Botanica Pacifica. A journal of plant science and conservation 2025. Preprint
Article first published online: 12 SEP 2025 | DOI: 10.17581/bp.2025.14207
Late Pleistocene to Holocene vegetation dynamics in northern Kamchatka (northeastern Russia) inferred from pollen records
Valerii E. Pimenov 1
,
Maria M. Pevzner 2,
Timur D. Karimov 3,
Roman I. Nechushkin 2,
Anton V. Poleshchuk 2 &
Dariya M. Nekrasova 1 1 Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
2 Geological Institute RAS, Moscow, Russia
3 D-REAMS Laboratory, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel
Northern Kamchatka represents one of the most understudied regions of Beringia in paleoecological research. To reconstruct vegetation dynamics, we analyzed a peat core from Hadey mire using pollen analysis, tephrostratigraphy, and radiocarbon dating. Our results indicate peat initiation at 12.7 kyr BP, followed by a 2.5 kyr hiatus due to deposition of the Ozernovsky tephra at 12.6 kyr BP. Two pronounced decreases in peat accumulation rates correlate with warm-dry periods across the peninsula. Late Pleistocene pollen assemblages record alder shrublands and meadow-tundra vegetation indicative of cold climate. Birch forests became dominant after 4 kyr BP, whereas the establishment of dwarf pine communities occurred later, around 2 ka BP. Regional comparisons suggest a south-to-north migration pattern for birch forests whereas the expansion of dwarf pine occurred from two primary centers: the central part of the Sredinny Range and the Koryak Mountains.
Пименов В.Е., Певзнер М.М., Каримов Т.Д., Нечушкин Р.И., Полещук А.В., Некрасова Д.М. Динамика растительности северной Камчатки (северо-восток России) в позднем плейстоцене и голоцене поданным спорово-пыльцевого анализа. Северная Камчатка представляет собой один из самых малоизученных регионов Западной Берингии в контексте палеоэкологических исследований. Для реконструкции динамики растительности мы проанализировали торфяные отложения верхового болота Хадей применив методы спорово-пыльцевого анализа, тефростратиграфии и радиоуглеродного датирования. Торфонакопление началось 12,7 тыс. л.н., однако выпадение тефры Озерновского потока (12,6 тыс. л.н.) привело к перерыву торфообразования в 2,5 тыс. лет. По данным модели возраст-глубина периоды снижения скорости осадконакопления соответствовали периодам более теплого и сухого климата в голоцене. Результаты пыльцевого анализа демонстрируют доминирование сообществ ольхового стланика и тундровых ценозов в позднем плейстоцене, что свидетельствует о холодном климате. Березовые леса стали доминировать на изучаемой территории лишь 4 тыс. л.н., в то время как распространение кедрового стланика произошло позже, около 2 тыс. л.н. Сопоставление полученных данных и региональных реконструкций позволило реконструировать пути распространения березовых лесов с юга на север полуострова, в то время как кедровый стланик имел два центра расселения: центральная часть Срединного хребта и Корякское нагорье.
Keywords: vegetation reconstruction, pollen analysis, tephra, volcanos, north Kamchatka, peat sediments, Pleistocene, Holocene, реконструкция растительности, пыльцевой анализ, тефра, вулканы, северная Камчатка, торфяные отложения, плейстоцен, голоцен
References
Abraham, V., S. Hicks, H. Svobodová-Svitavská, E. Bozilova, S. Panajiotidis, M. Filipova-Marinova, C.E. Jensen, S. Tonkov, I.A. Pidek, ... & T. Giesecke 2021. Patterns in recent and Holocene pollen accumulation rates across Europe - the Pollen Monitoring Programme Database as a tool for vegetation reconstruction. Biogeosciences 18(15):4511-4534. CrossRef
Anderson, P.M., A.V. Lozhkin, T.B. Solomatkina & T.A. Brown 2010. Paleoclimatic implications of glacial and postglacial refugia for Pinus pumila in western Beringia. Quaternary Research 73(2):269-276. CrossRef
Anderson, P.M. & A.V. Lozhkin 2015. Late Quaternary vegetation of Chukotka (Northeast Russia), implications for Glacial and Holocene environments of Beringia. Quaternary Science Reviews 107:112-128. CrossRef
Andreev, A.A. & M.M. Pevzner 2001. The vegetation history of the lower reaches of the Kamchatka River over the last 6000 years. Botanicheskii Zhurnal 86:39-45 (in Russian) [Андреев А.А., Певзнер М.М. 2001. История растительности низовий реки Камчатки за последние 6000 лет // Ботанический журнал. Т. 86, № 5. С. 39-45].
Andrén, E., A. Klimaschewski, A.E. Self, N. St. Amour, A.A. Andreev, K.D. Bennett, D.J. Conley, T.W.D. Edwards, N. Solovieva & D. Hammarlund 2015. Holocene climate and environmental change in north-eastern Kamchatka (Russian Far East), inferred from a multi-proxy study of lake sediments. Global and Planetary Change 134:41-54. CrossRef
Blaauw, M. & J.A. Christen 2011. Flexible paleoclimate agedepth models using an autoregressive gamma process. Bayesian Analysis 6(3):618. CrossRef
Brooks, S.J., B. Diekmann, V.J. Jones & D. Hammarlund 2015. Holocene environmental change in Kamchatka: A synopsis. Global and Planetary Change 134:166-174. CrossRef
Dirksen, V., O. Dirksen & B. Diekmann 2013. Holocene vegetation dynamics and climate change in Kamchatka Peninsula, Russian Far East. Review of Palaeobotany and Palynology 190:48-65. CrossRef
Dirksen, V., O. Dirksen, C. van den Bogaard & B. Diekmann 2015. Holocene pollen record from Lake Sokoch, interior Kamchatka (Russia), and its paleobotanical and paleoclimatic interpretation. Global and Planetary Change 134:129-141. CrossRef
Hammarlund, D., A. Klimaschewski, N.A. St. Amour, E. Andrén, A.E. Self, N. Solovieva, A.A. Andreev, L. Barnekow & T.W.D. Edwards 2015. Late Holocene expansion of Siberian dwarf pine (Pinus pumila) in Kamchatka in response to increased snow cover as inferred from lacustrine oxygen-isotope records. Global and Planetary Change 134:91-100. CrossRef
Hoff, U., B.K. Biskaborn, V.G. Dirksen, O. Dirksen, G. Kuhn, H. Meyer, L. Nazarova, A. Roth & B. Diekmann 2015. Holocene environment of Central Kamchatka, Russia: Implications from a multi-proxy record of Two-Yurts Lake. Global and Planetary Change 134:101-117. CrossRef
Jones, V. & O. Solomina 2015. The geography of Kamchatka. Global and Planetary Change 134:3-9. CrossRef
Khomentovsky, P.A. 2004. Ecology of Siberian dwarf pine Pinus pumila (Pallas) Regel in Kamchatka. CRC Press, Boca Raton, 244 pp. CrossRef
Klimaschewski, A., L. Barnekow, K.D. Bennett, A.A. Andreev, E. Andrén, A.A. Bobrov & D. Hammarlund 2015. Holocene environmental changes in southern Kamchatka, Far Eastern Russia, inferred from a pollen and testate amoebae peat succession record. Global and Planetary Change 134:142-154. CrossRef
Kondratyuk, V.I. 1974. Climate of Kamchatka. Gidrometeoizdat, Moscow, 202 pp. (in Russian). [Кондратюк В.И. 1974. Климат Камчатки. Москва: Гидрометеоиздат. 202 с.].
Krementski, C.V., K-L. Liu & G.M. MacDonald. 2000. The Late Quaternary dynamics of pines in Northern Asia. In: Ecology and biogeography of Pinus (D.M. Richardson, ed.), pp. 95-106, Cambridge University Press, Cambridge.
Lavoie, M., S. Pellerin & M. Larocque 2013. Examining the role of allogenous and autogenous factors in the longterm dynamics of a temperate headwater peatland (southern Québec, Canada). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 386:336-348. CrossRef
Lozhkin, A.V., P.M. Anderson & L.N. Vazhenina 2011. Younger Dryas and Early Holocene peats from northern Far East Russia. Quaternary International 237(1-2):54-64. CrossRef
Meyer, V., J. Hefter, G. Lohmann, L. Max, R. Tiedemann & G. Mollenhauer 2017. Summer temperature evolution on the Kamchatka Peninsula, Russian Far East, during the past 20000 years. Climate of the Past 13:359-377. CrossRef
Mukhametshina, E.O., E.A. Zelenin & I.F. Pendea 2022. Reconstruction of Late Glacial conditions of exogenic landscape formation of Central Kamchatka: Data on spore-pollen analysis. Doklady Earth Sciences 506(S1):S33-S41. CrossRef
Mukhametshina, E.O. 2024. Subfossil spore-pollen spectra of mountainous areas: the case of the Kamchatka Peninsula. Geosistemy Perekhodnykh Zon 8(2):127-141 (in Russian with English abstract). [Мухаметшина Е.О. 2024. Субфоссильные спорово-пыльцевые спектры горных территорий на примере полуострова Камчатка // Геосистемы переходных зон. Т. 8, № 2, С. 127-141]. CrossRef
Mukhametshina, E.O., M.D. Shchekleina & A.L. Zakharov 2024. Vegetation and climate changes in the north of the Central Kamchatka Depression in the Late Holocene. Geomorfologiya i Paleogeografiya 55(4):177-191 (in Russian with English abstract) [Мухаметшина О.О., Щеклеина М.Д., Захаров А.Л. 2024. Изменения растительности и климата севера Центральной Камчатской депрессии в позднем голоцене // Геоморфология и палеогеография. Т. 55, № 4. С. 177-191].
Neshataeva, V.Yu. 2011. The plant cover of the Kamchatka Peninsula and its geobotanical subdivision. Trudy Karel'skogo Nauchnogo Tsentra RAN 1:3-22 (in Russian with English abstract) [Нешатаева В.Ю. 2011. Растительный покров полуострова Камчатка и его геоботаническое районирование // Труды Карельского научного центра РАН. № 1. С. 3-22].
Neshataeva, V. Yu. & V. Yu. Neshataev. 2018. Botanical and geographical features of the mires of the Kamchatka Region. In: Vegetation of mires: current problems of classification, mapping, use and conservation (N.A. Zelenkevich et al., eds), pp. 93-97, Kolorgrad, Minsk (in Russian). [Нешатаева В.Ю., Нешатаев В.Ю. 2018. Ботанико-географические особенности болот Камчатского края // Растительность болот: современные проблемы классификации, картографирования, использования и охраны: материалы V Международного научного семинара (16-20 сентября 2024 г.) / под ред. Н.А. Зеленкевича и др. Минск: Колорград. С. 93-97].
Pendea, I.F., V. Ponomareva, J. Bourgeois, E.B.W. Zubrow, M. Portnyagin, I. Ponkratova, H. Harmsen & G. Korosec 2017. Late Glacial to Holocene paleoenvironmental change on the northwestern Pacific seaboard, Kamchatka Peninsula (Russia). Quaternary Science Reviews 157:14-28. CrossRef
Pevzner, M.M. 2010. The northern boundary of volcanic activity of Kamchatka in the Holocene. Vestnik KRAUNC. Nauki o Zemle 15(1):117-144 (in Russian with English abstract) [Певзнер М.М. 2010. Северная граница вулканической активности Камчатки в голоцене // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле В. Т. 15, № 1. С. 117-144].
Pevzner, M.M. 2015. Holocene volcanism of the Sredinny Range of Kamchatka. GEOS, Moscow, 252 pp. (in Russian). [Певзнер М.М. 2015. Голоценовый вулканизм Срединного хребта Камчатки. Москва: ГЕОС. 252 с.].
Portnyagin, M.V., V.V. Ponomareva, E.A. Zelenin, L.I. Bazanova, M.M. Pevzner, A.A. Plechova, A.N. Rogozin & D. Garbe-Schönberg 2020. TephraKam: geochemical database of glass compositions in tephra and welded tuffs from the Kamchatka volcanic arc (northwestern Pacific). Earth System Science Data 12(1):469-486. CrossRef
Quik, C. 2023. Peatland initiation through time and space. Doctorate dissertation. Wageningen University, Wageningen, Netherlands.
Razjigaeva, N.G., L.A. Ganzey, K.A. Arslanov, T.A. Grebennikova, N.I. Belyanina & L.M. Mokhova 2011. Paleoenvironments of Kuril Islands in Late Pleistocene-Holocene: Climatic changes and volcanic eruption effects. Quaternary International 237(1-2):4-14. CrossRef
Self, A.E., A. Klimaschewski, N. Solovieva, V.J. Jones, E. Andrén, A.A. Andreev, D. Hammarlund & S.J. Brooks 2015. The relative influences of climate and volcanic activity on Holocene lake development inferred from a mountain lake in central Kamchatka. Global and Planetary Change 134:67-81. CrossRef
Solomina, O., I. Pavlova, A. Curtis, G. Jacoby, V. Ponomareva, M. Pevzner & M. Pevzner 2008. Constraining recent Shiveluch volcano eruptions (Kamchatka, Russia) by means of dendrochronology. Natural Hazards and Earth System Sciences 8(5):1083-1097. CrossRef
Solovieva, N., A. Klimaschewski, A.E. Self, V.J. Jones, E. Andrén, A.A. Andreev, D. Hammarlund, et al. 2015. The Holocene environmental history of a small coastal lake on the north-eastern Kamchatka Peninsula. Global and Planetary Change 134:55-66. CrossRef
Weckström, J., H. Seppä & A. Korhola 2010. Climatic influence on peatland formation and lateral expansion in sub-arctic Fennoscandia. Boreas 39(4):761-769. CrossRef
Zakharikhina, L.V. 2014. The rate of peat accumulation in the Holocene in Kamchatka. Eurasian Soil Science 47(6):556-561. CrossRef
|
|