Paleoecology of Nothofagus forests of Southwestern Patagonia during the Holocene

La influencia de los cambios climáticos a diferentes escalas temporales ha multiplicado las oportunidades de diversificación de las especies. En este contexto, las reconstrucciones ambientales de los últimos 20 000 años son importantes para el entendimiento de la dinámica de los sistemas naturales. La Paleoecología representa una disciplina poderosa para explorar la relación entre la biodiversidad y los cambios ambientales en diferentes escalas temporales. Las reconstrucciones del pasado se tornan más objetivas si se considera el mayor número de indicadores que sea posible. Los macrofósiles vegetales tienen características que complementan el análisis polínico, añadiendo nuevas dimensiones cuando se estudian en conjunto. El registro de macrofósiles acredita la llegada y la colonización local de los taxones durante el Holoceno, mientras que el registro de polen proporciona información a nivel regional. Esta información es valiosa en la reconstrucción de la vegetación local y en la determinación de los cambios en el límite de los bosques, los cuales se encuentran bajo control climático. Además, en Patagonia los cambios ambientales y de vegetación postglaciales han sido en gran medida gobernados por los cambios en la posición e intensidad de los vientos del oeste (westerlies). Esto se ve reflejado en la distribución de las unidades de vegetación. Por lo tanto, con el objetivo de reconstruir las comunidades vegetales del pasado del sudoeste de Patagonia, e investigar su desarrollo tras el retroceso de los glaciares, se analizó el contenido polínico y de macrofósiles vegetales de secuencias de turberas de la cuenca del Lago Argentino, Santa Cruz. Esta integración permitió realizar una reconstrucción local y regional de los cambios en la vegetación y el régimen de precipitaciones para los últimos ca 13 000 años cal AP. Se reconstruyeron los cambios en la vegetación post-glacial, con énfasis en la expansión de Nothofagus, para inferir variaciones pasadas de los westerlies en Patagonia Sur. Los registros polínicos y de macrofósiles vegetales al este de los Andes muestran cambios similares durante el Holoceno Temprano y Medio. Las etapas tempranas, posteriores a la máxima extensión de los glaciares, se caracterizaron por presentar elementos herbáceos y arbustivos en los sitios del sudoeste de Santa Cruz, en respuesta a un incremento de la temperatura y humedad. Durante el Holoceno Medio comienza la expansión de Nothofagus a partir de poblaciones relictuales. Las poblaciones de Nothofagus habrían estado reducidas a parches en zonas protegidas al oeste de Patagonia. La aparición de Nothofagus en la Península Avellaneda confirma la hipótesis de múltiples refugios durante el último máximo glacial en el Sur de Patagonia. A partir de estos parches y con el aumento de las precipitaciones y de la temperatura comenzaron los primeros estadios de expansión. A partir del análisis conjunto de polen y de macrofósiles vegetales, podemos inferir westerlies progresivamente más intensos al comienzo del Holoceno Medio, así como también a los 7000-4500 años cal AP, provocando mayor precipitación en la zona de los Andes. Esta condición cambia durante el comienzo del Holoceno Tardío, donde la intensidad de los westerlies disminuye hacia los 2000 años cal AP. Los últimos siglos se caracterizaron por presentar una gran variabilidad en los patrones de paleovegetación y climática. Los resultados obtenidos en la presente tesis ilustran la importancia del uso del análisis de macrofósiles vegetales para comparar con los conjuntos polínicos fósiles, y así responder preguntas en relación a la evolución del medio ambiente durante el Cuaternario tardío en América del Sur.The influence of climate change on different time scales has increased the opportunities for diversification of species. Environmental reconstructions of the last 20 000 years are important for understanding the dynamics of natural systems. Paleoecology represents a powerful discipline to explore the relationship between diversity and environmental changes on different time scales. Reconstructions of the past become more objective when the largest number of possible indicators is used. Plant macrofossil has features that complement pollen analysis, adding new dimensions when studied in conjunction. Plant macrofossil credited the arrival and local colonization of taxa during the Holocene, while the pollen record provides information at regional level. This information is valuable in the reconstruction of local vegetation and the determination of changes in the tree line, which are under climate control. In addition, Patagonia environmental and postglacial vegetation changes have been largely governed by changes in the position and intensity of westerly winds (westerlies). This is reflected in the distribution of vegetation units. Therefore, in order to reconstruct the plant communities of the past of southwestern Patagonia, and investigate its development after the glacial retreat, pollen and plant macrofossil was analyzed, from peat sequences of Lago Argentino area, Santa Cruz. This integration allowed a local and regional reconstruction of vegetation and precipitation changes for the last ca 13 000 cal yr BP. Changes in post-glacial vegetation was reconstructed, with emphasis on Nothofagus expansion, to infer past changes in the westerlies. Pollen and plant macrofossil records from the eastern side of the Andes show similar trend during the early and mid-Holocene. After the maximum extent of glaciers the vegetation were characterized by herbaceous and shrubby elements, in response to an increase in temperature and moisture. During the Mid Holocene Nothofagus spread from relict populations, which would have been reduced to patches in west areas of Patagonia. The presence of Nothofagus in Peninsula Avellaneda confirms the hypothesis of multiple glacial refugia during the last glacial maximum in southern Patagonia. From these patches, and with increasing precipitation and temperature, began the early stages of expansion. The pollen and plant macrofossil analysis allowed us to infer that westerlies was more intense at the beginning of the Mid Holocene, as well as from ca 7000 to 4500 cal yr BP, producing more precipitation in Andes areas. This condition changes during the beginning of the Late Holocene, where the intensity of the westerlies decreases towards the 2000 cal yr BP. The last centuries were characterized by a great variability in palaeovegetation patterns and climate. The results obtained in this thesis illustrate the importance of using plant macrofossil analysis to compare with pollen fossil assemblages, and thus reconstruct the environment during the late Quaternary in South America.Fil: Echeverria, Marcos Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Administración de Parques Nacionales; Argentin