Vegetation and climate of North-West Anatolia and north aegean region since 7 Ma according to pollen analysis

Abstract

Anadolu günümüzde kalıntı bitkiler için birer yaşam alanıdır: Liquidambar orientalis, Parrotia persica, Pterocarya fraxinifolia, Zelkova crenata (Angiyospermler) and Cedrus (Gimnosperm). Bu ağaçlar nispeten Artemisia stepleri ile birlikte ormanları oluştururlar. Son 2.6 milyon yıl boyunca iki vejetasyon türü hakim olmuştur. Bu nedenle bölge palinolojik araştırmalar açısından büyük ilgi çekmektedir. Bu çalışma Karadeniz karotu (DSDP Site 380: Geç Miyosen-Günümüz), denizel ve gölsel sedimentleri (Geç Miyosen/Erken Pliyosen) kapsamaktadır. Çalışma alanı başlıca Marmara Bölgesi (Enez, İntepe, Eceabat, Burhanlı, West Seddülbahir), Karadeniz'in güney batısı (DSDP Site 380) ve Yunanistan'ın kuzeyini (batı Makedonya: Ptolemais Notio and Ptolemais Base; Prosilio, Trilophos, Lion of Amphipoli) kapsamaktadır. Bu çalışmanın ana amacı çalışılan zaman aralığında Anadolu'daki paleovejetasyon ve paleoiklim koşullarını yapılandırmaktır. 1,073.5 metre uzunluğundaki Karadeniz DSDP 380 sondaj karotunun yüksek çözünürlüklü polen analizleri Geç Miyosen'den günümüze kadar vejetasyon ve iklimin evrimi hakkında bilgi vermektedir. Son 7 milyon yıl içinde karotta başlıca iki vejetasyon tipi hakimdir: termofil ormanlar ve Artemisia steplerinide içeren açık vejetasyon formasyonlarıdır. Erken Mesiniyen'de (Mesiniyen Tuzluluk Krizinden önce) Olimpos Dağı'na yakın (Prosilio) Cupressaceae ile birlikte orta- (Tsuga) ve yüksek enlem ağaçları (Abies ve Picea) hakimken, Çanakkale Boğazı etrafında otsul bitkiler yaygındı. Mesiniyen Tuzluluk Krizi'nden sonra, Kuzey Ege'deki vejetasyon başlıca otsul bitki ekosistemleri, yakın mesafedede mezotermik ağaçlardan (yaprağını döken Quercus, Carya, Zelkova, vb.) oluşmaktadır. Ayrıca yüksek enlem kozalaklı ağaçlardaki (Cedrus, Tsuga, Abies ve Picea) artış bölgesel masiflerin yükselmesini işaret etmektedir. Geç Miyosen'de, megatermik (tropikal) ve mega-mezotermik (astropikal) ağaçların çoğu iklimsel değişimden dolayı azalmıştır. Ancak bataklık ormanları (Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae, Nyssa) yada mezotermik ağaçlar gibi bazıları Geç Pliyosen'de varlığını devam ettirmiştir. Aynı zamanda, step türü bitkiler (Artemisia, Ephedra, Hippophae rhamnoides) çok fazla gelişim göstermezken, otsul bitki toplulukları (Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, vb.) yaygın hale gelmiştir. Bu durum Geç Pliyosen'de soğuk ve kurak iklim koşullarının varlığını desteklemektedir. Erken Pleyistosen'de (2.6 milyon yıl), Kuzey Kutbu'nda buzullaşmaların başlamasıyla, bazı türler (Taxodiaceae: büyük olasılıkla Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae ve Nyssa) halen varlığını devam ettirmesine rağmen mega-mezotermik ağaçlar azalmıştır. Aynı zamanda step ortamları güçlü bir şekilde genişlerken, mezotermik ağaçlarda (yaprağını döken Quercus, Betula, Alnus, Liquidambar, Fagus, Carpinus orientalis, Carpinus betulus, Tilia, Acer, Ulmus, Zelkova, Carya, Pterocarya, vb.) hemen hemen kaybolmuştur.Sonrasında Artemisia step dönemleri mezotermik ağaçlardan daha uzun, geçici aralıklarla buzul-buzularası döngüler boyunca gelişmiştir (ilk olarak 41 ka yıllık periyodlarla, sonrasında 100 ka yıllık periyodlarla). Bu durum buzul dönemlerinden (soğuk-kurak iklim) daha kısa süreli buzularası (sıcak ve nemli iklim) dönemlerin varlığını göstermektedir. Ionian evresinin başlangıcından itibaren (1.8 milyon yıl), otsul ekosistemler (Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, vb.) ve Artemisia stepleri günümüze kadar genişlemeye devam etmişlerdir. Bu gibi bir yayılım Ponto-Euxinian alanında Erken Pliyosen'de gözlenmektedir (DSDP Site 380). Ancak Artemisia steplerinin Anadolu'daki en erken yerleşiminin Erken Miyosen'e (Akitaniyen) kadar uzandığı görülmektedir. Artemisia steplerinin Anadolu'daki gelişimi Tibet Platosunun yükselmesi nedeniyle meydana gelmiş olabilir. Ayrıca Carya, Carpinus orientalis, Pterocarya, Liquidambar orientalis, Zelkova gibi kalıntı bitkiler günümüze kadar varlığını devam ettirmiştir. Bu durum Tibet Platosunun yükselmesi sonucu meydan gelen Asya Muson ikliminin etkisiyle açıklanabilir.

Anatolia is an area inhabited today by relict thermophilous plants: Liquidambar orientalis, Parrotia persica, Pterocarya fraxinifolia, Zelkova crenata (Angiosperms) and Cedrus (Gymnosperm). These trees constitute forests relatively close to Artemisia steppes, being the two types of vegetation in competition during the climatic cycles along the last 2.6 million years. Thus, this makes the greatest interest for palynological investigations in the region. This study concerns a long marine section (DSDP Site 380 from the southwestern deep Black Sea: Late Miocene to Present) and onshore exposed sections (marine and lacustrine sediments) from the Late Miocene and/or Early Pliocene. The study area corresponds to the surroundings of the Marmara Sea (Enez, İntepe, Eceabat, Burhanlı, West Seddülbahir), southwestern Black Sea (DSDP Site 380), and northern Greece (western Macedonia: Ptolemais Notio and Ptolemais Base ; Prosilio, Trilophos and Lion of Amphipoli). The main target of this study is to reconstruct vegetation and climate during this time-interval in the region. The high-resolution pollen analysis of the 1,073.50 m long Black Sea Site 380 (in this study, to which directly contributed for the interval 702.40 ? 319.03 m) documents in great detail the evolution of vegetation and climate from the Late Miocene up to Present. Two vegetation types were alternately dominant for the last 7 million years: thermophilous forests and open vegetations including Artemisia steppes. At the early Messinian (before the Messinian Salinity Crisis), herbs prevailed in the Dardanelles area while mid- (Tsuga) and high-altitude (Abies and Picea) conifers were abundant with Cupressaceae close to the Olympus Mount (Prosilio). After the Messinian Salinity Crisis, North Aegean vegetation was mainly characterized by open plant ecosystems nearby forest assemblages with mesothermic trees (deciduous Quercus, Carya, Zelkova, etc.). In addition, strengthening of altitudinal conifers (Cedrus, Tsuga, Abies and Picea) may signify some uplift of the regional massifs. During the Late Miocene, most of the megathermic (tropical) and mega-mesothermic (subtropical) plants declined because of the climatic deterioration. However, some of them survived during the Late Pliocene, such as those which constituted coastal swamp forests (Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae, Nyssa) or composed deciduous mixed forests with mesothermic trees. Simultaneously, herbaceous assemblages (with Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, etc.) became a prevalent vegetation component despite steppe elements (Artemisia, Ephedra, Hippophae rhamnoides) did not significantly develop. This suggests cooler and chiefly drier conditions during the Late Pliocene. At the Early Pleistocene (2.6 Ma), as a response to the onset of Arctic glaciations, mega-mesothermic elements rarefied despite some taxa persisted (Taxodiaceae: probably Glyptostrobus, Engelhardia, Sapotaceae, and Nyssa).In parallel, deciduous mixed forest assemblages composed of mesothermic trees (deciduous Quercus, Betula, Alnus, Liquidambar, Fagus, Carpinus orientalis, Carpinus betulus, Tilia, Acer, Ulmus, Zelkova, Carya, Pterocarya, etc.) almost disappeared too while steppe environments strongly enlarged. Then, Artemisia steppic phases developed during longer temporal intervals than mesophilous tree phases all along the glacial-interglacial cycles (first with a period of 41 kyrs, then 100 kyrs). This suggests shorter interglacials (warm and humid climate) than glacials (cool to cold and dry climate). From the beginning of the Ioanian Stage (1.8 Ma), herbaceous ecosystems (with Amaranthaceae-Chenopodiaceae, Poaceae, Asteraceae Asteroideae, Asteraceae Cichorioideae, etc.) and Artemisia steppes still continuously enlarged up today. Such an expansion of Artemisia steppes in the Ponto-Euxinian region was observed at the earliest Pliocene (DSDP Site 380) but their earliest settlement in Anatolia seems to have occurred in the Early Miocene (Aquitanian). The development of the Artemisia steppes in Anatolia might result from the uplift of the Tibetan Plateau. At last, relictuous plants such as Carya, Carpinus orientalis, Pterocarya, Liquidambar orientalis, Zelkova persisted up today for most of them. This story can be explained by some influence of the Asian monsoon which reinforced as a result from the uplifted Tibetan Plateau.