Pollen and macrofossils profiles and age determination from three cores in Northeastern Kansas, U.S.A.

Two marshes near Muscotah and Arrington, Atchison County, northeastern Kansas, yielded a pollen sequence covering the last 25,000 yrs of vegetation development. The earliest pollen spectra are comparable with surface pollen spectra from southern Saskatchewan and southeastern Manitoba and might indicate a rather open vegetation but with some pine, spruce, and birch as the most important tree species, with local stands of alder and willow. This type of vegetation changed about 23,000 yrs ago to a spruce forest, which prevailed in the region until at least 15,000 yrs ago. Because of a hiatus, the vegetation changes resulting in the spread of a mixed deciduous forest and prairie, which was present in the region from 11,000 to 9,000 yrs ago, remain unknown. Prairie vegetation, with perhaps a few trees along the valleys, covered the region until about 5,000 yrs ago, when a re-expansion of deciduous trees began in the lowlands.

Palynology on sediment profile Tso Kar in Ladakh

Palynological investigation of a 410 cm long core section from Tso Kar (33°10'N, 78°E, 4527 m a.s.l.), an alpine lake situated in the arid Ladakh area of NW India at the limit of the present-day Indian summer monsoon, was performed in order to reconstruct post-glacial regional vegetation and climate dynamics. The area was covered with alpine desert vegetation from ca. 15.2 to 14 kyr BP (1 kyr=1000 cal. years), reflecting dry and cold conditions. High influx values of long-distance transported Pinus sylvestris type pollen suggest prevailing air flow from the west and northwest. The spread of alpine meadow communities and local aquatic vegetation is a weak sign of climate amelioration after ca. 14 kyr BP. Pollen data (e.g. influx values of Pinus roxburghii type and Quercus) suggest that this was due to a strengthening of the summer monsoon and the reduced activity of westerly winds. The further spread of Artemisia and species-rich meadows occurred in response to improved moisture conditions between ca. 12.9 and 12.5 kyr BP. The subsequent change towards drier desert-steppe vegetation likely indicates more frequent westerly disturbances and associated snowfalls, which favoured the persistence of alpine meadows on edaphically moist sites. The spread of Chenopodiaceae-dominated vegetation associated with an extremely weak monsoon occurred at ca. 12.2-11.8 kyr BP during the Younger Dryas interstadial. A major increase in humidity is inferred from the development of Artemisia-dominated steppe and wet alpine meadows with Gentianaceae after the late glacial/early Holocene transition in response to the strengthening of the summer monsoon. Monsoonal influence reached maximum activity in the Tso Kar region between ca. 10.9 and 9.2 kyr BP. The subsequent development of the alpine meadow, steppe and desert-steppe vegetation points to a moderate reduction in the moisture supply, which can be linked to the weaker summer monsoon and the accompanying enhancement of the winter westerly flow from ca. 9.2 to 4.8 kyr BP. The highest water levels of Tso Kar around 8 kyr BP probably reflect combined effect of both monsoonal and westerly influence in the region. An abrupt shift towards aridity in the Tso Kar region occurred after ca. 4.8 kyr BP, as evidenced by an expansion of Chenopodiaceae-dominated desert-steppe. Low pollen influx values registered ca. 2.8-1.3 kyr BP suggest scarce vegetation cover and unfavourable growing conditions likely associated with a further weakening of the Indian Monsoon.

Pollen profile and age determination of sediment core Schwanengrabenrinne, Brandenburg, Germany

In der Döberitzer Heide nördlich von Potsdam wurden vegetationsgeschichtliche Untersuchungen durchgeführt. Das Untersuchungsgebiet befindet sich im östlichen Teil der Nauener Platte, die bisher vegetationsgeschichtlich weitgehend unerforscht war. In sechs verschiedenen Mooren wurden acht Bohrungen niedergebracht. Die Bohrkerne wurden stratigraphisch und pollenanalytisch untersucht und für die Radiocarbondatierung beprobt. Die Pollendiagramme ermöglichen die Rekonstruktion der Vegetationsentwicklung der terrestrischen Standorte und der Moore in der Döberitzer Heide in den letzten 14.000 Jahren. Neben einer Revision der Gliederungsprinzipien der spätglazialen Vegetationsentwicklung Brandenburgs und einer vergleichenden Betrachtung der Moorentwicklung in der Döberitzer Heide wurde besonderes Augenmerk auf die Geschichte des Döberitzer Lindenwaldes gerichtet, der einen Sonderfall in der brandenburgischen Vegetation darstellt. Die Untersuchungen boten die Möglichkeit, die Ursachen seiner Entstehung zu klären, Aussagen zu den Perspektiven seiner Entwicklung zu treffen und mögliche Entwicklungspotentiale von Lindenwäldern im Land Brandenburg aufzuzeigen.

Lithology and palynology of profiles from three low mountain ranges in northern Germany

Im Fichtelgebirge, im Harz und in der Rhön wurden die spätglazialen und frühpostglazialen Ablagerungen von vier Mooren in 625-805 m Meereshöhe pollenanalytisch hinsichtlich von Makrofossilien (Samen, Früchte) und stratigraphisch untersucht. 1. Nur im Fichtelgebirge konnte in 625 m Höhe ein vollständiger Spätglazialablauf aufgedeckt werden. Es handelt sich dabei um einen ehemaligen kleinen See südlich Fichtelberg, der wahrscheinlich durch Tieftauen eines begrabenen Firn- oder Schneefeldes entstand. Betula pubescens wurde kontinuierlich vom Ende der Älteren Tundrenzeit bis zum Boreal nachgewiesen. Auf nahe Vorkommen von Kiefern darf man seit IIb (Jüngere Allerödzeit) schließen, sie wurden aber durch die Jüngere Tundrenzeit, während der es noch zu Solifluktionserscheinungen kam, von ihren höher gelegenen Standorten wieder verdrängt. Die allerödzeitlichen Birken- bzw. Birkenkiefernwälder müssen in diesen Höhen noch licht oder parkartig gewesen sein. Verbreitet waren Rasengesellschaften, die hauptsächlich aus Gramineen und Artemisia bestanden. Auch Beutla nana und Pollen von Ephedra cf. distachya wurden nachgewiesen. In der Seelohe (770-780 m) ist nur der Ausklang einer waldarmen Zeit, offensichtlich der Jüngeren Tundrenzeit, erfaßt. Großreste von Bäumen fehlen. 2. Im Oberharz (Radauer Born, 800 m) wurde nur ein kurzes Stück der Jüngeren Tundrenzeit aufgedeckt. Großreste von Bäumen fehlen hier ebenfalls. Aus dem Praeboreal stammt der erst fossile Nachweis von Betuala nana im Oberharz. Die Zwergbirke wächst auf dem Moor noch heute und gilt hier als Eiszeitrelikt. 3. Eine Datierung der spätglazialen Ablagerungen vom Roten Moor in der Rhön ist zur Zeit nur mit Vorbehalt möglich. Zwar wurde hier der Laacher Bimstuff gefunden, er ist jedoch umgelagert und unmittelbar über dem Tuffhorizont befindet sich eine Schichtlücke. Wahrscheinlich zeigt die Bimsstuffschicht aber doch noch den Allerödhorizont an. 4. Während der Jüngeren Tundrenzeit dürfte im Fichtelgebirge die Waldgrenze bei etwas 600 m gelegen haben. Das bedeutet gegenüber der heutigen Waldgrenze eine Erniedrigung um rund 700 m. Am Schluß der Älteren Tundrenzeit lag die Waldgrenze wahrscheinlich wie in der Allerödzeit höher als 600-650 m, aber unter 800 m. 5. Pollenkörner der Ericalen sind in den Ablagerungen aus dem Harz wesentlich häufiger als in den anderene Gebieten. Häufungen von Ericalen-pollen sind besonders für Spätglazialablagerungen solcher Gebiete charakteristisch, die heute im subozeanischen oder ozeanischen Klimabereich liegen (Niederlande, Irland). 6. Während sich die Bodengegensätze in der heutigen Vegetation der drei Untersuchungsgebiete sehr deutlich bemerkbar machen, wurden keine nennenswerten Unterschiede im spätglazialen Pollenniederschlag der drei Mittelgebirge gefunden. Vermutlich erfolgte die Auswaschung der Nährstoffe aus den an sich nährstoffkräftigen Granitverwitterungsböden während der Späteiszeit nicht so rasch, wie es heute der Fall ist. Die Niederschlagsmengen dürften geringer und das Klima weniger humid gewesen sein. 7. In der Liste der spätglazialen Pflanzen überwiegen die Arten mit borealzirkumpolarer Verbreitung. Arktisch-alpine Arten treten zurück. Kontinentale und subatlantische bzw. subozeanische Arten sind etwa gleich stark vertreten.

Results of n-alkane biomarker analyses and paleoclimate reconstruction

The current study presents quantitative reconstructions of tree cover, annual precipitation and mean July temperature derived from the pollen record from Lake Billyakh (65°17'N, 126°47'E, 340 m above sea level) spanning the last ca. 50 kyr. The reconstruction of tree cover suggests presence of woody plants through the entire analyzed time interval, although trees played only a minor role in the vegetation around Lake Billyakh prior to 14 kyr BP (<5%). This result corroborates low percentages of tree pollen and low scores of the cold deciduous forest biome in the PG1755 record from Lake Billyakh. The reconstructed values of the mean temperature of the warmest month ~8-10 °C do not support larch forest or woodland around Lake Billyakh during the coldest phase of the last glacial between ~32 and ~15 kyr BP. However, modern cases from northern Siberia, ca. 750 km north of Lake Billyakh, demonstrate that individual larch plants can grow within shrub and grass tundra landscape in very low mean July temperatures of about 8 °C. This makes plausible our hypothesis that the western and southern foreland of the Verkhoyansk Mountains could provide enough moist and warm microhabitats and allow individual larch specimens to survive climatic extremes of the last glacial. Reconstructed mean values of precipitation are about 270 mm/yr during the last glacial interval. This value is almost 100 mm higher than modern averages reported for the extreme-continental north-eastern Siberia east of Lake Billyakh, where larch-dominated cold deciduous forest grows at present. This suggests that last glacial environments around Lake Billyakh were never too dry for larch to grow and that the summer warmth was the main factor, which limited tree growth during the last glacial interval. The n-alkane analysis of the Siberian plants presented in this study demonstrates rather complex alkane distribution patterns, which challenge the interpretation of the fossil records. In particular, extremely low n-alkane concentrations in the leaves of local coniferous trees and shrubs suggest that their contribution to the litter and therefore to the fossil lake sediments might be not high enough for tracing the Quaternary history of the needleleaved taxa using the n-alkane biomarker method.

Maps (pdf) and raster images (tif) of predicted rural land cover suitability under current (2010) conditions and future climate scenarios

This study projects land cover probabilities under climate change for corn (maize), soybeans, spring and winter wheat, winter wheat-soybean double cropping, cotton, grassland and forest across 16 central U.S. states at a high spatial resolution, while also taking into account the influence of soil characteristics and topography. The scenarios span three oceanic-atmospheric global circulation models, three Representative Concentration Pathways, and three time periods (2040, 2070, 2100). As climate change intensifies, the suitable area for all six crops display large northward shifts. Total suitable area for spring wheat, followed by corn and soybeans, diminish. Suitable area for winter wheat and for winter wheat-soybean double-cropping expand northward, while cotton suitability migrates to new, more northerly, locations. Suitability for forest intensifies in the south while yielding to crops in the north; grassland intensifies in the western Great Plains as crop suitability diminishes. To maintain current broad geographic patterns of land use, large changes in the thermal response of crops such as corn would be required. A transition from corn-soybean to winter wheat-soybean doubling cropping is an alternative adaptation.

Foraminiferal faunal estimates of paleotemperature: Circumventing the no-analog problem yields cool ice age tropics

The sensitivity of the tropics to climate change, particularly the amplitude of glacial-to-interglacial changes in sea surface temperature (SST), is one of the great controversies in paleoclimatology. Here we reassess faunal estimates of ice age SSTs, focusing on the problem of no-analog planktonic foraminiferal assemblages in the equatorial oceans that confounds both classical transfer function and modern analog methods. A new calibration strategy developed here, which uses past variability of species to define robust faunal assemblages, solves the no-analog problem and reveals ice age cooling of 5° to 6°C in the equatorial current systems of the Atlantic and eastern Pacific Oceans. Classical transfer functions underestimated temperature changes in some areas of the tropical oceans because core-top assemblages misrepresented the ice age faunal assemblages. Our finding is consistent with some geochemical estimates and model predictions of greater ice age cooling in the tropics than was inferred by Climate: Long-Range Investigation, Mapping, and Prediction (CLIMAP) [1981] and thus may help to resolve a long-standing controversy. Our new foraminiferal transfer function suggests that such cooling was limited to the equatorial current systems, however, and supports CLIMAP's inference of stability of the subtropical gyre centers.