Patagonian vegetation turnovers during the Paleogene-Early Neogene: Origin of arid-adapted floras

Abstract

The structure of the living Patagonian flora, dominated by the steppe, is a direct consequence of past climatic and tectonic events. These arid-adapted communities were widespread during the Late Neogene, but their origin in Patagonia can be traced back to the Paleogene. Vegetational trends throughout Paleocene-Miocene time are based on available paleobotanical and palynological information. Four major supported stages in vegetation turnovers are recognized: (1) Paleocene and Early Eocene floras were rainforest-dominated, including many angiosperms with warm-temperate affinities (e.g., palms, Juglandaceae, Casuarinaceae). However, mainly in the Early Eocene, some geographic areas influenced by warm but drier conditions are suggested by the occurrence of certain taxa (e.g., Anacardiaceae). These areas containing arid-adapted floras would have arisen in Patagonian inland regions, in a generally wet continent. (2) The Middle Eocene-Early Oligocene interval was distinguished by the invasion ofNothofagus forests. Progressive replacements of megathermal communities by meso- and microthermal rainforest are documented.Nothofagus forest expansion suggests a marked cooling trend at this time, although some megathermal elements (AquifoliaceaeIlex, Tiliaceae-Bombacaceae, Sapindaceae) were still present at the beginning of this period. Arid-loving taxa have not been recorded in abundance. (3) Late Oligocene-Early Miocene floras were characterized by the occurrence of shrubby-herbaceous elements belonging to Asteraceae, Chenopodiaceae, Ephedraceae, Convolvulaceae, Fabaceae, and Poaceae. They began to give a modern appearance to plant communities. Xerophytic formations would have occupied coastal salt marshes and pockets in inland areas. Megathermal angiosperms of the Rubiaceae, Combretaceae, Sapindaceae, Chloranthaceae, and Arecaceae occurred mainly during the Late Oligocene. Forests of Nothofagaceae, Podocarpaceae, and Araucariaceae are still documented in extra-Andean Patagonia; however, a contrast between coastal and inland environments may have developed, particularly in the Miocene. (4) Middle-Late Miocene records show an increasing diversity and abundance of xerophytic-adapted taxa, including Asteraceae, Chenopodiaceae, and ConvolvulaceaeCressa/Wilsonia. Expansion of these xerophytic taxa, coupled with extinctions of megathermal/nonseasonal elements, would have been associated with both tectonic and climatic forcing factors, led to the development of aridity and extreme seasonality. These arid-adapted Late Miocene floras are closely related to modern communities, with steppe widespread across extra-Andean Patagonia and forest restricted to the western humid upland regions.

Resumen

Principales tendencias de la vegetación en Patagonia durante el Paleógeno-Neógeno temprano: origen de las floras adaptadas a condiciones de aridez. La estructura de la flora patagónica actual, dominada por la estepa, es consecuencia directa de los eventos tectónicos y climáticos a los que ha estado sometida. Estas comunidades, adaptadas a condiciones de extrema aridez, se expandieron durante el Neógeno tardío, aunque su origen en Pagatonia pudo haber ocurrido en el Paleógeno. En base a la información paleobotánica y palinolíogica disponible se sustentan las cuatro etapas principales de cambios en la vegetación a través del intervalo Paleoceno-Mioceno: 1-Paleoceno-Eoceno Temprano, con floras dominadas por selvas, incluyendo angiospermas con afinidades megatérmicas (ej. palmeras, Juglandaceae, Casuarinaceae). En el Eoceno Temprano, en algunas áreas geográficas habrían prevalecido condiciones cálidas pero áridas según surge de la presencia de taxones con estos requerimientos (ej. Anacardiaceae). Estos parches xerof íticos se habnían desarrollado en el interior de la Patagonia dentro de un entorno general húmedo. 2-Eoceno Medio-Oligoceno Temprano, caracterizado por la expansión de los bosques deNothofagus. Se documentó un progresivo reemplazo de comunidades megatérmicas por bosques meso y microtérmicos dominados porNothofagus y podocarpáceas, indicando un marcado enfriamiento. Al principio de este intervalo, sin embargo, todavía se reconocen algunos elementos megatérmicos (AquifoliaceaeIlex, Tiliaceae-Bombacaceae, Sapindaceae); los taxones xerofíticos, en cambio, son muy escasos. 3-Oligoceno Tardío-Mioceno Temprano, determinado por la presencia de elementos herbáceo-arbustivos de Asteraceae, Chenopodiaceae, Ephedraceae, Convolvulaceae, Fabaceae, Poaceae, que empezaron a dar una apariencia moderna a las comunidades vegetales. Las formaciones xerofíticas habrían ocupado ambientes costeros como marismas o parches abiertos en áreas internas. Angiospermas megatérmicas como Rubiaceae, Combretaceae, Sapindaceae, Chloranthaceae y Arecacea están bien representadas, en particular en el Oligoceno Tardío. Los bosques de Nothofagaceae, Podocarpaceae y Araucariaceae todavía estarían presentes en la Patagonia extra-andina, pero ya existiría un marcado contraste entre los ambientes continentales y costeros. 4-Mioceno Medio-Tardío, definido por un marcado incremento en la diversidad y abundancia de taxones xerofítícos incluyendo Asteraceae, Chenopodiaceae y ConvolvulaceaeCressa/Wilsonia. La expansión de estas formas y la extinción de elementos megatérmicos, no estacionales, habrían estado asociadas a factures tectónicos y climáticos que condujeron al desarrollo de aridez y extrema estacionalidad. Las floras áridas del Mioceno Tardío se encuentran estrechamente relacionadas con las comunidades modernas, con la estepa expandida en la Patagonia extra-andina y los bosques restringidos a la región húmeda, occidental, de los Andes.