Charcoal analysis, a method to study vegetation and climate of the Holocene: The case of Lago di Pergusa (Sicily, Italy)

The direct comparison between microcharcoal and pollen data from the Holocene sediment core of Lago di Pergusa (central Sicily, Italy) led us to investigate the linkages between fire, vegetation, and climate in the Mediterranean Basin. The role of human populations in shaping the environment of the last millennia was closely examined as well. Pollen and charcoal were extracted using a standard pollen methodology and both identified from the same pollen slides. At Lago di Pergusa the importance of fire in maintaining and favouring a Mediterranean vegetation, a basic concept in ecology, seems to be inconsistent, as important fires took place in the open environments with xeric vegetation at the beginning of the Holocene well before the expansion of evergreen vegetation. On the contrary some big fires seem to have happened in the period (around 8000 years BP) in which the greatest wetness, the thickest forest canopy, and the most important expansion of submontane vegetation of the record are found. A probable explanation of this phenomenon can be found in the precipitation regime, in the increased available biomass and in the resulting increase in combustible material, indicating also that the highest humidity achieved in central Sicily during the Holocene was not strong enough to prevent fires. During this period drops in arboreal pollen concentration match in minima in the charcoal curves. Fires were practically absent during the Neolithic and Eneolithic periods and not responsible for the general trend towards aridification identified in the pollen record, at times in which prehistoric populations are generally believed to have caused forest clearance by burning. Important and frequent burnings are documented for the Bronze and Iron Ages and probably not all of them were fires of living trees, but burning of wood for producing metals, cooking or heating. The occurrence of a fire around 3700 years BP temporarily caused a minor decrease of arboreal pollen concentration. In the open landscapes of the two last millennia an almost continuous sign of regional burnings is recognized, confirming the historical evidence of an intense land use in central Sicily at least since Roman times.

RésuméLa comparaison directe entre données polliniques et de microcharbons de la séquence holocène du Lago di Pergusa (Sicile centrale, Italie) a amené à étudier les liaisons entre les incendies, le type de végétation et le climat du bassin méditerranéen. Le rôle des populations humaines, tendant à moduler l’environnement dans les derniers millénaires, a été également pris en considération. Pollen et charbons ont été isolés en utilisant une méthodologie standard et les deux identifiés sur les mêmes lames utilisées pour l’analyse pollinique. Au Lago di Pergusa, l’importance des incendies pour maintenir et favoriser la végétation méditerranéenne, un concept fondamental en écologie, semble peu plausible, puisque d’importants incendies ont été mis en évidence dans les milieux ouverts avec végétation xérique dés le début de l’Holocène, bien avant l’expansion de la végétation sempervirente. Au contraire, des incendies apparemment importants semblent avoir eu lieu pendant la période où l’on observe le maximum d’humidité (il y a près de 8000 ans non-calibrés), la plus grande couverture végétale et la plus importante expansion de la végétation submontagnarde. Une explication probable de ce phénomène peut être trouvée dans le régime des précipitations, dans la plus grande quantité de biomasse disponible, et donc dans l’augmentation de matières disponibles pour le feu. Cela indique également des conditions de maximum d’humidité vérifiées en Sicile centrale durant l’Holocène, qui étaient néanmoins insuffisantes pour empêcher les incendies. La chute de la concentration du pollen des arbres coïncide en cette période avec les minimums des courbes des charbons. Les incendies pratiquement absents durant le Néolithique et l’Enéolithique ne sont pas responsables du développement général vers une sécheresse bien évidente dans l’enregistrement pollinique, à des périodes où l’on croit que les populations préhistoriques ont causé l’ouverture des forêts en pratiquant l’incendie. Des feux importants et fréquents sont documentés au cours des âges du Bronze et du Fer, et probablement ne sont pas tous dus à des incendies d’arbres vivants, mais à une combustion de bois pour produire des métaux, pour cuisiner ou pour se chauffer. Un incendie qui s’est développé il y a près de 3700 ans, a causé temporairement une légère diminution de concentration pollinique des arbres. Dans les milieux ouverts des deux derniers millénaires on reconnaît des indications presque continues d’incendies régionaux, qui confirment l’évidence historique d’une intense exploitation du territoire en Sicile centrale, au moins depuis l’époque romaine.