The early Pleistocene aquatic palaeoecology and palaeoclimate in Central Java, Indonesia as recorded in mollusc assemblages from the Kalibeng and Pucangan layers of Sangiran Dome

Questo studio esplora modelli quantitativi registrati negli assemblaggi di molluschi per chiarire le ricostruzioni paleoambientali e paleoclimatiche e la relazione tra i paleodataset e i livelli di variabilità nei dati paleontologici. Gli assemblaggi fossili di molluschi di Kalibeng e Pucangan del Sangiran Dome a Java Centrale, in Indonesia, sono stati analizzati utilizzando campioni raccolti dalle diverse facies del sito depositate durante il Pleistocene inferiore. Un totale di 58.216 campioni sono stati raccolti da Kalibeng, Corbicula bed, Lower Lahar e Pucangan. Tutti i campioni sono stati identificati con un totale di 61 specie, che sono state classificate in termini di ecologia. Questi campioni sono stati successivamente analizzati utilizzando metodi di statistica ecologica e geochimica delle conchiglie. L'assemblaggio di molluschi di Kalibeng presenta una composizione generale e una struttura marina ecologica simili a quelle che popolavano la zona sublitorale. Questo assemblaggio conteneva specie predominanti dalla famiglia Arcidae e genere Turritella sp. suggeriscono lo sviluppo di un corpo superficiale di acqua a Java centrale dell'arco di Sunda circa 2 Ma. Le specie dei gruppi di Corbicula Bed, caratterizzate dalla presenza di numerose Corbicula, contenevano specie di conchiglie che provenivano sia dall'acqua dolce che dall'ambiente marino. Assemblaggi di molluschi del Lower Lahar e Black Clay Pucangan erano gusci d'acqua dolce. Gli assemblaggi di molluschi esaminati nel Pucangan inferiore erano associati a coste marine e paludose e ecosistemi lotici con acque fluenti verso terra che indicavano depositi continentali. La loro presenza caratterizza l'inizio di episodi marini legati allo spostamento nella regressione marina e negli ambienti lacustri continentali, e le controparti dei glaciali / interglaciali e attività vulcaniche del Pleistocene negli ultimi 2 Ma. La composizione isotopica, i dati δ18O, δ13C, 87Sr / 86Sr e il flusso di stronzio fluviale sono stati ottenuti dalle conchiglie Glycymeris sp. (marina) e Corbicula pullata (acqua dolce) per accertare le condizioni climatiche durante il Pleistocene inferiore a Sangiran. Il registro di conchiglie δ18O indica che il clima del Pleistocene inferiore era secco, intervallato da periodi di precipitazioni. L'analisi isotopica dei gusci integro rivela che tra 2,2 e 1,8 Ma, le condizioni climatiche sono diventate sempre più secche e tra 1,8 e 1,6 Ma le condizioni sono diventate umide con elevate percentuale di precipitazioni. Il brusco spostamento verso il basso di δ13C dal Blue Clay Kalibeng al letto di Corbicula è stato influenzato da sostanziali cambiamenti nel processo idrologico del bacino ed era correlato agli effetti di evaporazione, che indicano che le condizioni climatiche asciutte prevalevano all'inizio del Pleistocene inferiore. L'aumento dei valori di δ13C nell'argilla nera di Pucangan suggerisce un alto livello di produttività nel bacino. L'esaurimento in stronzio è attribuito all'alterazione delle acque meteoriche che indica che a Sangiran vi è stato un cambiamento nell'acqua marina e nel sistema di acqua dolce. Nel complesso, questo studio illustra l'utilità dei gusci fossili di Sangiran. La ricchezza di specie e le composizioni isotopiche stabili di assemblaggi di molluschi sono utili per tracciare l'ambiente e la sequenza climatica della prima successione del Pleistocene a Sangiran in Giava centrale. L'ambiente mutevole ha portato a cambiamenti significativi nella densità e nella distribuzione dei molluschi di Sangiran, come rivelato dagli assemblaggi di molluschi che sono stati depositati sulle diverse facies degli strati di Kalibeng e di Pucangan. Allo stesso modo, i risultati ottenuti dallo studio del record di 2 Ma di Sangiran nel bacino Solo documentano chiaramente che i dati isotopici degli assemblaggi di molluschi sono utili nel descrivere i cambiamenti climatici del Pleistocene inferiore in Giava Centrale.

This study explores quantitative patterns recorded in mollusc assemblages with the goal of elucidating the palaeoenvironment and palaeoclimate reconstructions, and the relationship between the established palaeodatasets of analysis and levels of variability in palaeontological data. Mollusc fossil assemblages obtained from the Upper Kalibeng to the Lower Pucangan of the early Man Site, Sangiran Dome in Central Java, Indonesia were analyzed by using bulk samples that were collected from the different facies of the dome which were deposited during the early Pleistocene. A total of 58,216 specimens from 19 samples were collected from the Blue Clay Kalibeng, Corbicula bed, Lower Lahar, and Black Clay Pucangan. All specimens were identified up to the species level with a total of 61 species, which were further classified in terms of their ecology. These samples were then subsequently analyzed using ecological statistics methods and shell geochemistry. The Kalibeng mollusc assemblage exhibits generally similar overall composition and ecological marine structure with those that inhabited the soft bottom sublittoral zone. This assemblage contained predominant species from family Arcidae (Anadara sp., Arca sp. and Arcopsis sp.) and genus Turritella sp. (Turritellidae) suggesting the development of a shallow body of water in Central Java of the Sunda arc around 2 million years ago (Ma). Species from the Corbicula Bed assemblages, characterized by the presence of numerous Corbicula, contained shell species that originated from both freshwater and marine environment. Mollusc assemblages from the Lower Lahar and Black Clay Pucangan were pure freshwater shells. The examined mollusc assemblages in the Lower Pucangan were associated with marine and swampy coasts, and lotic ecosystems with flowing waters landward indicating landmass deposits. Their presence characterizes the start of marine episodes linked to shift in marine regression and continental lacustrine environments, and counterparts of Pleistocene glacials/interglacials and volcanic activities within the last 2 Mya. Stable isotope composition, δ18O, δ13C, 87Sr/86Sr, and riverine strontium flux data were obtained from the shells Glycymeris sp. (marine) and Corbicula pullata (freshwater) to ascertain the climatic conditions during the early Pleistocene in Sangiran Dome. Shell δ18O record indicates that early Pleistocene climate was dry, interspersed with occasional periods of precipitation. Whole shell isotope analysis reveals that between 2.2 to 1.8 Ma, climatic conditions became increasingly dry, and between 1.8 to 1.6 Ma conditions became wet with very high amount of precipitation. The abrupt downward shift in δ13C from the Blue Clay Kalibeng to the Corbicula Bed was influenced by substantial changes in the hydrological process of the basin and were related to evaporation effects, which indicate that dry climatic conditions have prevailed at the beginning of early Pleistocene. The increase in δ13C values in the Pucangan Black Clay suggests a high level of productivity in the basin. Depletion in strontium is attributed to alteration by meteoric waters indicating that there was a change in marine water and freshwater system in Sangiran. Overall, this study illustrates the usefulness of fossil shells obtained from Sangiran. Species richness and stable isotope compositions of mollusc assemblages is useful in tracing the environment and climate sequence of early Pleistocene succession of the Sangiran Dome in Central Java. The changing environment has resulted in significant shifts in the density and distribution of Sangiran molluscs as revealed by the mollusc assemblages that were deposited on the different facies of Kalibeng and Pucangan layers. Similarly, results obtained by the study of the 2 Ma record of Sangiran in Solo basin clearly document that isotopic proxy data from mollusc assemblages are useful in describing climatic changes of early Pleistocene in Central Java.