignite. The palynoflora is dominated by angiosperms (68.3%), with ferns (24.4%), gymnosperms (4.9%) and algae (2.4%). Comparisons indicate that most of the palynoflora was derived from the Montane Humid Evergreen Broad-leaved Forest, with lesser contributions from the Tsuga dumosa Forest and Evergreen Coniferous Broad-leaved Mixed Forest, as well as the Montane Mossy Evergreen Broad-leaved Forest. This indicates that the Late Pliocene climate was cooler than that of the present. In the course of the accumulation of the lignite, the climate underwent five major phases of warming and cooling.

Pollen analysis of surface sediment off northwest Africa

Over 100 samples of recent surface sediments from the bottomn of the Atlantic Ocean offshore NW Africa between 34° and 6° N have been analysed palynologically. The objective of this study was to reveal the relation between source areas, transport systems, and resulting distribution patterns of pollen and spores in marine sediments off NW Africa, in order to lay a sound foundation for the interpretation of pollen records of marine cores from this area. The clear zonation of the NW-African vegetation (due to the distinct climatic gradient) is helpful in determining main source areas, and the presence of some major wind belts facilitates the registration of the average course of wind trajectories. The present circulation pattern is driven by the intertropical front (ITCZ) which shifts over the continent between c. 22° N (summer position) and c. 4° N (winter position) in the course of the year. Determination of the period of main pollen release and the average atmospheric circulation pattern effective at that time of the years is of prime importance. The distribution patterns in recent marine sediments of pollen of a series of genera and families appear to record climatological/ecological variables, such as the trajectory of the NE trade, January trades, African Easterly Jet (Saharan Air Layer), the northernmost and southernmost position of the intertropical convergence zone, and the extent and latitudinal situation of the NW-African vegetation belt. Pollen analysis of a series of dated deep-sea cores taken between c. 35° and the equator off NW African enable the construction of paleo-distribution maps for time slices of the past, forming a register of paleoclimatological/paleoecological information.