Végétation, climat et sociétés humaines du bassin Méditerranéen du Tardiglaciaire à l'Holocène : approche multi-proxy (pollen, NPP, brGDGT, XRF) de l'Italie (Lac Matese) à l'Arménie (Lac Sevan)

Vegetation, climate, and human history of the Mediterranean basin : A Lateglacial to Holocene reconstruction from Italy (Lake Matese) to Armenia (Lake Sevan) inferred from a multi-proxy approach (pollen, NPPs, brGDGTs, XRF)

• Auteur / Autrice : Mary Robles
• Direction : Odile Peyron, Elisabetta Brugiapaglia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Paléobiologie
• Date : Soutenance le 12/07/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....) en cotutelle avec Università degli studi del Molise
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences de l'évolution (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Alexandrine Sicre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Odile Peyron, Elisabetta Brugiapaglia, Marie-Alexandrine Sicre, Vincent Lebreton, Laura Sadori, Sébastien Joannin, Gonzalo Jiménez Moreno, Giuseppe Maiorano
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Lebreton, Laura Sadori

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Paléoclimatologie

Paléoécologie

Mots clés libres

Paléoécologie

Reconstitutions quantitatives des paléoclimats

Biomarqueurs moléculaires brGDGTs

Changements de niveau d'eau

Impacts anthropiques

Événements climatiques abrupts

Paleoecology

Paleoclimate quantitative reconstructions

Molecular biomarkers brGDGTs

Water level changes

Anthropogenic impacts

Abrupt climate events

Résumé

La région Méditerranéenne est une région clé pour étudier les relations entre les dynamiques de végétation, les changements climatiques et les pratiques humaines au cours du temps. Cette région est caractérisée par une grande biodiversité, une sensibilité importante aux changements climatiques et une histoire humaine complexe et longue. Comprendre l'impact respectif des changements climatiques et des activités humaines sur les écosystèmes depuis l'Holocène est une question d'actualité qui doit être étudiée et débattue autour du Bassin Méditerranéen. L’objectif de cette thèse est de documenter les dynamiques environnementales, les changements climatiques et les activités humaines au cours des 15,000 dernières années autour du Bassin Méditerranéen par une approche multiproxy incluant la géochimie des sédiments (XRF), les pollen, les Palynomorphes Non-Polliniques (NPP) et les biomarqueurs moléculaires (Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers ramifiés ou brGDGT). Deux zones montagneuses peu documentées ont été étudiées : le Petit Caucase avec la tourbière Vanevan (Arménie) et les Apennins en Italie du Sud avec le Lac Matese. Nous avons étudié (1) les relations modernes pollen-végétation en Arménie et dans le massif du Matese, (2) les changements de végétation et d’activités humaines autour de la tourbière Vanevan et du Lac Matese, (3) les changements climatiques issus des changements de niveau d'eau, des biomarqueurs moléculaires "brGDGT", et des fonctions de transfert appliquées sur les pollen (approche multi-méthodes : Modern Analogue Technique, Weighted Averaging Partial Least Squares regression, Random Forest, and Boosted Regression Trees) et (4) les relations entre la dynamique de la végétation, les changements climatiques et les activités humaines pendant le Tardiglaciaire et l'Holocène.À Vanevan, les taxons steppiques ont dominé la végétation pendant les 9700 dernières années et peu d'arbres étaient présents sur les rives du Lac Sevan, même pendant l'Holocène moyen. À Matese, la végétation était principalement steppique pendant le Tardiglaciaire et l'Holocène inférieur, bien qu'une augmentation des taxons arborés décidus ait été enregistrée pendant le Bølling-Allerød et finalement, Fagus ainsi que des taxons méditerranéens se développent pendant l'Holocène moyen-supérieur. Le Dryas récent a été bien enregistré dans les assemblages polliniques de Matese. Les reconstructions climatiques basées sur les pollen et les brGDGTs sont complémentaires et ont chacun leurs avantages et leurs biais. À Vanevan, les reconstructions climatiques montrent un Holocène inférieur aride et froid, un Holocène moyen plus humide et plus chaud, et un Holocène supérieur plus aride et plus frais. Plusieurs événements climatiques abrupts ont été détectés à 6.2 ka, 5.2 ka, 4.2 ka, 2.8 ka et nous permettent de mettre en évidence les processus atmosphériques dans le Caucase et le Proche-Orient. À Matese, le Bølling-Allerød est caractérisé par des conditions chaudes et humides alors que le Dryas récent est marqué par des conditions froides. L'Holocène est d'abord caractérisé par des conditions humides et plus chaudes, suivies d'une légère diminution des précipitations et des températures au cours de l'Holocène moyen-supérieur. Notre étude révèle un impact significatif des changements climatiques abrupts sur les populations du Proche-Orient et du Caucase, même pour les périodes récentes. Dans le Petit Caucase, les événements climatiques arides sont cohérents avec des phases d'abandon des populations et des changements dans les pratiques agricoles autour du Lac Sevan. Dans le Sud de l'Italie, les indicateurs anthropiques sont moins importants, et l'ouverture des forêts est détectée au cours des 2800-2600 dernières années et semble associée aux pratiques humaines.

The Mediterranean area is a key region to study relationships between vegetation dynamics, climate changes and human practices along the time. This region is characterized by high biodiversity, a significant sensitivity to climate changes and a complex and long human history. The Mediterranean Basin is thus a key region for understanding the respective impact of climate changes and human activities on ecosystems since the Holocene. The actual climate and biodiversity crisis raises this topic as a current and major issue that needs to be investigated and debated. This PhD study proposes to document environmental dynamics, climate changes and human practices during the last 15000 years around the Mediterranean Basin through a multiproxy approach including sediment geochemistry (XRF), pollen, Non-Pollen Palynomorphs (NPPs) and biomarkers molecular (branched Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers or brGDGTs). Two mountainous areas poorly documented have been studied: the Lesser Caucasus with the Vanevan peat (Armenia) and the Apennines in Southern Italy with the Lake Matese. We investigated (1) modern pollen-vegetation relationships in Armenia and in the Matese Massif, (2) changes in vegetation and human activity around the Vanevan peat and the Lake Matese, (3) climate changes with water-level changes, molecular biomarkers “brGDGTs”, and pollen transfer functions (multi-method approach: Modern Analogue Technique, Weighted Averaging Partial Least Squares regression, Random Forest, and Boosted Regression Trees) and (4) relationships between vegetation dynamics, climate changes and human activities during the Lateglacial and the Holocene.At Vanevan, steppic taxa dominated during the last 9700 years and few trees have grown on shores of the Lake Sevan, even during the Mid-Holocene. At Matese, the vegetation was mainly steppic during the Lateglacial and the Early Holocene, although an increase of deciduous arboreal taxa was recorded during the Bølling–Allerød and finally Fagus and Mediterranean taxa develop during the Mid-Late Holocene. The Younger Dryas is well recorded in the Matese pollen assemblages. Climate reconstructions based on pollen and brGDGTs are complementary and they each have their advantages and biases. At Vanevan, climate reconstructions show an arid and cold Early Holocene, a more humid and warmer Mid Holocene, and a more arid and cooler Late Holocene. Several abrupt events have been detected at 6.2 ka, 5.2 ka, 4.2 ka, 2.8 ka and allow us to highlight the atmospheric processes in the Caucasus and the Near East. At Matese, the Bølling–Allerød is characterized by warm and humid conditions whereas the Younger Dryas is marked by cold conditions. The Holocene is firstly characterized by humid and warmer conditions followed by a slight decrease of precipitation and temperatures during the Mid-Late Holocene. Our study reveals a significant impact of abrupt climate changes on populations in the Near East and the Caucasus even for the recent periods. In the South Caucasus, the arid climate events are consistent with the population abandonment phases and changes in the agricultural practices around the Lake Sevan. In Southern Italy, anthropogenic indicators are less important, and the opening of forests is detected during the last 2800-2600 years and seem associated to human practices.