50,000 years of vegetation and climate change in the Namib Desert
Changement du climat et de la végétation dans le Désert du Namib au cours des 50 000 dernières années
Résumé
This thesis presents fossil pollen and microcharcoal data during the last 50,000 years from a north-south transect of the Namib Desert. The arid environment of the Namib precludes the development of permanent wetlands, and as a result few palaeoenvironmental records exist from the region. In this study, we employ rock hyrax middens – fossilised accumulations of the faecal pellets and urine of the Procavia capensis. Hyrax middens from three sites were selected for analysis: the southern Namib (Pella), the eastern margin of Namib Sand Sea (Zizou), and the central Namib (Spitzkoppe). The results from these terrestrial sites are the extent to which they may corroborate or conflict with findings from pollen records obtained from marine sediments of the Namibian coast.The Pella hyrax middens provide the first continuous pollen record from the southern Namib Desert since the last 50,000 years, and are used to reconstruct vegetation change and quantitative estimates of temperature and aridity. Results indicate that the last glacial period was characterised by increased water availability relative to the Holocene. Changes in temperature and potential evapotranspiration appear to have played a significant role in determining the hydrologic balance. The record can be considered in two sections: 1) the last glacial period, when low temperatures favoured the development of more mesic Nama-Karoo vegetation at the site, with periods of increased humidity concurrent with increased coastal upwelling, both responding to lower global/regional temperatures; and 2) the Holocene, high temperatures and potential evapotranspiration resulted in increased aridity and an expansion of the Desert Biome.Considered in the context of discussions of forcing mechanisms of regional climate change and environmental dynamics, the results from Pella stand in clear contrast with many inferences of terrestrial environmental change derived from regional marine records. Observations of a strong precessional signal and interpretations of increased humidity during phases of high local summer insolation in the marine records are not consistent with the data from Pella. Similarly, while high percentages of Restionaceae pollen has been observed in marine sediments during the last glacial period, they do not exceed 1% of the assemblage from Pella, indicating that no significant expansion of the Fynbos Biome has occurred during the last 50,000 years.The Zizou hyrax midden highlights vegetation changes on the eastern margin of the Namib Sand Sea since 38,000 cal BP. Results show the different vegetation compositions between the last glacial period and the Holocene. Glacial vegetation characterised with relatively high percentages of Asteraceae pollen, particularly cool climate taxa such as Stoebe and Artemisia types. Similar to the data from Pella, with the onset of Holocene warming grass pollen comes to dominate the assemblage, suggesting an expansion of the Desert Biome. We suggest that the climate during the last glacial period was more humid, and supported the development of shrubs/small trees. Arid conditions during the Holocene saw the depletion of this resource, and the development of grasslands that could exploit the rare rains that the region experiences today. In common with the Pella record, no elements of the Cape flora are found in the Zizou middens.The Spitzkoppe hyrax middens record vegetation changes in the central Namib during the last 32,000 years. The last glacial vegetation compositions composed of Olea, Artemisia¬-type, Stoebe¬-type and grasses. In the Holocene, the arboreal taxa such as Olea was replaced by others like Eculea, Dombeya, Commiphora, and Croton¬-type with relative higher percentage of grasses at early Holocene.
Cette thèse présente les données des pollens et micro-charbons fossiles couvrant la période des 50 000 dernières années à partir de sites sélectionnés transversalement nord-sud du désert de Namib. Dans le cadre de cette thèse, on utilise le rock hyrax middens, l’accumulation des boulettes et des urines fossilisés du Procavia capensis, représentant une excellente archive pour archives pour la préservation des pollens et micro-charbons à long-terme. Trois sites des hyrax middens ont été sélectionnés pour l'analyse: au sud du désert de Namib (Pella), la marge est des dunes de sable de Namib (Zizou) et le centre de la Namib (Spitzkoppe). En plus, le régime pluvial de ces sites se caractérise par une forte variabilité annuelle et interannuelle. En conséquence, tous ces sites se situent au long de l’écotone du Désert et du biome Nama-Karoo, ainsi qu'à l’est (biome de Savane). Alors que ces sites sont répertoriés dans des écosystèmes similaires, l’écotone, lui, est considéré comme une zone potentiellement très sensible au changement du système climatique régional. Un intérêt spécifique de ces enregistrements terrestres est pour évaluer s’ils corroborent ou s’opposent avec les résultats provenant ceux des sédiments marins de la côte namibienne, en particulier la conclusion : l’abondance des taxa dominants du Fynbos Biome du Cape peut indiquer significativement une expansion vers le nord de la flore du Cape pendant les périodes plus froides glaciaires. Selon les sites d’études sélectionnées, les conclusions principales de ce travail sont les suivantes:Les hyrax middens de Pella fournissent le premier enregistrement pollinique continué au sud du désert de Namib durant la période des 50 000 dernières années. Ces données polliniques ont permis de reconstruire le changement de la végétation et d'estimer la température et l'aridité. Les résultats indiquent que la période glaciaire se caractérise par une augmentation de la disponibilité de l'eau sur le site par rapport à l'Holocène. Les changements de la température et de l'évapotranspiration potentielle semblent avoir joué un rôle important dans la détermination de l'équilibre hydrologique.L'enregistrement de Zizou hyrax midden met en évidence des changements de la végétation à la marge l'est des dunes de sable depuis 38 000 ans cal BP. La végétation de la période glaciaire se caractérise par les pourcentages relativement élevés des Astéracées pollen, et plus particulièrement par des taxa du climat plus froid: Stoebe et Artemisia¬-type. En accord avec les données de Pella, le réchauffement au début de l'Holocène indiqué par la dominance de pollen des graminées dans l'assemblage pollinique suggère une expansion du biome de Désert.Les hyrax middens de Spitzkoppe enregistrent les changements de la végétation dans le centre du désert de Namib au cours des 32 000 dernières années. Les résultats sont globalement cohérents en comparant aux autres enregistrements terrestres dans la région. L'analyse de ces données n'est cependant pas encore terminée.Dans tous ces sites, une variabilité significative a été observée à la fois dans la dernière période glaciaire et l'Holocène. Les conditions plus froides de l'ère glaciaire semblent être caractérisées par une augmentation de la disponibilité de l'eau le long de la totalité de notre zone d'étude. Au contraire des résultats provenant des carottes marines, nos enregistrements indiquent aucune expansion de la végétation de Fynbos biome, et seulement des traces de Restionaceae pollen dans le site extrêmement au sud à Pella (pas plus de 1%), mais aucun trace de ce pollen n'ayant été observé à Zizou ainsi qu’à Spitzkoppe.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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