Vegetation and climate history of the southern Levant during the last 30,000 years based on palynological investigation

Abstract

Paleo-vegetation of northern Israel is reconstructed from palynological data over the Late Pleistocene and Holocene, and related to climate variation in the Levant, as well as anthropogenic impact on vegetation. Being located in the arid-to-semi-arid climatic transitional zone, the modern and past vegetation in northern Israel comprises both, mediterranean macchia, and Irano-Turanian steppe assemblages, and thus is highly sensitive to climate change. Palynological analyses were carried out on two lacustrine sediment profiles obtained during drilling campaigns, at Lake Kinneret in northern Israel (17.8 m composite core length), and at Birkat Ram in the Golan Heights (10.96 m composite core length). A chronological model was developed for both profiles based on radiocarbon dates. Variations in the composition of pollen assemblages were recorded. Spanning ~30,000 years, and thus reaching further back than any other record in the southern Levant, the new Birkat Ram pollen record reflects predominating steppe vegetation indicating dry and cold climatic conditions during the Pleniglacial and the Last Glacial Maximum (23,000-19,000 cal BP). Deposition of sediments was very low and even discontinuous during the Late Glacial from around 17,000 cal BP to 10,000 cal BP suggesting low lake levels to the point of desiccation of Birkat Ram by increased evaporation. Distinct peaks of Artemisia and Chenopodiaceae pollen yet reflect a characteristic eastern Mediterranean Younger Dryas-pattern (12,900-11,700 cal BP) in the Birkat Ram pollen record. A conspicuous increase of Mediterranean taxa is slightly delayed, and occurs after the onset of the Holocene (~11,700 cal BP) reflecting increased precipitation. There is strong evidence that the ‘8.2 ka Climate Event’ can be verified in the Birkat Ram pollen record. A sharp decrease of Mediterranean taxa indicates distinct deterioration of climatic conditions. The Lake Kinneret pollen record encompasses the past ~8,000 years. Moderately low ratios of Mediterranean taxa indicate relatively dry conditions from the bottom of the profile, and which slightly change to mesoclimatically more favoured condition until 6,500 cal BP. The Birkat Ram record, on the contrary, is characterised by high values of Mediterranean vegetation assemblages reflecting higher availability of precipitation in the Golan Heights over the entire early Holocene. Increased ratios of olive pollen both from Birkat Ram and Lake Kinneret point to periods of enhanced human interference with vegetation between ~6,500 and ~4,700 cal BP (Chalcolithic period - Early Bronze Age), and between ~2,200 and ~1,500 cal BP (Hellenistic - Roman / Byzantine period). Regeneration of the vegetation after the first wave of olive cultivation was predominated by high-stemmed deciduous oaks whereas abandoned areas after the second wave of olive cultivation were re-occupied by multistemmed evergreen oaks which are less vulnerable for anthropogenic impact (e.g., grazing, logging) than deciduous oaks. From 19th to 20th century, pollen assemblages at Birkat Ram and Lake Kinneret pollen record indicate Pine afforestation, and the introduction of Eucalyptus and Casuarina being Neophytes from Australia. The results of this study contribute to the discussion on temporal and geographical occurance of vegetation changes, as well as settlement periods in the Levant, and improve the data base for a better understanding of the development of vegetation changes over the climatically variable transition from Late Pleistocene to the Holocene. In addition, understanding interdependencies of past societies and their environments is indispensable to better asses and develop strategies for agriculture and food production during times of environmental and climate change, in particular in highly climate-sensitive areas such as the Levant.

Basierend auf palynologischen Daten wurde die spätpleistozäne und holozäne Paläovegetation Nordisraels rekonstruiert und bezüglich ihrer Abhängigkeit von Klimavariationen in der Levante sowie von anthropogenem Einfluss diskutiert. Da das Untersuchungsgebiet im Übergangsbereich von aridem zu semi-aridem Klima liegt, wirken sich schon kleine Veränderungen der klimatischen Bedingungen auf die geographische Ausbreitung der vorkommenden Mediterranen Macchia und der Irano-Turanischen Steppenvegetation aus. Die analysierten Sedimentkerne wurden im Rahmen einer Bohrkampagne im Norden Israels abgeteuft. Im See Genezareth konnte ein Kompositprofil von 17,8 m Länge gewonnen werden, das Kompositprofil aus dem Kratersee Birkat Ram umfasst 10,96 m. Für beide Profile wurde ein Altersmodell entwickelt, das sich auf Radiokarbondatierungen stützt. Die Veränderung der Pollenzusammensetzung entlang der Profile wurde erfasst. Der Pollenrekord des Birkat Ram umfasst die letzten ~30.000 Jahre und reicht somit weiter zurück als die bisher in der südlichen Levante untersuchten Profile. Die Pollenzusammensetzung während des Hochglazials und des letzten glazialen Maximums (23.000-19.000 cal BP) deutet auf das vorherrschen von Steppenvegetation und damit auf kalte, trockene Bedingungen hin. Da die Sedimentation während des Spätglazials zwischen ~17.000 und ~10.000 cal BP schwach bis diskontinuierlich war, kann auf sehr niedrige Seespiegel bis hin zur Austrocknung des Birkat Ram durch erhöhte Evaporation geschlossen werden. Ein für die Jüngere Dryas (12.900 - 11.700 cal BP) im ostmediterranen Raum charakteristisches Muster, bestehend aus deutlichen Maxima von Artemisia und Chenopodiaceae Pollen, kann dennoch im Birkat Ram Pollenrekord eindeutig nachgewiesen werden. Ein drastischer Anstieg der Pollen Mediterraner Taxa, der leicht verzögert nach dem Einsetzen des Holozän (11.700 cal BP) auftritt, spricht für eine erhöhte Verfügbarkeit von Niederschlag. Ein rapider Rückgang der Mediterranen Taxa in Pollenrekord des Birkat Ram, der eine deutliche Verschlechterung der Klimabedingungen anzeigt, resultiert vermutlich aus dem „8,2 ka-Klima-Event“. Der Pollenrekord des See Genezareth umfasst die letzten ~8.000 Jahre. Im unteren Abschnitt des Profils deuten moderate Anteile Mediterraner Taxa an der Pollenzusammensetzung auf relativ trockene Bedingungen hin, die sich bis ~6.500 cal BP geringfügig hin zu mesoklimatisch günstigeren Bedingungen verändern. Der Birkat Ram Pollenrekord dagegen weist hohe Werte mediterraner Taxa auf, die für eine erhöhte Verfügbarkeit von Niederschlag während des gesamten Frühholozän in den Golan Höhen sprechen. Sowohl im Profil des See Genezareth als auch in dem des Birkat Ram zeigen erhöhte Anteile von Olivenbaum-Pollen Perioden von intensivierten Wechselwirkungen zwischen Menschen und Vegetation von ~6.500 bis 4.700 cal BP (Chalkolitikum bis Frühbronzezeit) sowie zwischen ~2.200 und ~1.500 cal BP (Hellenistische bis Römisch / Byzantinische Periode) an. Die Regeneration der Vegetation nach der ersten Welle des Olivenanbaus war von hochstämmigen sommergünen Eichen geprägt, während aufgegebene Flächen nach der zweiten Phase des Olivenanbaus durch mehrstämmige immergrüne Eichen, die weniger anfällig für anthropogenenen Einfluss (z.B. Beweidung, Rodung) sind, wiederbesiedelt wurden. Seit dem 19. bis 20. Jahrhundert können in den Pollenzusammensetzungen des See Genezareth und des Birkat Ram Hinweise auf Aufforstung von Kiefern sowie für die Einführung von Eucalyptus und Casuarina, beides Neophyten aus Australien, gefunden werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchung tragen zur Diskussion möglicher zeitlicher und geographischer Vorkommen von Vegetations- und Siedlungsphasen in der Levante bei und erweitern die Datenbasis für ein besseres Verständnis der Entwicklung von Vegetationsveränderungen während des klimatisch variablen Überganges vom Spätpleistozän zum Holozän. Darüber hinaus sind Kenntnisse über Wechselwirkungen zwischen Bevölkerung und ihrer Umwelt insbesondere in klimatisch sensitiven Gebieten wie der Levante unerlässlich, um Strategien für Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion in Zeiten von Umwelt- und Klimaänderungen zu entwickeln und einzuschätzen.