Resumen de Climate and human impact in northern Spain since mid-holocene: the high resolution records of lakes Arreo and Montcortès
Esta Tesis Doctoral se centra en el estudio de la variabilidad paleohidrológica, paleolimnológica y de los ambientes de depósito durante el Holoceno medio y reciente de dos lagos kársticos, el lago de Arreo (Álava) y el lago de Montcortès (Lleida), situados en el noreste de España. La localización de estos lagos sugiere que sus registros sedimentarios pueden contener una valiosa información paleoclimática debido a que están emplazados en un área de gradientes climáticos y ambientales sensible a fluctuaciones climáticas durante el Holoceno. Con los datos paleolimnológicos obtenidos se ha realizado una reconstrucción de la variabilidad climática en el noreste peninsular durante los últimos 6000 años.
Ambos lagos están situados en un área con un elevado gradiente de precipitación entre un ambiente sub-húmedo en el Pirineo y un ambiente semiárido en la Depresión del Ebro. El lago de Montcortès (30 metros de profundidad) está situado en el Prepirineo de la provincia de Lleida. El sustrato del lago está compuesto por materiales Triásicos de la facies Keuper y Muschelkalk, y que forman parte del borde norte de la Unidad Surpirenaica Central. Es un lago oligotrófico y meromíctico. El lago de Arreo (24 m de profundidad) está situado en Álava, en el sector noroeste de la Depresión del Ebro. La cubeta lacustre está emplazada sobre materiales yesíferos y arcillosos de la facies Keuper (Triásico Superior), en el margen suroeste del diapiro de Salinas de Añana. Es un lago holomíctico pero con una clara tendencia a la meromixis. El origen kárstico de ambos lagos se debe a su localización sobre materiales calcáreos y yesíferos que favorecen los procesos de disolución con el consecuente desarrollo de cubetas con márgenes escarpados y morfologías subcirculares. La hidrología en estos lagos está controlada fundamentalmente por aportes subterráneos que compensan las pérdidas que tienen tanto por evaporación como por arroyos emisarios que controlan el nivel de la lámina de agua.
En esta tesis se ha utilizado una metodología multidisciplinar con el fin de caracterizar las facies sedimentarias y reconstruir los ambientes de depósito y la paleohidrología de ambos lagos. El material de estudio han sido sondeos de sedimento obtenidos en ambientes litorales y distales mediante una plataforma flotante perteneciente al Limnological Research Center (Universidad de Minnesota). Además del estudio sedimentológico y composicional de los sondeos de sedimento, se han empleado análisis de geoquímica elemental (Fluorescencia de Rayos X) y biológicos (polen y diatomeas) para reconstruir variables hidrológicas y ambientales (productividad orgánica, concentración de las aguas, fluctuaciones en el nivel del lago, tasas de erosión, cambios en el estado trófico, composición de la vegetación local y regional). Tecnicas de microscopía óptica y electrónica han permitido realizar un análisis de microfacies a traves de la observación de láminas delgadas obtenidas de los sondeos de sedimento.
El modelo cronológico de las secuencias está basado en dataciones radiocarbónicas (17 en Montcortès y 16 en Arreo) y otras técnicas radiométricas (210Pb/137Cs) para los sedimentos más recientes. Sin embargo, la presencia de laminaciones anuales en ambos registros ha permitido establecer cronologías independientes mediante contaje de varvas (con una resolución anual) durante los últimos 1548 años en Montcortès, y las últimas décadas en Arreo.
La sedimentación actual en ambos lagos está condicionada fundamentalmente por la batimetría y se han diferenciado tres ambientes de depósito, con una diferente extensión espacial en los dos lagos: una plataforma litoral con producción de carbonatos; una zona transicional o de talud con abundantes procesos de retrabajamiento de sedimentos litorales; una zona distal, donde predominan las condiciones de anoxia, permitiendo la formación y preservación de varvas biogénicas y finos sedimentos detríticos.
El estudio sedimentológico y geoquímico del lago de Montcortès se ha llevado a cabo en 4 sondeos de sedimento recuperados de la parte más profunda del lago. La secuencia sedimentaria está compuesta por facies masivas y varvas biogénicas con intercalaciones de facies clásticas de tipo turbidita. Las diferentes asociaciones de facies sedimentarias han permitido definir 6 unidades litoestratigráficas además de 3 unidades alóctonas correspondientes a depósitos de gravedad. El modelo cronológico y un análisis detallado de las facies sedimentarias han permitido reconocer tres principales etapas paleolimnológicas durante los últimos 6000 años: i) Durante el Holoceno Medio entre 6000 y 3800 años antes de la actualidad se desarrolló un lago relativamente poco profundo indicando condiciones de mayor aridez que en la actualidad; ii) entre 3800 y 1420 años BP, dominaron condiciones de lago profundo, meromíctico, con producción de calcita endogénica; iii) la última etapa se caracteriza por un incremento del aporte detrítico durante los últimos 1420 años. Se han identificado numerosos depósitos de gravedad, tres de ellos, de una magnitud relevante, tuvieron lugar hace 6000, 1600 y 1010 años antes de la actualidad respectivamente.
Los sedimentos con laminación anual corresponden con varvas biogénicas compuestas por láminas de calcita, láminas ricas en materia orgánica y láminas detríticas. El estudio de microfacies llevado a cabo en Montcortès durante los últimos 1548 años ha permitido caracterizar la estructura interna de estas láminas y realizar una reconstrucción más detallada de la variabilidad climática y los impactos humanos en la cuenca del lago. Los cambios en los espesores de las láminas de calcita, los diferentes tipos de sublaminaciones dentro de estas láminas, y los espesores y frecuencia de las láminas detríticas reflejan cambios limnológicos y ambientales causados por la interrelación entre la variabilidad climática y las actividades humanas en la cuenca. Se han interpretado condiciones relativamente más cálidas y áridas entre 580 y 660 d.C. y entre 1000 y 1322 d.C., coincidiendo con algunas fases del Periodo Frío de la Baja Edad Media y la Anomalía Climática Medieval respectivamente. Por el contrario, se han inferido condiciones más frías entre 1322 y 1817, durante el transcurso de la Pequeña Edad de Hielo. También se han reconstruido periodos con un probable aumento de la precipitación durante los años 571-593, 848-942, 987-1086, 1217-1249, 1420-1460 1730-1740 y 1840-1874 d.C.
Los datos geoquímicos y sedimentológicos indican que los periodos de mayor presión antrópica en la cuenca tuvieron lugar durante la Alta Edad Media y el siglo XIX, mientras que se observa un descenso del impacto humano en la cuenca del lago durante el Periodo Romano, la Pequeña Edad de Hielo y el siglo XX.
En el Lago de Arreo el estudio sedimentológico y geoquímico y los análisis de indicadores biológicos (polen y diatomeas) se han realizado en tres sondeos de sedimento, dos de ellos recuperados en el área más profunda y uno en el área litoral. Se han definido un total de 10 unidades litoestratigráficas y 10 facies sedimentarias que, junto con el modelo cronológico, han permitido diferenciar cinco principales etapas paleolimnológicas durante los últimos 2570 años: i) La secuencia litoral comienza con facies propias de un lago poco profundo con una clara influencia aluvial entre 2570 y 1800 años antes de la actualidad, reflejando un periodo de aridez prolongada. ii) Entre 465 y 150 años d.C. se produjo un incremento progresivo del nivel del lago y la formación de un humedal que corresponde con la segunda fase húmeda del Periodo húmedo Ibero-romano. iii) Un incremento de la disposición hídrica durante el Periodo Frío de la Baja Edad Media conllevó el desarrollo de un lago más profundo, con una elevada formación de carbonatos en el litoral y condiciones meromícticas y formación de varvas biogénicas en las zonas más profundas. La secuencia estudiada en los dos sondeos obtenidos en el área distal permite caracterizar los periodos más recientes: iv) un descenso del nivel del lago y un posible aumento de la temperatura durante la Anomalía Climática Medieval (890-1300 d.C.) y condiciones más húmedas y frías durante la Pequeña Edad de Hielo (1300-1870).
La evolución limnológica del lago y los cambios en la vegetación local y regional también se correlacionan con cambios en las prácticas agrícolas y ganaderas durante los últimos 2000 años, donde se ha registrado un elevado impacto humano en la cuenca durante el Periodo Romano, la Alta Edad Media, y los siglos XVIII y XIX. Los diferentes cambios en los usos del suelo y la actividad humana están íntimamente relacionados con la explotación de sal de las salinas cercanas (Salinas de Añana) desde época romana.
La alta resolución del modelo cronológico durante los últimos 60 años ha permitido llevar a cabo un estudio detallado de la influencia climática y antrópica en la evolución limnológica durante los últimos 60 años. Para ello se diferenciaron distintos ambientes de depósito mediante análisis sedimentológicos, geoquímicos y de diatomeas en un sondeo de gravedad obtenido en la parte más profunda del lago, y se llevó a cabo una comparación con registros climáticos regionales, datos de monitorización limnológica del lago y cambios recientes de los usos del suelo. Durante el periodo 1952-1979 dominaron las condiciones meromícticas en el lago y formación y preservación de varvas biogénicas. Este periodo está caracterizado por una mayor precipitación y una menor actividad agrícola en la cuenca. Un incremento de las superficies de cultivo, debido a procesos de concentración parcelaria en 1979, provocó un incremento en la escorrentía en la cuenca y un mayor aporte detrítico al lago. La reconstrucción de la evolución del lago durante los últimos 15 años es coherente con datos de monitorización y ambos sugieren una transición de condiciones meromíciticas hasta 1993 a condiciones predominantemente monomícticas, particularmente desde el año 2000. Las extracciones de agua del lago para prácticas de regadío durante la última década, y una disminución progresiva de la precipitación desde 1979, han sido los principales condicionantes de la holomixis actual del lago.
Los principales cambios hidrológicos y medioambientales que se han producido en Arreo y Montcortès durante el Holoceno tardío son el resultado de la interacción entre clima y actividades humanas en ambas cuencas. Sin embargo, la complicada interrelación entre ambos factores no ha permitido discernir en algunas ocasiones la señal climática de la antrópica. La reconstrucción de la evolución paleohidrológica de estos lagos es coherente con otros registros de la Península Ibérica y del Mediterráneo occidental. La comparación de los registros paleohidrológicos de ambos lagos ha permitido caracterizar y acotar cronológica y espacialmente los principales eventos climáticos durante el Holoceno reciente en el noreste de España y ha resaltado la gran variabilidad regional del clima durante este periodo. Se han reconstruido condiciones más áridas durante el comienzo del Periodo húmedo Ibero-romano y un incremento progresivo de la humedad durante el final de este periodo hasta alcanzar las condiciones de mayor humedad durante el Periodo Frío de la Baja Edad Media. Durante la Anomalía Climática Medieval y el siglo XX se registraron las temperaturas más cálidas y secas del último milenio mientras que condiciones más frías y húmedas caracterizaron la Pequeña Edad de Hielo.
La variabilidad climática a escala de miles de años parece estar condicionada por cambios en la insolación solar en relación a variaciones orbitales. Sin embargo, la relación de periodos más fríos y húmedos con mínimos de actividad solar y con intervalos donde se ha reconstruido un predominio de fases negativas de la Oscilación del Atlántico Norte sugieren que el clima en el NE de la Peninsula Ibérica pueda estar controlada una combinación de radiación solar y otros mecanismos internos de variabilidad climática regional (dinámica interna oceánica, NAO, etc) a escala de siglos y décadas durante el último milenio.
Por último, los registros sedimentarios de ambos lagos indican dos patrones diferentes de relación entre clima y presión antrópica en zonas de media montaña del noreste de la Península Ibérica. Durante el periodo pre-industrial se ha observado una sinergia positiva entre clima y actividades humanas, particularmente durante la Edad Media. Durante la Anomalía Climática Medieval, con temperaturas más cálidas y favorables en estas áreas, se ha registrado una mayor influencia humana en la cuenca en ambos registros. Por el contrario, una disminución de la presión antrópica en el paisaje de ambas áreas coincide con el deterioro del clima asociado al comienzo de la Pequeña Edad de Hielo, y la crisis de la Baja Edad Media.
Sin embargo, durante los dos últimos siglos la relación entre clima y actividades humanas estaría fundamentalmente controlada por factores socio-económicos. De este modo, se ha observado una mayor presión antrópica en el paisaje debido a un incremento de la población durante el último periodo frío que caracteriza el fin de la Pequeña Edad de Hielo, y un descenso de las actividades humanas en estas áreas durante el siglo XX.
