Postglacial Environmental Conditions, Vegetation Succession and Human Impact in Latvia

Käesolevas doktoritöös analüüsitakse muutusi Baltikumi idaosa keskkonnatingimustes, taimestiku arengut ja inimmõju kogu pärastjääaegsel perioodil, so kuni ajani 14,560 kalibreeritud aastat tagasi (kal at). Selgitamaks keskkonna- ja kliimamuutuste mõju fütoplanktonile kasutati krüptomikrofossiilide (non-pollen palynomorphs) meetodit, mis on selles kontekstis täiesti uus lähenemine. Uuringu lähtematerjalina kasutati kolme Läti järve (Lielais Svētiņu, Āraiši, Trikātas) ja ühe soo (Mazais) setteprofiile. Läbilõigete kronoloogia põhineb konventsionaalsetel ja AMS 14C dateeringutel ning sfääriliste lendtuhaosakeste loendusandmetel. Dissertatsioonis esitatud kronoloogia on kalibreeritud (kal at). Kogutud materjali analüüsil ja pärastjääaja taimestiku arengu taastuletamisel kasutati mitmeid meetodeid, peamiselt õietolmu- ja mikrofossiilide analüüsi. Saadud tulemused tõendavad, et jää taandumine 14,560 kal at Läti idaosast ning 14,390 kal at Läti keskosast toimus kiiresti. Setteläbilõigetes akumuleerunud õietolmu ja surusääskede jäänustel põhinevad kliima rekonstruktsioonid kinnitavad, et ajavahemikul 14,650–12,850 kal at (GI-1) olid Lätis ja Eestis enam kui 10 °C madalamad
talvetemperatuurid, Valgevenes 8 °C madalamad, kusjuures Skandinaavia jääkilbi lähedus oli peamiseks määravaks teguriks, mis põhjustas temperatuuri põhja-lõunasuunalise erinevuse. Umbes 10,000 kal at tõusis talvetemperatuur Valgevenes sarnaseks tänapäevasega, see on 1000 aastat varem kui Lätis ja Eestis. 8200 kal at (tuntud kui 8.2 ka jahenemine) langes talvetemperatuur 2–4 °C, mille mõju keskkonnale Läti idaosas kestis ca 700 aastat ja taimestikule ca 200 aastat. Samuti mõjutas kliima jahenemine fütoplanktoni liigilist kookseisu järves ja liigid nagu Coelastrum reticulatum ja C. polychordum näivad olevat sobivad indikaatorid ka tulevikus 8.2 ka jahenemise ja/või toitainete suurenenud sissekande uuringutes. Turba suur lagunemisaste ja tänapäevasest 3 °C kõrgem aasta keskmine temperatuur Holotseeni Kliimaoptimumi ajal 8000–4000 kal at tõendab valdavalt kuiva ja sooja kliima olemasolule, mis Hilis-Holotseenis asendus jahedama ja niiskema kliimaga. Muutused kliima- ja keskkonnatingimustes Holotseeni Kliimaoptimumi ajal põhjustasid sinivetikate vohamist ja rohevetikate vähenemist ning soosisid soojalembeste puuliikide kasvu. Umbes 4000 kal at toimusid muutused kliimaja keskkonnatingimustes. Kase õietolmu osatähtsuse vähenemine väikestes ja tõus suurtes settebasseinides viitab, et viimastesse on õietolm sissekantud kaugemalt. Kuuse õietolmu vähenemine viimase 2000 aasta jooksul toetab üle kogu põhjapoolse Euroopa täheldatud kuuse leviku laiaulatuslikku vähenemist. Tulemused näitavad, et temperatuuri, niiskuse ja veetaseme muutlikkus olid peamised põhjused, mis mõjutasid lokaalse ja regionaalse taimkatte dünaamikat. Kuigi esimesed jäljed teravilja kasvatusest Lätis on teada juba Neoliitikumist, näitavad paleobotaanilised uuringud pidevat intensiivset põllundust alates AD 780 Läti keskosas ja alates AD 1200 Läti põhjaosas. Saadud uudsed andmed viitavad põhjuslikule seosele maaharimise intensiivistumise ja Läti hõivamise vahel Mõõgavendade Ordu poolt AD 1200. Näib, et varasem sugukondliku maa anastamine ei mõjutanud oluliselt põllumajanduslikku maakasutust Liivimaal (tänapäevasel Eesti ja Läti territooriumil) ning maaharimine jätkus sarnaselt eelneva noorema rauaajaga. Põllumajandusliku maakasutuse kõrgpunkt jäi aastate 1800–1900 vahele, kui ekstensiivne maaviljelus asendus intensiivse, enam tõhusama maakasutusega. Arvestades paleoandmestikku ajalist ulatust ja kasutatud metoodika paljusust paigutuvad käesoleva dissertatsiooni raames saadud tulemused laiemasse keskkonna-, kultuurilisuse- ja ajaloolisse konteksti Balti regiooni idaosas.

Abstract

This thesis evaluates and presents the postglacial environmental change, vegetation dynamics and human-induced impact in Latvia, in the eastern Baltic area, during the postglacial time over 14,560 cal BP. In addition, a novel approach of non-pollen palynomorphs was applied to explore phytoplankton responses to environmental and climatic changes. Lacustrine sediment cores from three lakes (Lake Lielais Svētiņu, Lake Āraiši, Lake Trikātas) and one peat sequence (Mazais Svētiņu Bog) were sampled in Latvia. The chronology of sediment sequences was based on conventional and AMS 14C dates and spheroidal fly ash particles. A multi-proxy approach was applied in all studies, but analyses of pollen and non-pollen palynomorphs served as the primary study methods. The results suggest relatively rapid ice retreat and establishment of ice-free ground as early as 14,560 cal BP in eastern Latvia and as early as 14,390 cal BP in central Latvia. The winter temperature was over 10 °C colder
than today in Latvia and Estonia and 8 °C colder than today in Belarus during GI-1 from 14,650 to 12,850 cal BP, and latitudinal differences as an effect of the proximity of the Scandinavian ice sheet was one of the main controlling environmental factors. Winter temperatures in southern Belarus reached modern values at 10,000 cal BP, ca. 1000 years earlier than in Latvia and Estonia, where it reached modern values at 9000 cal BP. During the 8.2 ka cold event (approximately 8200 cal BP) winter temperature decreased by 2 to 3 °C, which caused environmental disturbance for ca. 700 years and
vegetation alters for ca. 200 years in eastern Latvia. Likewise, phytoplankton demonstrated a strong reaction to the climate disruption, and species Coelastrum reticulatum and C. polychordum seem to be reliable for characterising the 8.2 ka cold event or increased nutrient episodes for non-pollen palynomorphs studies on lacustrine sediments in the future. The high peat decomposition and 3 °C above the modern temperature during the Holocene Thermal Maximum between 8000 and 4000 cal BP confirms the dominance of dry and warm environmental conditions, whereas cooler and wetter conditions were characteristic to the Late Holocene in Latvia. Climatic and environmental changes led to the dominance of cyanobacteria over chlorophyta and promoted thermophilous forest expansion during the Holocene Thermal Maximum. Shifts in climatic and environmental conditions occurred since 4000 cal BP in the Late Holocene. Lower amounts of birch at the local site suggest stronger regional pollen
influx into the regional site. The decrease of spruce after 2000 cal BP in the wider context might support a phenomenon of large-scale decline of spruce across northern Europe. The results point toward variability in air temperature, variation in humidity and water table changes as the primary influencing factors of differences on local and regional vegetation dynamics. Although the first traces of crop cultivation in Latvia are known from the Neolithic, the palaeovegetation records indicate establishment of continuous intensive agricultural practices from AD 780 in central Latvia and from AD
1200 in northern Latvia. The results reveal a causal link between intensifying land-use and the conquest of Latvia by the Order of the Sword Brothers in AD 1200. At the same time, it is likely that the crusades and conquest of former tribal lands was not accompanied by significant impacts on rural landscapes in Livonia (present-day territory of Latvia and Estonia), and the form and type of agriculture and land-use continued much as it had during the preceding Late Iron Age. The height of agricultural land-use in Latvia was reached between AD 1800 and 1900 when extensive farming shifted to intensive with more effective use of the existing land. Taking a long-term and multi-proxy approach offered by the palaeoenvironmental record, the current results of this thesis allow placing the new data in a broader environmental, cultural and historical context within the eastern Baltic region.