Late Quaternary environmental changes in Yakutia (NE Siberia, Russia) - inferred from pollen and testate amoebae records

Abstract

An increase of the global mean temperature during the last decades can already be recognised and will further continue over the future decades. It is stated that high latitudes warm more than the global mean, especially in winter. Here, effects of the current warming can obviously be seen from the present destruction of terrestrial and marine permafrost as well as the reduction of sea–ice. Increasing temperatures in winter and changing precipitation patterns will significantly affect the vegetation zonation, particularly the treeline and northern limit of boreal forests, which is expected to move northwards. There has been an increase of studies dealing with the climate change reconstruction of the late Quaternary based on multi-proxy studies from sedimentary records of high latitude regions over the last decades. However, for most of the previous studies definite age control or detailed palaeoclimatic implications are lacking. Sedimentary studies from permafrost archives of NE Siberia allow obtaining essential data on the palaeoenvironmental history of this region. In this study the region of Yakutia is of particular interest. Within this thesis it is aspired (i) to refine and improve the indicator ability of testate amoebae from Holocene and late glacial deposits in northern Yakutia and (ii) to reconstruct late Quaternary palaeoenvironmental changes in NE Siberia based on pollen analysis. For the first aim an attempt was made to use testate amoebae from permafrost regions of NE Siberia (Mamontov Klyk, Laptev Sea coast) as indicators of palaeoenvironmental changes at local and regional scales. By comparison with other environmental indicators from this and adjacent arctic regions it is suggested that testate amoebae analysis can provide valuable information for a better understanding of late Quaternary environmental developments and climate fluctuations in arctic Siberia. For the second aim fossil pollen samples from two sediment cores from Lake Billyakh, situated in the western foreland of the Verkhoyansk Mountains in central Yakutia, were analysed. They have provided detailed information about palaeoenvironmental conditions during the last 50 cal. kyr. A set of 53 surface pollen samples from Yakutia representing tundra, cold-deciduous forest and taiga vegetation was used to validate the quantitative approach of the biome reconstruction and attribution of pollen taxa to the regional biomes. The thereupon adjusted approach was applied to the fossil pollen records from Lake Billyakh to gain an objective reconstruction of the regional vegetation and environments since about 50 cal. kyr BP.

Während der letzten Jahrzehnte ist bereits ein Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur festgestellt worden, welcher sich in den zukünftigen Jahrzehnten fortsetzen wird. Für die Region der höheren Breiten wird dabei ein stärkerer Temperaturanstieg angegeben als im globalen Durchschnitt, besonders in den Wintermonaten. Hier sind Effekte aktueller Erwärmung offensichtlich, wie das Schmelzen terrestrischen und marinen Permafrosts sowie der Rückgang der Meereisbedeckung. Ansteigende Wintertemperaturen und veränderte Niederschlagsmengen werden die Vegetationszonen stark beeinflussen, insbesondere die Lage der Baumgrenzen und das nördliche Verbreitungslimit borealer Wälder, welches sich vermutlich nach Norden verlagert. Die Zahl der Untersuchungen, die sich mit der Klimarekonstruktion des Spätquartärs auf der Grundlage von „multi-proxy“-Studien sedimentärer Ablagerungen aus den hohen Breiten beschäftigen, ist innerhalb der letzten Jahrzehnte angestiegen. Allerdings fehlen für die meisten dieser Untersuchungen verlässliche Datierungsergebnisse oder aber daraus abgeleitete paläoklimatische Aussagen. Untersuchungen von Permafrostarchiven erlauben es essentielle Informationen über die Paläoumweltgeschichte NO-Sibiriens zu gewinnen. In den hier vorgestellten Untersuchungen steht die Region Jakutiens im Mittelpunkt. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel (i) den Indikatorwert beschalter Amöben aus holozänen und spätglazialen Ablagerungen aus Nord-Jakutien zu verfeinern und zu verbessern sowie (ii) spätquartäre Umweltveränderungen in NO-Sibirien anhand der Pollenanalyse zu rekonstruieren. Es wurde (i) der Versuch unternommen beschalte Amöben aus der Permafrostregion NO-Sibiriens (Mamontov Klyk, Laptev-See Küste) als Indikatoren für Paläoumweltveränderungen auf lokaler und regionaler Ebene zu nutzen. Der Vergleich mit anderen Umweltindikatoren aus diesen und angrenzenden arktischen Gebieten lässt die Aussage zu, dass die Analyse beschalter Amöben wichtige Informationen für ein besseres Verständnis spätquartärer Umweltveränderungen und Klimafluktuationen liefern kann. (ii) Es wurden fossile Proben zweier Sedimentkerne aus dem Billjach-See (Werkhojansker Gebirge) pollenanalytisch untersucht. Sie enthielten detaillierte Informationen über die Paläo-umweltbedingungen der letzten 50.000 Jahre. Für den quantitativen Ansatz der Biomrekonstruktion und der Zuordnung der Pollentaxa zu den entsprechenden regionalen Biomen wurden 53 Oberflächenproben aus verschiedenen Teilen Jakutiens untersucht, welche Tundra-, boreale Nadelwald-, sowie Taigavegetation repräsentieren. Der daraufhin angepasste Ansatz wurde auf die fossilen Pollendatensätze vom Billjach-See angewendet um eine objektive Rekonstruktion der regionalen Vegetation und der allgemeinen Umwelt-bedingungen seit ca. 50.000 Jahren zu gewährleisten.