Three phases of vegetation development during the Younger Dryas at Żabieniec mire, central Poland
DOI:
https://doi.org/10.26485/AGL/2022/112/1Keywords:
Younger Dryas, Żabieniec mire, phases of vegetation changes, pollen analysisAbstract
The Żabieniec mire is located in central Poland on the Łódź Highlands. Paleogeographical and paleoecological research have been being conducted there from a few decades. Organic sediments accumulated during the Eemian Interglacial, Vistulian Glaciation and Holocene reveal a continuous and detailed record of vegetation succession and environmental changes during these periods. Initially, a lake existed there and gyttja constitutes the sediment of the lower part of investigated core. Nowadays, there is still a small area of open water surrounded by mire. The high thickness of organic sediments, which is exceptional for old-glacial areas, enabled palaeoecological analyses and a detailed description of environmental history during the Late Glacial and Holocene. This article presents the pollen analysis record of vegetation development during the Younger Dryas, the last cold period of the Late Glacial. The chronology is based on radiocarbon dating made at the Gliwice Radiocarbon Laboratory of the Silesian University of Technology (Petera-Zganiacz et al. 2022).
The course and proportions of dominating taxa and important “cold” species allowed for the division of the diagram into three phases. The first one lasted ca 900 years (50 cm of sediments) and shows a cooling, the development of cold-demanding plant communities, deforestation and an increase in trophy. The cooling of the climate was revealed in higher curves of Juniperus, Poaceae and Artemisia. The presence of pollen grains of light-demanding Hippophaë proved deforestation and dominance of open plant communities. Apart from aforementioned Artemisia, there grew steppe plants like Ephedra distachya and E. fragilis, Helianthemum and some herbs of identified: Chenopodiaceae, Anthemis type, Cichorioidae. Dwarf shrubs developed in wet habitats, namely Betula nana type and Salix polaris type. Dryas octopetala appeared on soil patches rich in calcium carbonate.
The second phase lasted not longer than 230 years (50 cm of sediments) and shows preservation of cold-demanding vegetation and high trophy of the lake. This is the phase of stable ex-istence of cold-demanding species. A cold steppe dominated by Poaceae and Artemisia was enriched by many herbal plants represented in pollen types: Gypsophila repens type, Rumex acetosella, Bupleurum, Senecio type, Anthemis type, Cichorioidae. Thalictrum, Valeriana officinalis, Solanum dulcamara, Rumex acetosa developed next to dwarf shrubs of Betula nana and Salix. Exclusively in this phase, there appeared pollen type of Saxifraga hieraciifolia, a plant of calcareous habitats in subarctic regions and high moun-tains. At the same time, Juniperus and steppe elements (Helianthemum, Ephedra) decreased. High curves of Pediastrum and disappearance of spores of Isoëtes revealed high trophy of the lake during this phase.
The third phase lasted ca 120 years (30 cm) and shows a decrease in cold- and light-demanding tundra and steppe taxa. There were only single pollen grains of Betula nana, Salix polaris type, Dryas octopetala. Meanwhile, Ephedra, Helianthemum and Gypsophila repens type disappeared. Trophy was clearly decreasing. Significant changes in trophy are suggested mainly based on the presence of Isoëtes, a plant of a very nutrient-poor water.
The main changes in trophy are revealed mainly by high curve of oligotrophic Isoëtes found at the end of Allerød and then at the end of the Younger Dryas, while a phase of high tro-phy is marked by growing curves of some varieties of Pediastrum boryanum.
Pollen analyses of some sites in Poland suggest that vegetation succession driven by macro-climatic features is significantly modified by local factors such as geomorphology, topography and physico-chemical properties of the ground/ habitat. Periods of cooling and warming at the be-ginning and end of the Younger Dryas have previously been defined in detail for the laminated sediments of Lake Gościąż. Microfacies, isotops and other paleoclimatic analyses done for that site indicated that the decrease in temperature at the beginning of the Younger Dryas and its in-crease at the end lasted, respectively, 180 and 70 years. They are shorter periods than phases of vegetation changes, because the reac-tion of plants and ecosystems development takes more time. Most Younger Dryas pollen diagrams in Poland can be divided into two parts. The first, older one reveals the development of tundra and cold steppe vegetation as a result of the climate cooling. The second shows the disappearance of cold-demanding species and tundra vegetation and the development of plants of warmer climate such as Typha latyfolia and Filipendula. Such a division can be found on diagrams from the Witów, Gościąż, Kaniewo, Łukie sites. Some pollen records, however, show stable curves during the entire Younger Dryas (Perespilno, Imiołki).
References
Balwierz Z. 2010. Analiza pyłkowa osadów torfowiska Żabieniec. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 179-188.
Berglund B.E., Ralska-Jasiewiczowa M. 1986. Pollen analysis. W: B.E. Berglund (red.) Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. John Wiley and Sons, Chichester: 455-484.
Beug H.J. 2004. Leitfaden der Pollenbestimmung für Mitteleuropa und angrenzen de Gebiete. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München.
Cieślak P. 2000. Struktura przestrzenna roślinności torfowiska Żabieniec koło Brzezin. Acta Univ. Lodz. Folia Botanica 14:125-145.
Forysiak J., Twardy J. 2010. Budowa geologiczna i paleogeografia torfowiska Żabieniec i jego otoczenia. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań: 17-42.
Goslar T., Bałaga K., Arnold M., Tisnerat N., Starnawska E., Kuźniarski M., Chróst L., Walanus A., Więckowski K. 1999. Climate-related variations in the composition of the Late Glacial and Early Holocene sediments of Lake Perespilno (eastern Poland). Quaternary Science Reviews 18: 899-911.
Huntley B., Birks H.J.B. 1983. An atlas of past and present pollen maps for Europe: 0–13 000 years ago. Cambridge University Press.
Kittel P., Sygulski M. 2010. Ślady osadnictwa pradziejowego i historycznego w otoczeniu torfowiska Żabieniec. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paeoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wyd. Nauk., Poznań: 97-112.
Komarek J., Jankovska V. 2001. Review of the Green Algal Genus Pediastrum; Implication for Pollen-analytical Research. Bibliotheca Phycologica 108: 1-127.
Kondracki J. 1994. Geografia Polski. Mezoregiony fizycznogeograficzne. PWN, Warszawa.
Makohonienko M., Latałowa M., Milecka K., Okuniewska-Nowaczyk I., Nalepka D. 2004. Artemisia L. W: M. Ralska-Jasiewiczowa, M. Latałowa, K. Wasylikowa, K. Tobolski, E. Madeyska, H.E. Wright Jr., C. Turner (red.) Late Glacial and Holocene history of vegetation in Poland based on isopollen maps. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków: 253-261.
Matuszkiewicz W. 2001. Przewodnik do oznaczania zbiorowisk roślinnych Polski. PWN, Warszawa.
Miotk-Szpiganowicz G., Tobolski K., Zachowicz J., Nalepka D. 2004. Filipendula Mill. – Filipendula. W: M. Ralska-Jasiewiczowa, M. Latałowa, K. Wasylikowa, K. Tobolski, E. Madeyska, H.E. Wright Jr., C. Turner (red.) Late Glacial and Holocene history of vegetation in Poland based on isopollen maps. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków: 297-303.
Mirosław-Grabowska J., Obremska M., Zawisza E., Stańczak J., Słowiński M., Mulczyk A. 2020. Biological and geochemical indicators of climatic oscillations during the Last Glacial Termination, the Kaniewo palaeolake (Central Poland). Ecological Indicators 114, 106301.
Müller D., Tjallingii R., Płóciennik M., Luoto T.P., Kotrys B., Plessen., Ramisch A., Schwab M.J., Błaszkiewicz M., Słowiński M., Brauer A. 2021. New insights into lake responses to rapid climate change: the Younger Dryas in Lake Gościąż, central Poland. Boreas 50: 535-555.
Nowacki K. 1993. Objaśnienia do Szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1:50 000. Arkusz Łyszkowice (592). PIG, Warszawa.
Okuniewska-Nowaczyk I., Makohonienko M., Latałowa M., Milecka K., Krupiński K.M., Nalepka D. 2004. Juniperus communis L. – Juniper. W: M. Ralska-Jasiewiczowa, M. Latałowa, K. Wasylikowa, K. Tobolski, E. Madeyska, H.E. Wright Jr., C. Turner (red.) Late Glacial and Holocene history of vegetation in Poland based on isopollen maps. W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences, Kraków: 125-133.
Pawłowski D., Kowalewski G., Milecka K., Płóciennik M., Woszczyk M., Zieliński T., Okupny D., Włodarski W., Forysiak J. 2015a. A reconstruction of the palaeohydrological conditions of a floodplain: a multi-proxy study from the Grabia River valley mire, central Poland. Boreas 44: 543-562.
Pawłowski D., Płóciennik M., Brooks S.J., Luoto T.P., Milecka K., Nevalainen L., Peyron O., Self A., Zieliński T. 2015b. A multi-proxy study of Younger Dryas and Early Holocene climaticconditions from the Grabia River paleooxbow lake (central Poland). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 438: 34-50.
Petera-Zganiacz J., Dzieduszyńska D., Milecka K., Okupny D., Słowiński M., Michczyńska D.J., Forysiak J., Twardy J. 2022. Climate and abiotic landscape controls of Younger Dryas environmental variability based on a terrestrial archive (the Żabieniec mire, Central Poland). Catena 219, doi.org/10.1016/j.catena.2022.106611
Ralska-Jasiewiczowa M., Demske D., Van Geel B. 1998. Late-Glacial vegetation history recorded in the Lake Gościąż sediments. W: M. Ralska-Jasiewiczowa, T. Goslar, T. Madeyska, L. Starkel (red.) Lake Gościąż, Central Poland. Instytut Botaniki W. Szafera, Kraków: 128-143.
Ralska-Jasiewiczowa M., Goslar T., Różański K., Wacnik A., Czernik J., Chróst L. 2003. Very fast environmental changes at the Pleistocene/Holocene boundary, recorded in laminated sediments of Lake Gościąż, Poland. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 193: 225-247.
Sobkowiak-Tabaka I., Milecka K., Kubiak-Martens L., Pawłowski D., Kurzawska A., Janczak-Kostecka B., Kostecki R., Hildebrandt-Radke I., Apolinarska K., Goslar T. 2022. Persistent place at Lubrza – a small paradise of hunter-gatherers? Multi-disciplinary studies of Late Palaeolithic environment and human activity in the Łagów Lake District (Western Poland). Vegetation History and Archeobotany 31 (5): 447-465.
Sugita S., Gaillard M.J., Broström A. 1999. Landscape openness and pollen records: a simulation approach. The Holocene 9 (4): 409-421.
Szmeja J. 2001a. Isoëtes lacustris L. Poryblin jeziorny. W: R. Kaźmierczakowa, K. Zarzycki (red.) Polska Czerwona Księga Roślin. PAN, Kraków: 34-36.
Szmeja J. 2001b. Isoëtes echinospora Durieu Poryblin kolczasty. W: R. Kaźmierczakowa, K. Zarzycki (red.) Polska Czerwona Księga Roślin. PAN, Kraków: 36-37.
Szmeja J. 2002. Teoretyczne i metodologiczne założenia do klasyfikacji ekosystemów jeziornych w północnej części Borów Tucholskich. W: J. Banaszak, K. Tobolski (red.) Park Narodowy Bory Tucholskie na tle projektowanego rezerwatu biosfery. Park Narodowy Bory Tucholskie, Homini, Charzykowy: 151-164.
Szweykowska A., Szweykowski J. 1992. Botanika. PWN, Warszawa.
Tobolski K. 2003a. Torfowiska na przykładzie Ziemi Świeckiej. Wyd. Towarzystwo Przyjaciół Dolnej Wisły, Świecie.
Tobolski K. 2003b. Predyspozycje kontynentalne Niziny Wielkopolsko-Kujawskiej widziane przez Zygmunta Czubińskiego. W: J. Banaszak (red.) Stepowienie Wielkopolski – pół wieku później. Wyd. Akademii Bydgoskiej im. Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz: 43-56.
Tobolski K., Głuszak A., Litt T. 1998. Analiza pyłkowa. W: K. Tobolski (red.) Paleoekologiczne studium późnoglacjalnych osadów Jeziora Lednica w Imiołkach (Lednicki Park Krajobrazowy). Biblioteka Studiów Lednickich IV, Homini, Bydgoszcz: 33-42.
Tołoczko W., Twardy J. 2010. Gleby w otoczeniu torfowiska Żabieniec. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleokologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 89-93.
Twardy J. 2010. Położenie i ogólna charakterystyka torfowiska Żabieniec. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleokologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 11-16.
Twardy J., Żurek S., Forysiak J. (red.) 2010. Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań.
Von Wahl P. G., Puls K.E. 1989. The emission of mugwort pollen and its flight in the air. Aerobiologia 5: 55-63.
Walisch M., Ziułkiewicz M. 2010. Warunki hydrologiczne torfowiska Żabieniec. W: J. Twardy, S. Żurek, J. Forysiak (red.) Torfowisko Żabieniec warunki naturalne, rozwój i zapis zmian paleoekologicznych w jego osadach. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 43-48.
Wasylikowa K. 1964. Roślinność i klimat późnego glacjału w środkowej Polsce na podstawie badań w Witowie koło Łęczycy. Biuletyn Peryglacjalny 13: 261-383.
Woś A. 2010. Klimat Polski w drugiej połowie XX wieku. Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań.
Zając M., Zając A. 2009. Elementy geograficzne rodzimej flory Polski. Instytut Botaniki, Uniwersytet Jagielloński, Kraków.
Zarzycki K., Trzcińska-Tacik H., Różański W., Szeląg Z., Wołek J., Korzeniak U. 2002. Ekologiczne liczby wskaźnikowe roślin naczyniowych Polski. Różnorodność biologiczna Polski, vol. 2. Instytut Botaniki im. W. Szafera, PAN, Kraków.
Zawiska I., Słowiński M., Correa-Metrio A., Obremska M., Luoto T., Nevalainen L., Woszczyk M., Milecka K. 2015. The response of a shallow lake and its catchment to Late Glacial climate changes – A case study from eastern Poland. Catena 126: 1-10.

