XRF scanning, pollen and spores of ODP Site 108-659

Pliocene vegetation dynamics and climate variability in West Africa have been investigated through pollen and XRF-scanning records obtained from sediment cores of ODP Site 659 (18°N, 21°W). The comparison between total pollen accumulation rates and Ti/Ca ratios, which is strongly correlated with the dust input at the site, showed elevated aeolian transport of pollen during dusty periods. Comparison of the pollen records of ODP Site 659 and the nearby Site 658 resulted in a robust reconstruction of West African vegetation change since the Late Pliocene. Between 3.6 and 3.0 Ma the savannah in West Africa differed in composition from its modern counterpart and was richer in Asteraceae, in particular of the Tribus Cichorieae. Between 3.24 and 3.20 Ma a stable wet period is inferred from the Fe/K ratios, which could stand for a narrower and better specified mid-Pliocene (mid-Piacenzian) warm time slice. The northward extension of woodland and savannah, albeit fluctuating, was generally greater in the Pliocene. NE trade wind vigour increased intermittently around 2.7 and 2.6 Ma, and more or less permanently since 2.5 Ma, as inferred from increased pollen concentrations of trade wind indicators (Ephedra, Artemisia, Pinus). Our findings link the NE trade wind development with the intensification of the Northern Hemisphere glaciations (iNHG). Prior to the iNHG, little or no systematic relation could be found between sea surface temperatures of the North Atlantic with aridity and dust in West Africa.

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.

Paleoclimatate of the Middle Burdigalian-Langhian period in Turkey

The Miocene is the last warm episode in Earth history, and this episode was well recorded in Turkey as shown by plant distribution and inferred numerical temperature values. In this study, Ören-Kultak, Hüssamlar and Karacaagac palynofloras from western Turkey, which are characterized by the thermophilous plants (Engelhardia, Sapotaceae, Cyrillaceae, Avicennia, Arecaceae, Palmae), are described. Age determinations of these palynofloras (middle Burdigalian-Langhian) are strengthened by the mammalian fossil record (MN4-5) and strontium isotope results. Palaeoclimate is humid and warm subtropical during the middle Burdigalian-Langhian time interval in Europe and Turkey. However, temperature difference has been observed between Europe and Turkey during this time interval and it could be explained by the palaeogeographic position of countries. Despite some discrepancies in the climatic values and palaeovegetation groups, warm climatic conditions are recorded, based on the palynofloras, in Turkey (Cayyrhan, Havza, Can, Etili, Gönen, Bigadic, Emet, Kirka and Kestelek, Sabuncubeli, Soma, Tire, Kulogullary, Bascayyr, Hüssamlar and Karacaagac), Greece and elsewhere in Europe throughout the middle Burdigalian-Langhian period. This warming is related to the Middle Miocene Climatic Optimum period. Carbon and oxygen isotope values obtained from tooth enamel of Gomphotherium sp. from Kultak and Hüssamlar indicate similar ecological condition during the Burdigalian-Langhian time. This isotopic result and high MAPDRY value from the Kultak locality are in agreement with ecological interpretation of mammalian fossils. Besides, according to the precipitation values, central and northwestern Anatolian sites provide more rainfall during the Burdigalian-Langhian time interval than the western Anatolian sites.

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.

Palynology of marine sediment cores from the West African coast

Seven sediment cores from the cruises of the "Meteor" and "Valdivia" were examined palynologically. The cores were retrieved from the lower continental slope in the area of between 33.5° N and 8° N, off the West African coast. Most of the cores contain sediments from the last Glacial and Interglacial period. In some cases, the Holocene sediments are missing. Some individual cores contain sediments also from earlier Glacial and Interglacial periods. The main reason for making this palynological study was to find out the differences between the vegetation of Glacial and Interglacial periods in those parts of West Africa which at present belong to the Mediterranean zone, the Sahara and the zones of the savannas and tropical forests. In today's Mediterranean vegetation zone at core 33.5° N, forests and deciduous forests in particular, are missing during Glacial conditions. Semi-deserts are found instead of these. In the early isotope stage 1, there is a very significant development of forests which contain evergreen oaks; this is the Mediterranean type of vegestation development. The Sahara type of vegetation development is shown in four cores from between 27° N and 19° N. The differences between Glacial and Interglacial periods are very small. It must be assumed therefore that in this latitudes, both Glacial and Interglacial conditions gave rise to desert generally. The results are in favour of a slightly more arid climate during Glacial and more humid one during Interglacial periods. The southern boundary of the Sahara and the adjacent savannas with grassland and tropical woods were situated more to the south during the Glacial periods than they were during the Interglacial ones. In front of today's savanna belt, it can be seen from the palynological results that there are considerable differences between the vegetation of Glacial and Interglacial periods. The woods are more important in Interglacial periods. During the Glacial periods these are replaced from north to south decreasingly by grassland (savanna and rainforest type of vegetation development). The southern limit of the Sahara during stage 2 was somewhat between 12° N and 8° N which is between 1.5 and 5 degrees in latitude further south than it i s today. Not only do these differences in climate and vegetation apply to the maximum of the last Glacial and for the Holocene, but they apparently apply also to the older Glacial and Interglacial periods, where they have been found in the profiles. The North African deset belt can be said to have expanded during Glacial times both towards the north and towards the south. All the available evidence of this study indicates that the grass land or the semi-desert of the Southern Europe cam einto connection with those of the N Africa; there could not have been any forest zone between them. The present study was also a good opportunity for investigating some of the basic marine palynological problems. The very well known overrepresentation of pollen grains of the genus Pinus in marine sediments can be traced as fa as 21° N. The present southern limit for the genus Pinus is on the Canaries and on the African continent as approximately 31° N. Highest values of Ephedra pollen grains even occur south of the main area of the present distribution of that genus. These does not seem to be any satisfactory explanation for this. In general, it would appear that the transport of pollen grains from the north is more important than transport from the south. The results so far, indicate strongly that further palynological studies are necessary. These should concentrate particularly on cores from between 33° N and 27° N as well as between 17° N and 10° N. It would also be useful to have a more detailed examination of sediments from the last Intergalcial period (substage 5 e). Absolute pollen counts and more general examination of surface samples would be desirable. Surface samples should be taken from the shelf down to the bottom of the continental slope in different latitudes.