Menu

Javascript is not activated in your browser. This website needs javascript activated to work properly.
You are here

Holocene climate change and peatland dynamics in southern Sweden based on tree-ring analysis of subfossil wood from peat deposits

Publishing year: 2013
Language: English
Pages:
Publication/Series: LUNDQUA Thesis
Volume: LUNDQUA Thesis 68
Document type: Dissertation
Publisher: Department of Geology, Lund University

Summary

Popular Abstract in Swedish

Vi lever i en tid då klimatförändringar är en fråga som engagerar, men det krävs en djupare förståelse för hur och varför vårt klimat har förändrats för att möjliggöra realistiska förutsägelser om framtiden. Efterhand som olika metoder för att rekonstruera klimatförändringar har förfinats, och nya dateringsmetoder har utvecklats, så har förståelsen för hur klimatet förändrats över tid och precisionen för när förändringar skett förbättrats. Trots detta är det förvånansvärt lite vi vet om till exempel hydrologiska förändringar under holocen

(den pågående mellanistid som inleddes för cirka 11 700 år sedan). Detta beror främst på avsaknaden av proxydata i de naturliga klimatarkiven som direkt relaterar till nederbörd.

Många trädarter producerar årsringar som kan användas för att spåra förändringar i den miljö där träden har vuxit. Om ett träds tillväxt

begränsas av en eller flera klimatrelaterade faktorer kan dess årsringar användas för att rekonstruera hur och när klimatet har ändrats. Genom att mäta bredden på årsringar går det att skapa

ringbreddsserier med årlig tidsupplösning. Dessa kan sedan statistiskt och visuellt jämföras och sammanlänkas till långa tidsserier (en procedur som inom dendrokronologin vanligen benämns som korsdatering). Tidsserierna, som här kommer att benämnas som trädringskronologier, kan ibland nå tusentals år tillbaka i tiden. Trädringskronologier

kan användas för att rekonstruera till exempel temperatur, nederbörd och hydrologi, samt datera händelser då träd skadats av exempelvis bränder,insekter, miljöförändringar, slutningsprocesser eller mänsklig påverkan.

Torvmossar utgör biotoper som är känsliga för miljöförändringar. Torvlagerföljder kan användas för att rekonstruera vegetations- och

klimatförändringar över tusentals år. Den syrefattiga miljön i torvmossar genererar en fantastisk bevarandepotential för exempelvis mossor, växter och trädrester. I en torvlagerföljd kan bland annat

skiftningar hos den flora som vuxit på mossen och variationer hos torvens nedbrytningsgrad studeras. Dessa förändringar kan återspegla olika klimatväxlingar som påverkat växtligheten och miljön på mossen under dess utveckling. Ibland kan lager innehållande stubbar och stammar från storvuxna träd påträffas. Dessa lager är tydliga indikationer på att de hydrologiska förhållandena dramatiskt ändrats. Relativt varma och/eller torra perioder generar grundvattensänkningar

som medför torrare ytförhållanden på mossarna. Detta medför bättre möjligheter för trädetablering och starkare tillväxt hos redan etablerade träd på mossarna.

De huvudsakliga syftena med detta arbete har varit att: (1) utveckla långa trädringskronologier från subfossila sydsvenska torvmosseträd och undersöka materialets potential för paleohydrologiska och

paleoklimatologiska tolkningar och; (2) göra detaljerade rekonstruktioner av torvmossars utveckling och paleohydrologi genom att kombinera dendrokronologisk analys av subfossila mosseträd med torvstratigrafisk data. Detaljerade rekonstruktioner av torvmossars utveckling kan ge värdefulla kunskaper som är användbara inom andra områden, till exempel där frågor rörande den globala kolcykeln och holocen klimatutveckling undersöks.

Den trädart som mest frekvent påträffas i sydsvenska torvmossar, och därför utgör huvuddelen av detta arbete, är tall (Pinus sylvestris

L.). Även ek (Quercus robur L.) och al (Alnus glutinosa L.) har dock påträffats och därför använts då trädringskronologier har konstruerats. För att datera de svenska mossetallarna, samt testa till vilken grad deras tillväxt har reglerats av lokala hydrologiska variationer i förhållande till mer regionala klimatrelaterade förändringar, så jämfördes de svenska mossetallkronologierna med liknande material från nordvästra Tyskland. De svenska och tyska kronologierna kunde korsdateras och korrelationen mellan dem var signifikant. De absolut daterade tallkronologierna täcker perioderna

5284-3728 f.Kr. och 2668-1108 f.Kr. och visar på att relativt likartade parametrar begränsade trädens tillväxt över stora delar av nordvästra Europa under mitten av holocen. Enligt tidigare gjorda studier så var årsmedeltemperaturen cirka 2-3 °C varmare och vattenståndsnivåerna i sjöar i södra Sverige lägre än dagens. Detta medförde även sänkta grundvattennivåer och torrare förhållanden på

torvmossarna i både Tyskland och Sverige, vilket gynnade mossetallarna som snabbt etablerades under denna period.

Den torvmosse som undersökts mest ingående i detta arbete är Viss mosse som är belägen på Linderödsåsen i Skåne. Totalt 247 träd från mossen har analyserats och 162 av dessa har daterats med hjälp av tyska och danska kronologier samt kol-14-metoden (14C). Trädringsdata över cirka 2700 år under mellersta holocen och torvstratigrafiska

studier från olika delar av mossen, har tillsammans möjliggjort en detaljerad rekonstruktion av områdets utveckling från sjö till högmosse. Individuella träds etablering, tillväxtdynamik och död länkades till den plats på mossen där de vuxit. Detta möjliggjorde detaljerade rekonstruktioner av vattenståndsförändringar under trädens levnad, samt en kartläggning av mossens spatiala utbredning

och tillväxt.

Direkta jämförelser mellan de trädpopulationer som vuxit på mossar under mellersta holocen och de träd som växer på dagens högmossar bör undvikas. Under mellersta holocen växte storvuxna tallar på de Sydsvenska mossarna, ofta med diametrar på över 40 cm och ibland var träden mer än 300 år gamla då de dog. Levande tallpopulationer på

skånska och småländska högmossar har undersökts. Dessa träd mätte i snitt 16 cm i diameter och hade en genomsnittlig ålder på cirka 100 år. Denna relativt enkla iakttagelse visar på att de rådande

förhållandena inte är de samma som de för 3000-7000 år sedan. Under denna period fanns det även rikligt med ek på många mossar, främst på

kontinenten, men även i södra Sverige. Även detta visar på tydliga skillnader mellan nutida och dåtida torvmossar. För att få stöd för hypotesen om att trädtillväxten på mossarna under mitten av holocen begränsades av hydrologiska förändringar, så har analyser av stabila syre- (δ18O) och kolisotoper (δ13C) från trädringar gjorts. Denna studie visar på att tillväxten hos träden minskade efterhand som

det blev blötare. Studien visar även på att träden inte reagerade direkt då klimatet förändrades. Det dröjde nämligen cirka tre år innan trädtillväxten följde de klimatförändringar som kol- och syreisotoperna påvisade. Denna fördröjning kan troligen förklaras

av en långsam hydrologisk respons i torvmossarna. Detta påstående styrks av jämförelser mellan nederbörddata och tillväxt hos levande mossetallar. Resultat från detta doktorandprojekt visar på att dendrokronologiska och torvstratigrafiska data i kombination kan användas för detaljerade rekonstruktioner av torvmossars utveckling,

expansion och hydrologi. Det stora material av subfossila tallar som påträffats i sydsvenska torvmossarna kan därför med fördel användas

för paleoklimatologiska och paleohydrologiska rekonstruktioner som kan ge ökad förståelse om hur vårt klimat förändrats över tid.
Dendrochronological analysis was applied to subfossil remains of Scots pine (Pinus sylvestris L.) buried in South Swedish peat deposits. By cross-dating Swedish bog-pine ring-width (RW) chronologies with corresponding material from North-west Germany, three Swedish RW chronologies were assigned absolute ages and yielded continuous, dated chronologies over the periods 5284-3728 BC and 2668-1108 BC. The obtained cross-match between RW chronologies from regions separated by 500-700 km is remarkably strong, which indicates that large-scale climate dynamics had a significant impact on bog-tree growth variability during the Holocene Thermal Maximum (HTM), a relatively warm and dry period generating favourable growth conditions on

peatlands over large parts of North-west Europe. Nine additional RW chronologies, each about 200 years in length, were developed from pine, oak (Quercus robur L.) and alder (Alnus glutinosa L.). Most of these RW chronologies were dated by radiocarbon (14C). An approach combining bog-tree RW, replication and mean-age data, with peat stratigraphic records was explored to provide information about local hydrology, depositional history and peatland development. Registration of growth position of individual trees allowed assessment of the

spatial dynamics of tree populations in response to hydrological changes and peatland development. Major bog-tree establishment and degeneration phases reflect changes in bog-surface wetness, often in response to climate-controlled groundwater fluctuations. Tree establishment phases coincide with stratigraphic layers of increased

peat humification locally, and periods of increasing temperatures and widespread lake-level lowering regionally in southern Sweden. When conditions become more humid at the end of the HTM, increased lateral peatland expansion was recorded. This process could be studied in detail based on trees buried in the marginal zone of a peatland. An independent test of the hypothesis that bog-tree growth variability is controlled by effective moisture was performed by comparing RW data with tree-ring carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) isotope records. Variations in the isotopic records confirm that growth depressions coincided with moister atmospheric conditions and reveal a lag of about three years in the growth response with respect to the isotopic signals, likely due to slow hydrologic response in the peatlands. This thesis demonstrates the usefulness of the South Swedish subfossil bog-tree material as a climate proxy with particular potential for decadal- to centennial-scale reconstructions of humidity fluctuations. It also demonstrates that subfossil bog-trees in combination with peat

stratigraphy can be used for detailed reconstructions of peatland development and local groundwater variability, which are also highly relevant in a long-term regional palaeoclimatic context.

Disputation

2013-03-22
13:15
Pangea, Geocentrum II, Sölvegatan 12, Lund
  • Bernd Kromer (Dr)

Keywords

  • Geology
  • The Holocene.
  • Peatland development
  • Scots pine
  • Palaeoclimatology
  • Dendrochronology
  • Subfossil trees
  • Raised bog
  • Palaeohydrology

Other

Published
  • Dan Hammarlund
  • Hans Linderson
  • Mats Rundgren
  • ISSN: 0281-3033