Modern vegetation proxies reflect Palaeogene and Neogene vegetation evolution and climate change in Europe, Turkey, and Armenia
Plain Language Abstract
Fossil plant assemblages (accumulations of isolated leaves, pollen or fruits and seeds) are difficult to interpret in terms of the former vegetation they represent. Such an understanding is important because vegetation characterizes almost all terrestrial ecosystems. Recently two mathematical tools, Drudges 1 and 2 were introduced to help interpret the fossil record regarding vegetation. These tools mathematically assess modern vegetation as possible near analogues (proxies) for the fossil record. They calculate the similarities using three approaches: the Integrated Plant Record (IPR) vegetation analysis, which is based on leaf physiognomy and the autecology of taxa (IPR Similarity), the Taxonomic Similarity at the genus level (TS), and the mixture of both. The reference dataset of modern vegetation currently comprises the vegetation of Europe, the Caucasus, Mongolia, China, and Japan.
We have applied Drudges 1 and 2, to 54 fossil plant assemblages from Europe, Turkey, and Armenia covering the early Eocene to Pleistocene (approximately 55 to 1 million years ago) to determine modern vegetation proxies. Our results, i.e., the modern proxies for the fossil assemblages, reflect the overall vegetation evolution and climate change from the Eocene to the Pleistocene. They also signal key climate oscillations such as the Early Eocene Climate Optimum, the Early Oligocene Cooling, the Middle Miocene Climatic Optimum, the Middle Miocene Transition, and the climate deterioriation prior to the Quaternary Ice Age. Our results further confirm how East Asian and European vegetation have diverged. In the Eocene to early Oligocene (app. 55-32 million years ago) the IPR Similarity and TS results indicate a consistently close relationship between the fossil European forests and the modern broad-leaved evergreen forests of SE Asia but from the early Miocene onwards the IPR Similarity points increasingly towards distinct European vegetation, while TS indicates a continuing East Asian relationship. In the TS, affinities to European modern vegetation increase only for the Central European Plio-/Pleistocene plant record.
Broad-leaved evergreen to broad-leaved deciduous forest types under a humid warm-temperate climate are the most common proxies for the Miocene of Europe. In contrast, for the late early to early middle Miocene and the Mediterranean and Armenian Mio-/Pliocene, the proxies indicate forests which develop today in Europe under drier climate or climate with stronger seasonality in precipitation. These results imply that the humidity and temperature regimes have changed continuously during these periods.
Our results can help model future scenarios. They also improve our understanding of how much climate change may affect the vegetation and more broadly ecosystems as a whole.
Resumen en Español
Proxies usando vegetación moderna reflejan la evolución de la vegetación del Paleógeno y el Neógeno y el cambio climático en Europa, Turquía y Armenia.
Recientemente, se introdujeron dos herramientas, Drudge 1 y 2, para evaluar más fácilmente los proxies de la vegetación moderna para el registro fósil. Se basan en tres similitudes: la similitud del Registro Integrado de Plantas (IPR) que evalúa la similitud entre los conjuntos fósiles y la vegetación moderna en función de la proporción de los principales componentes de las angiospermas zonales; la similitud taxonómica (TS) que refleja la similitud basada en la coincidencia de géneros entre el registro fósil y la vegetación moderna; y la combinación de ambas similitudes (Results Mix). En este artículo, aplicamos Drudge 1 y 2 a 54 conjuntos de plantas fósiles de Europa, Turquía y Armenia que cubren el período de tiempo desde el Eoceno temprano hasta el Pleistoceno. Para cada conjunto de plantas fósiles, los Drudges derivan un conjunto de 25 proxies (unidades de vegetación modernas), lo que refleja su fisonomía y composición florística. Los resultados de todos los conjuntos de plantas fósiles muestran la evolución general de la vegetación y el cambio climático en Europa, Turquía y Armenia, lo que proporciona una visión más profunda de las relaciones del registro fósil con la vegetación asiática y europea moderna. Este estudio se esfuerza por proporcionar una mejor comprensión de la evolución de la vegetación del Paleógeno / Neógeno en Europa y Asia más allá de la comunidad de especialistas. Nuestros resultados pueden ayudar a modelar escenarios futuros. También mejoran nuestra comprensión de cómo el cambio climático puede afectar la vegetación y, en general, los ecosistemas en su conjunto.
Palabras clave: vegetación; clima; evolución; Paleógeno; Neógeno; Eurasia
Traducción: Francesco Gascó (Grupo de Biología Evolutiva, UNED y Sociedad Española de Paleontología)
Résumé en Français
In progress
Translator: Antoine Souron
Deutsche Zusammenfassung
Rezente Vegetationsproxies (Vegetationseinheiten) spiegeln die Evolution der Vegetation und den Klimawandel in Europa, der Türkei und Armenien während des Paläo- und Neogens wider
Drudges 1 und 2 sind zwei neue Instrumente, um ähnliche heute lebende Vegetationseinheiten (vegetation proxies) für fossile Floren zu identifizieren. Drudges 1 und 2 basieren auf drei Ähnlichkeiten: die Integrated Plant Record (IPR) Similarity ist die Ähnlichkeit der prozentualen Anteile wesentlicher zonaler Angiospermenkomponenten; die Taxonomic Similarity (TS) gibt den Grad der Übereinstimmung der Pflanzengattungen zwischen einer fossilen Flora und einer rezenten Vegetationseinheit wider; und Results Mix stellt die Kombination von IPR Similarity und TS dar.
Die Drudges wurden an 54 eozänen bis pleistozänen Floren Europas, der Türkei und Armeniens angewandt und dadurch für jede fossile Flora ein Set der 25 blattphysiognomisch und taxonomisch ähnlichsten modernen Vegetationseinheiten ermittelt.
Die Ergebnisse spiegeln die generelle Evolution der Vegetation und damit den Klimawandel in Europa, der Türkei und Armenien wider und geben tieferen Einblick in die Beziehungen der fossilen Floren zur Vegetation in Asien und Europa heute.
Unsere Studie dient einem besseren Verständnis der paläogenen/neogenen Vegetationsentwicklung in Europa und Asien über den Kreis der Spezialisten hinaus und der Modellierung von Zukunftsszenarien. Die Ergebnisse unterstützen darüberhinaus das Verständnis, welche Auswirkungen Klimawandel auf die Vegetation und in weiterem Kontext auf Ökosysteme hat.
Schlüsselwörter: Vegetation, Klima, Evolution, Paläogen, Neogen Eurasien
Translator: Eva Gebauer
Arabic
Translator: Ashraf M.T. Elewa
Polski
Współczesne wskaźniki roślinności odzwierciedlają ewolucję roślinności paleogenu i neogenu oraz zmiany klimatyczne w Europie, Turcji i Armenii
W celu łatwiejszej oceny współczesnych wskaźników roślinnych na potrzeby zapisu kopalnego niedawno wprowadzono dwa narzędzia, Drudge 1 i 2. Opierają się one na trzech podobieństwach: Zintegrowany zapis roślin (IPR) - oceniający podobieństwo między zbiorowiskami kopalnymi a współczesną roślinnością na podstawie udziału głównych składników strefowych okrytozalążkowych; podobieństwo taksonomiczne (TS) oparte na zbieżności rodzajów w zapisie kopalnym i współczesnej roślinności; oraz połączenie obu podobieństw (mieszanka wyników). W tym artykule stosujemy Drudge 1 i 2 do 54 zbiorowisk roślin kopalnych z Europy, Turcji i Armenii, obejmujących okres od wczesnego eocenu do plejstocenu. Dla każdego zespołu roślin kopalnych, Drudges uzyskują zestaw 25 odpowiedników (współczesnych jednostek roślinności), odzwierciedlających ich fizjonomię i skład florystyczny. Wyniki dla wszystkich zbiorowisk roślin kopalnych obejmują ogólną ewolucję roślinności i zmiany klimatu w Europie, Turcji i Armenii, zapewniając głębszy wgląd w związki zapisu kopalnego z nowoczesną roślinnością azjatycką i europejską. Niniejsze badania mają na celu pogłębienie wiedzy o ewolucji roślinności paleogenu/neogenu w Europie i Azji poza społecznością specjalistów. Nasze wyniki mogą pomóc w modelowaniu przyszłych scenariuszy. Pozwalają również lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmiany klimatu mogą wpływać na roślinność i szerzej na ekosystemy jako całość.
Słowa kluczowe: roślinność; klimat; ewolucja; Paleogen; Neogen; Eurazja
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
Современные прокси растительности отражают эволюцию палеогеновой и неогеновой растительности и изменение климата в Европе, Турции и Армении
Недавно были представлены два инструмента, Drudge 1 и 2, чтобы упростить оценку современной растительности на основании палеонтологической летописи. Они основаны на трех общих чертах: сходство интегрированной регистрации растений (IPR), оценивающее сходство между ископаемыми и современными комплексами растительности на основе соотношения основных зональных компонентов покрытосеменных; таксономическое сходство (TS), основанное на совпадении родов в палеонтологической летописи и современной растительности; и сочетание обоих сходств (Mix Results). В этой статье мы применяем Drudge 1 и 2 к 54 сообществам ископаемых растений из Европы, Турции и Армении, охватывающих временной промежуток от раннего эоцена до плейстоцена. Для каждого сообщества ископаемых растений Drudge получают набор из 25 прокси (современных единиц растительности), отражающих его физиономию и флористический состав. Результаты для всех сообществ показывают общую эволюцию растительности и изменения климата в Европе, Турции и Армении, обеспечивая более глубокое понимание взаимосвязи палеонтологической летописи с современной азиатской и европейской растительностью. Это исследование направлено на улучшение понимания эволюции палеогеновой/неогеновой растительности в Европе и Азии за пределами сообщества специалистов. Наши результаты могут помочь в моделировании будущих сценариев. Они также улучшают наше понимание того, как изменение климата может повлиять на растительность и экосистемы в целом.
Ключевые слова: растительность; климат; эволюция; палеоген; неоген; Евразия.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Ukrainian
Сучасні проксі рослинності відображають еволюцію палеогенової і неогенової рослинності і зміни клімату в Європі, Туреччині і Вірменії
Нещодавно були представлені два інструменти, Drudge 1 і 2, щоб спростити оцінку сучасної рослинності на підставі палеонтологічного літопису. Вони засновані на трьох загальних рисах: схожість інтегрованої реєстрації рослин (IPR), що оцінює схожість між викопними і сучасними комплексами рослинності на основі співвідношення основних зональних компонентів покритонасінних; таксономічна схожість (TS), заснована на збігу родів у палеонтологічному літописі і в складі сучасної рослинності; і поєднання обох подібностей (Mix Results). У цій статті ми застосовуємо Drudge 1 і 2 до 54 угруповань викопних рослин з Європи, Туреччини та Вірменії, що охоплюють часовий проміжок від раннього еоцену до плейстоцену. Для кожного угруповання викопних рослин Drudge отримують набір з 25 проксі (сучасних одиниць рослинності), що відображають його фізіономію і флористичний склад. Результати для всіх угруповань показують загальну еволюцію рослинності і зміни клімату в Європі, Туреччині і Вірменії, забезпечуючи більш глибоке розуміння взаємозв'язку палеонтологічного літопису з сучасною азіатською та європейською рослинністю. Це дослідження спрямоване на поліпшення розуміння еволюції палеогенової/неогенової рослинності в Європі і Азії за межами спільноти фахівців. Наші результати можуть допомогти в моделюванні майбутніх сценаріїв. Вони також покращують наше розуміння того, як зміни клімату можуть вплинути на рослинність і екосистеми в цілому.
Ключові слова: рослинність; клімат; еволюція; палеоген; неоген; Євразія.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Chinese
现代植被代理反映欧洲, 土耳其和亚美尼亚的古近纪和新近纪植被演变和气候变化
近期本文作者介绍的两种工具, Drudge 1和Drudge 2, 更易于评估现代植被气候代理适应于化石记录可行性。它们基于三个相似性：综合植物记录 (IPR) 相似性, 根据主要植物带的被子植物成分比例评估化石组合与现代植被之间的相似性；分类相似性 (TS) 反映基于化石记录和现代植被中属的重合的相似性; 以及两种相似性的组合 (结果混合)。我们将Drudge 1和2应用于来自欧洲, 土耳其和亚美尼亚的54个化石植物组合, 时间跨度从早始新世到更新世。对于每个化石植物组合，该方法产生一组25个代理 (现代植被单位), 反映了它的叶相和植物组成。所有化石植物组合的结果都反映了欧洲，土耳其和亚美尼亚的整体植被演化和气候变化，使我们能够更深入地了解化石记录与现代亚洲和欧洲植被之间的关系。这项研究旨在为专家以外的人们对欧洲和亚洲古近纪/新近纪植被演化有更好的理解。我们的结果不但可以帮助对未来的情境进行建模, 还可以增进我们更好地理解气候变化如何影响植被乃至整个生态系统。
关键词: 植被; 气候; 演化; 古近纪; 新近纪; 欧亚大陆
Translator: Hongshan Wang
