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Recent global warming is pronounced in high-latitude regions (e.g. northern Asia), and will cause the vegetation to change. Future vegetation trends (e.g. the "arctic greening") will feed back into atmospheric circulation and the global climate system. Understanding the nature and causes of past vegetation changes is important for predicting the composition and distribution of future vegetation communities. Fossil pollen records from 468 sites in northern and eastern Asia were biomised at selected times between 40 cal ka bp and today. Biomes were also simulated using a climate-driven biome model and results from the two approaches compared in order to help understand the mechanisms behind the observed vegetation changes. The consistent biome results inferred by both approaches reveal that long-term and broad-scale vegetation patterns reflect global- to hemispheric-scale climate changes. Forest biomes increase around the beginning of the late deglaciation, become more widespread during the early and middle Holocene, and decrease in the late Holocene in fringe areas of the Asian Summer Monsoon. At the southern and southwestern margins of the taiga, forest increases in the early Holocene and shows notable species succession, which may have been caused by winter warming at ca. 7 cal ka bp. At the northeastern taiga margin (central Yakutia and northeastern Siberia), shrub expansion during the last deglaciation appears to prevent the permafrost from thawing and hinders the northward expansion of evergreen needle-leaved species until ca. 7 cal ka bp. The vegetation-climate disequilibrium during the early Holocene in the taiga-tundra transition zone suggests that projected climate warming will not cause a northward expansion of evergreen needle-leaved species.
Veränderungen im thermalen Regime des Permafrosts verursachen Störungen der Erdoberfläche. Diese Veränderungen werden durch die in der Arktis seit Jahrzehnten ansteigenden Temperaturen verstärkt. Thermokarst ist ein Prozess, welcher die Erdoberfläche durch Schmelzen von Grundeis, oder Auftauen von Permafrost absacken lässt, wodurch charakteristische Landformen entstehen. Thermokarst ist vor allem entlang von Hängen weit verbreitet und die Anzahl der damit verbundenen Landformen in der Arktis steigt stetig an. Dieser Prozess mobilisiert große Mengen an Material, welche in Richtung Meer transportiert oder entlang von Hängen akkumuliert werden. Während entlang von Hängen auftretender Thermokarst terrestrische sowie aquatische Ökosysteme stark verändert, ist dessen Einfluss auf regionaler Skala zurzeit noch Gegenstand der Forschung.
In dieser Arbeit quantifizieren wir die Auswirkungen von Thermokarstprozessen entlang von Hängen auf die umliegenden Ökosysteme der küstennahen Täler und Nahküstenbereiche entlang der Yukon Küste in Kanada. Mittels überwachtem maschinellen Lernen haben wir geomorphische Faktoren identifiziert, welche die Entwicklung von retrogressiven Auftaurutschungen (RTS) begünstigen. RTS sind eine Erscheinungsform von Thermokarst entlang von Hängen. Die Küstengeomorphologie, sowie der Grundeistyp und -inhalt sind die wesentlichen bestimmenden Faktoren für das Auftreten von RTS. Wir haben Luftbildaufnahmen und Satellitenbilder genutzt, um die Evolution von RTS im Zeitraum von 1952 bis 2011 zu verfolgen. Während dieser Zeit ist die Anzahl und Ausdehnung von RTS linear angestiegen. Wir zeigen, dass 56% der RTS welche entlang der Küste in 2011 identifiziert wurden, 16.6 × 106 m3 an Material erodiert haben. Hiervon wurden 45% durch Küstenprozesse entlang der Küste transportiert. RTS tragen wesentlich zu dem Kohlenstoff-Budget des Nahküstenbereiches bei: 17% der in 2011 identifizierten RTS, haben 0.6% des organischen Kohlenstoffes transportiert, welcher durch Küstenerosion entlang der Yukon Küste jährlich freigesetzt wird. Um den Einfluss von Thermokarst entlang von Hängen auf das terrestrische Ökosystem zu beurteilen, haben wir die räumliche Verteilung von organischem Bodenkohlenstoff und Stickstoff (SOC, TN) entlang von Hangprofilen in drei arktischen Tälern analysiert.Wir weisen auf eine hohe räumliche Variabilität in der Verteilung von SOC und TN hin, welche auf komplexe Bodenprozesse zurückzuführen ist, welche entlang von Hängen auftreten. Thermokarst entlang von Hängen hat einen großen Einfluss auf die Degradierung von organischem Material und die Speicherung von SOC und TN.
Landslides arc common in high-latitude forest ecosystems that have developed on permafrost. The most vulnerable areas in the permafrost territories of Siberia occur on the south-facing slopes of northern rivers, where they arc observed on about 20% of the total area of river slopes. Landslide disturbances will likely increase with climate change especially due to increasing summer-autumn precipitation. These processes are the most destructive natural disturbance agent and lead to the complete removal of pre-slide forest ecosystems (vegetation cover and soil). To evaluate postsliding ecosystem succession, we undertook integrated ecological research at landslides of different age classes along the Nizhnyaya Tunguska River and the Kochechum River (Tura, Krasnoyarsk region, Russia). Just after the event (at the one-year-old site), we registered a drop in soil respiration, a threefold lower microbial respiration rate, and a fourfold smaller mineral soil carbon and nitrogen stock at bare soil (melkozem) plots at the middle location of the site as compared with the non affected control site. The recovery of disturbed areas began with the re-establishment of plant cover and the following accumulation of an organic soil layer. During the 35-year succession (L1972), the accumulated layer (0 layer)at the oldest site contained similar C- and N stocks to those found at the control sites. However, the mineral soil C- and N stocks and the microbial biomass even of the oldest landslide area- did not reach the value of these parameters in control plots. Later, the soil respiration level and the eco-physiological status of soil microbiota also recovered due to these changes. This study demonstrates that the recovery after landslides in permafrost forests takes several decades. In addition, the degradation of permafrost due to landslides clearly hinders the accumulation of soil organic matter in the mineral soil. (C) 2018 Elsevier B.v. All rights reserved.