Project

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Exploring prehistoric vegetational and agricultural dynamics using annually laminated sediment records from Central and Southern Europe (ECSE)

Applicant Tinner Willy
Number 182084
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Pflanzenwissenschaften Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Other disciplines of Environmental Sciences
Start/End 01.02.2019 - 31.01.2023
Approved amount 763'818.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Other disciplines of Environmental Sciences
Ecology

Keywords (9)

global change; climate change; vegetation; Holocene; biodiversity; palaeoecology; land use; palaeoclimatology; fire

Lay Summary (German)

Lead
Dieses Projekt strebt die Rekonstruktion von Vegetations- und Landnutzungsentwicklungen in Mittel- und Südeuropa an, dabei wird eine aussergewöhnlich hohe zeitliche Genauigkeit und Auflösung erreicht. Die neu gewonnenen ökologischen Zeitreihen können erstmals mit Baumringreihen aus den Klimawissenschaften und der Archäologie verglichen werden. Das Projekt wird neue Erkenntnisse zu den Ursachen langfristiger Vegetations-, Biodiversitäts-, Feuer- und Landnutzungswechsel unter sich stark ändernden Umweltbedingungen liefern. Diese werden mittels Einbindung prozess-basierter Modelle eingesetzt, um realistische Prognosen und Szenarien für die Zukunft der europäischen Ökosysteme und Landschaften zu entwickeln.
Lay summary

Untersuchung vorgeschichtlicher Vegetations- und Anbauentwicklungen mittels jährlich geschichteter Ablagerungen aus Mittel- und Südeuropa (ECSE)

In diesem Projekt entwickeln wir ökologische Zeitreihen in Zeitschritten von 5-10 Jahren, die numerische Auskunft über die Vegetations- und Anbaudynamik der letzten 8000 Jahre geben. Besonders interessiert uns die Frage, ob Landnutzungserfolge und –krisen sowie Zerstörung und Erholung des Waldes in Mittel- und Südeuropa gleichzeitig erfolgten. Dies ist eine der grossen ungeklärten Fragen der Anbau- und Vegetationsgeschichte. Eine Gleichzeitigkeit über Hunderte von Kilometern in verschiedenen Kulturräumen Europas, die mit rekonstruierten Klimaänderungen übereinstimmt, würde bedeuten, dass die vorgeschichtlichen Kulturen den Auswirkungen des Klimawandels viel mehr ausgesetzt waren, als bisher angenommen.
Bis anhin ist es nur einmal in einer Vorstudie aus dem Berner Mittelland gelungen, ökologische Zeitreihen aus Sedimenten zu rekonstruieren, die die zeitliche Genauigkeit von Baumringreihen erreichen. Der Vorteil solcher ökologischen Zeitreihen im Vergleich zu Baumringreihen, ist, dass sie umfassend sind und Auskunft über Landnutzung (z.B. Ernteerträge), Biodiversität, Artensterben und Invasionen geben, die in der Vergangenheit über Jahrtausende stattgefunden haben. Diese vergangenen Veränderungen beeinflussen die heutigen Ökosysteme und Vegetation stark, deren Auswirkungen wird auch in den nächsten Jahrzehnten anhalten. Somit ist ein besseres Verständnis vergangener ökologischer Veränderungen unerlässlich, um realistische Einschätzungen zu den Auswirkungen des globalen Wandels auf Vegetation und Biodiversität sowie der damit verbundenen künftigen Leistungen (z.B. Erholung, Ernähung) und Produkte (z.B. Holz) zu erhalten.
Direct link to Lay Summary Last update: 14.01.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
134616 Paleo-environmental and modeling insights into Mediterranean fire-vegetation interactions in response to Holocene climate and land use changes 01.12.2011 Project funding (Div. I-III)
149203 Exploring eight millennia of climatic, vegetational and agricultural dynamics on the Swiss Plateau by using annually layered sedimentary time series 01.11.2013 Project funding (Div. I-III)
193770 Radiocarbon Inventories of Switzerland (RICH): An integrated approach to understand the changing carbon cycle 01.10.2020 Sinergia
172586 Exploring VNIR/SWIR Hyperspectral Imaging of Varved Lake Sediments: Methods and Applications in Paleoclimatology and Paleoecology 01.07.2017 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Future changes in climate and land use are expected to drastically alter European vegetation communities and associated ecosystem services. It is therefore crucial to understand the impact of these two forcing factors on the vegetation and assess the resilience of different ecosystems to external drivers. Four lakes in Central (Moossee, Burgäschisee) and Southern Europe (Lago di Mezzano, Lago di Monticchio) possess annually laminated deposits (varves) which offer the unique possibility to study mid to late Holocene European ecosystem dynamics with unmatched chronological resolution and precision. In this project we focus on vegetation, biodiversity, fire and land use dynamics, related to two main forcing factors, climate and societal change. We are also interested in long-term complex systemic linkages such as the societal impact of climate changes, which may be primarily mediated through land use and particularly agricultural yields. The specific goals of this project are to• Develop robust wiggle-matched chronologies with the aid of microscopy and non-destructive ultra-high resolution core-scanning techniques (X-Ray Fluorescence [XRF], Hyperspectral Imaging [HSI]). These ultra-high resolution scanning techniques will not only provide the base for high chronological precision, but also deliver seasonally resolved palaeo-environmental data about e.g. lake productivity and erosional input. • Reconstruct at high temporal resolution (i.e. 5-10 years) past land-use-fire-vegetation-biodiversity interactions at the four study sites during the past 8000 years using a multi-proxy biotic sedimentary approach (e.g. pollen, macrofossils, charcoal, ancient DNA). •Compare similarities and dissimilarities in vegetation, biodiversity, land use and fire dynamics at the four sites in Switzerland and Italy to reconstruct spatio-temporal patterns of ecosystem change and to test competing hypotheses regarding vegetation and land use change. •Use available independent palaeoclimatic and archaeological evidence to disentangle societal and climatic causes of past vegetation, biodiversity, fire and land use dynamics.•Validate the dynamic LANDCLIM vegetation and landscape model with palaeo data of unprecedented temporal resolution. Use LANDCLIM to numerically disclose the processes behind past vegetation and landscape changes by independently testing competing forcing hypotheses. Apply LANDCLIM to anticipate future vegetation dynamics under global change conditions. This project will provide the first sedimentary off-site palaeoecological time series from Central and Southern Europe which can be directly compared with high-precision and high-resolution data from archaeology and dendroclimatology. Ultimately, our project will deliver novel insights into the causes of long-term vegetation, biodiversity, fire and land use dynamics under strongly changing environmental conditions. Such knowledge may help refining predictions of future global change impacts.
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