Interactions végétation‑climat au cours des derniers 425.000 ans en Europe occidentale. Le message du pollen des archives marines

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Le pollen des séquences marines de la marge ouest européenne s’est avéré un outil particulièrement performant pour reconstituer avec précision l’impact des changements climatiques à l’échelle orbitale et celle millénaire, événements d’Heinrich et oscillations de Dangaard-Oeschger (DO), sur la biosphère continentale au cours des derniers 140.000 ans. La corrélation directe entre pollen, indicateurs climatiques marins et de glace issus de ces séquences permet de démontrer le synchronisme entre changements de températures des eaux de surface des latitudes moyennes de l’Atlantique Nord oriental et réponse de la végétation de la Péninsule Ibérique. Il existe donc pour des périodes de forçage courtes un équilibre dynamique entre végétation et climat. Ce travail montre également que l’impact des oscillations de D-O en Europe a été spatialement variable. Les environnements du sud de la Péninsule Ibérique, alternant entre paysages semi-désertiques (stades de D‑O) et forêts ouvertes méditerranéennes (interstades de D-O), ont été particulièrement affectés par cette variabilité tandis que plus au nord la réponse de la forêt tempérée à été estompée. En effet, au moment des réchauffements de D-O la forêt de pin se développe dans cette région. Par ailleurs, un déphasage entre les variations du volume de glace dans l’hémisphère nord et les changements du couvert forestier dans le sud-ouest de l’Europe a été mis en évidence au cours du sous-stade isotopique marin 5e (MIS 5e). C’est ainsi que le volume minimal de glace est atteint à 128 ka, 2.000 ans avant l’expansion majeure de la forêt tempérée qui marque le début de l’Eémien à 126 ka ; le développement substantiel de calottes polaires se produit à 115 ka tandis que la forêt perdure en Ibérie jusqu’à 110 ka. La succession forestière détectée au cours du dernier interglaciaire à différentes latitudes montre que l’Eémien de la Péninsule Ibérique a duré 16.000 ans, soit 5000 ans de plus que l’Eémien des régions septentrionales au-dessus de 50oN (11.000 ans). Cette étude suggère également un premier déplacement vers le sud de la ligne de la forêt boréale entre 122 ka et 120 ka qui impliquerait une expansion de la toundra. Ce déplacement de ceintures de végétation précède la croissance substantielle des calottes polaires. Ces données sont compatibles avec les simulations transitoires qui considèrent le remplacement de la taïga par la toundra, doublant l’albédo, comme un mécanisme majeur pour l’entrée en glaciation. Ce mécanisme semble avoir joué aussi un rôle majeur pour initier l’accumulation de glace pendant la première partie du stade isotopique 11 (MIS 11.3), un long interglaciaire daté à 425 ka et qui a duré ~30.000 ans, caractérisé par des variations d’insolation estivales plus faibles que celles du stade isotopique marin 5 (MIS 5) et semblables à celles de l’interglaciaire actuel. Enfin, une variabilité climatique millénaire au cours des derniers 3.000 ans a été identifiée dans le nord ouest de la Péninsule Ibérique par le calcul des flux polliniques dans une séquence estuarienne de la Ria de Vigo (Galice).

Pollen from marine archives off western Iberia has been proved to be a particularly useful tool for precise reconstruction of the impact of climatic changes at orbital and millennial time scales, Heinrich events and Dansgaard-Oeschger (D-O) oscillations, on the continental biosphere over the last 140,000 years. The direct correlation between pollen, marine climatic and ice volume proxies from these sequences allows us to demonstrate the synchronicity between sea surface temperature changes in the mid-latitudes of the north-eastern Atlantic Ocean and the vegetation response of Iberia. There is, therefore, a dynamic equilibrium between vegetation and climate for short periods of forcing. This work also shows that the impact of the D-O oscillations in Europe was spatially variable. Southern Iberian ecosystems, alternating between semi-desert landscapes (D-O stadials) and open Mediterranean forest (D-O interstadials) were particularly affected by this millennial-scale climatic variability while in northernmost regions the response of the temperate forest was almost muted. Hence, pine forest developed following the D-O warming oscillations. In addition, a time-lag between ice volume variations in the northern hemisphere and forest cover changes in south-western Europe has been recorded during marine isotopic stage 5e (MIS 5e). The ice volume minimum is reached at 128 ka, 2,000 years earlier than the main forest expansion defining the onset of the Eemian at 126 ka; the substantial growth of the ice caps occurred at 115 ka while the forest survived in Iberia up to 110 ka. The forest succession detected at different latitudes during the last interglacial shows that the Iberian Eemian lasted 16,000 years and, therefore, 5,000 years more than the Eemian in northernmost regions above 50oN (11,000 years). This study also suggests a first southward displacement of the Boreal tree-line between 122 ka and 120 ka which would imply tundra expansion. This displacement of the vegetation belts precedes the substantial development of the ice caps. These data are compatible with transient simulations which consider the replacement of taiga by tundra, increasing albedo by a factor of two, as a major mechanism for glacial inception. This mechanism also seems to play a major role in the initiation of ice accumulation during the first part of marine isotopic stage 11 (MIS 11.3), a 30,000 year-long interglacial beginning at ~425 ka, characterised by weaker variations in summer insolation than those of MIS 5 and close to those of the present interglacial. Finally, a millennial-scale climatic variability over the last 3,000 years has been identified in north western Iberia by the pollen influx variations detected in an estuarine sequence from Ria de Vigo (Galicia).