During the Upper Pleistocene, Neanderthals' expansion, their cohabitation with modern humans and finally their replacement by the latter were recorded all over Europe [5,10,28,44].

The Italian territory has yielded many Mousterian sites with Neanderthal occupations, since the end of the Middle Pleistocene [24,43,45,46]. In addition to this indigenous settlement, non-native Neanderthals, originated from central Europe and France, migrated to the Italian peninsula around 35 000 BP [47] and were finally replaced by Homo sapiens [11].

Liguria is one of the easiest passages to penetrate in Italy. Numerous settlements found in this area are important to study Neanderthals and their cultures [7,9,32,38]. The Caverna delle Fate settlement is one of the rarest caves in Liguria where Neanderthal human rests were found associated with a Mousterian industry [1,2,13,19–22,29,38]. Palynological analyses in Caverna delle Fate focus on the environment and climate contemporaneous of this early Upper Pleistocene prehistoric occupation. Until now, this time interval is only document by fragmentary data in archaeological context [30,31].

L'expansion de l'Homme de Néandertal, sa cohabitation avec l'Homme moderne, puis son remplacement par ce dernier, ainsi que l'évolution des systèmes culturels de chacune de deux populations, caractérisent l'évolution du peuplement de l'Europe au Pléistocène supérieur [5], [10], [28] and [44].

Le territoire italien a livré de nombreux sites archéologiques du Paléolithique moyen associés à l'Homme de Néandertal [24], [43], [45] and [46]. Les restes humains découverts dans des niveaux moustériens attestent la présence d'une population néandertalienne depuis la fin du Pléistocène moyen [46]. À ce peuplement ancien s'ajoutent des Néandertaliens venus d'Europe centrale et de France, migrant sur la péninsule italienne vers 35 000 BP [47], puis repoussés de ce territoire, en raison de l'arrivée et de l'expansion d'Homo sapiens [11].

Il apparaît donc que la Ligurie constitue un des passages privilégiés pour accéder en Italie. Les nombreuses découvertes faites dans cette province jouent un rôle important dans l'étude des Néandertaliens et de leurs cultures [7], [9], [32] and [38]. La description du cadre naturel de ces Hominidés et l'examen des relations homme–milieu permettent d'appréhender l'impact des variations climatiques sur le remplacement de ces populations et de leurs industries du Paléolithique moyen.

Le site archéologique de Caverna delle Fate fait partie des rares gisements ligures où la présence de l'Homme de Néandertal est confirmée par la découverte de restes humains associés à une culture moustérienne [1], [2], [13], [19], [20], [21], [22], [29] and [38]. L'analyse palynologique entreprise sur Caverna delle Fate, s'inscrivant dans le cadre d'une étude pluridisciplinaire, apporte des informations inédites sur l'environnement végétal et le climat contemporains de l'occupation du site par des Hominidés. Les données présentées ici viennent compléter des résultats jusqu'alors très parcellaires pour le début du Pléistocène supérieur, en contexte archéologique [30] and [31].

Caverna delle Fate (grotte des Fées) se situe dans le Finalese, au nord-est de la ville de Finale Ligure, dans la province administrative de Savone (Fig. 1). Au cœur du massif de Pietra di Finale, cette cavité s'ouvre vers le sud-ouest, à +280 m d'altitude, sous la crête rocheuse du Bricco di Peagna, sur le versant gauche de la vallée du Ponci. Le réseau karstique de Caverna delle Fate, développé sur le calcaire miocène de Finale, couvre un parcours d'environ 150 m [4].

Le remplissage du gisement sablo-argileux se subdivise en trois ensembles stratigraphiques (Fig. 2) : (i) ensemble I à sables à petits galets karstiques, (ii) ensemble II à argiles jaunes et rouges et (iii) ensemble III à argiles brunes et limons argileux, partagé en deux sous-ensembles IIIa et IIIb. Les ensembles I et II sont stériles, tous les vestiges archéologiques provenant exclusivement des sous-ensembles IIIa et IIIb.

Le sous-ensemble IIIa a mis au jour les premières traces d'occupations humaines, avec plusieurs foyers et une abondante industrie attribuée à l'Acheuléen final ou au pré-Moustérien [12]. La présence de l'ours du Tibet et de la hyène striée, espèces disparaissant à la fin du Pléistocène moyen, et de la martre, qui n'est apparue qu'au stade isotopique 5, suggère un âge entre la fin du Pléistocène moyen et le début du Pléistocène supérieur [48].

Le sous-ensemble IIIb a livré des restes humains néandertaliens [19], [20], [21] and [22] associés à une industrie moustérienne [29], [32] and [38]. Trois de ces restes sont datés par spectrométrie gamma et donnent les âges de 82 + 36/– 21 ka BP et 75 + 21/– 14 ka BP, les plaçant entre les stades isotopiques 5d et 3 [22]. Dans le sous-ensemble IIIb, quatre planchers stalagmitiques se sont formés : plancher III inférieur, III supérieur, II et I (Fig. 2). Les planchers III inférieur, III supérieur et I sont datés par résonance de spin électronique (ESR). Ils livrent respectivement les âges de 74 ± 10 ka BP, 72 ± 8 ka BP et 60 ± 7 ka BP, couvrant les stades isotopiques 5a, 4 et peut-être 3 [15]. L'ensemble des datations indique une durée de dépôt pour ces trois planchers d'environ 15 000 ans, avec une formation comprise au maximum entre 84 et 53 ka BP. Les datations des restes humains sont compatibles avec les dates obtenues sur les planchers stalagmitiques venant du même ensemble stratigraphique. Caverna delle Fate témoigne donc de la présence de populations moustériennes en Ligurie au début du Pléniglaciaire.

Les prélèvements issus de l'ensemble I ont livré de faibles quantités de palynomorphes et ne répondent pas aux conditions statistiques requises pour établir des spectres polliniques. La nature sableuse du sédiment de l'ensemble I ne favorise probablement pas la conservation du matériel sporopollinique [25], [26] and [27]. La pauvreté en pollens des ensembles II et IIIa, à fraction argileuse rougeâtre, est probablement liée à une oxydation du sédiment affectant la conservation des grains de pollen [14]. Les résultats de l'analyse pollinique n'intéressent que les niveaux archéologiques de l'ensemble IIIb, avec 12 spectres, dont 10 issus de planchers stalagmitiques.

Pour les spectres retenus, la somme pollinique varie entre 125 et 424 grains, le nombre de taxons étant compris entre 20 et 35. Les spectres 1, 4, et 7 présentent moins de 300 grains [42] and [50], mais sont retenus au vu de la grande diversité taxonomique et de la cohérence écologique des spectres [51]. Malgré une faible concentration, la vitesse de sédimentation étant inconnue dans la formation des planchers stalagmitiques, le bon état de conservation des palynomorphes permet de considérer que le signal pollinique enregistré est représentatif de la végétation installée autour du site [3] and [49].

Quatre zones polliniques, Fat. 1 à Fat. 4, sont établies. La délimitation de ces zones, parfois sur la base d'un seul ou de deux spectres, est liée à la nature du remplissage (alternances de planchers stalagmitiques et de couches argileuses, discontinuités sédimentaires) et indique un laps de temps de durée inconnue entre les échantillons. La description des variations des fréquences relatives des principaux taxons observés sur les diagrammes polliniques détaillé et synthétique [33], est ici résumée à partir d'un diagramme détaillé simplifié (Fig. 3).

Fat. 1 se distingue par la dominance du couvert arboré. Pinus est le principal arbre accompagné essentiellement par Quercus ilex/coccifera type et quelques méso-thermophiles (Quercus pedunculata/pubescens type, Corylus). Les herbacées xérophiles et ubiquistes sont faiblement représentées. Dans Fat. 2, le retrait de Pinus, de Quercus pedunculata/pubescens type et de Quercus ilex/coccifera type profite à la végétation herbacée xérophile et méditerranéenne (Cichorioideae, Asteroideae et Cistus) et ubiquiste (Lamiaceae, Cyperaceae et Apiaceae), ainsi qu'à Hedera. Le développement de ces taxons, d'emblée à des taux notables, pourrait signifier la présence d'un hiatus sédimentaire à la base de la zone. Quercus ilex/coccifera type régresse fortement et ne se maintient que dans des faibles pourcentages. Dans Fat. 3, les herbacées ubiquistes progressent et se diversifient avec les Scrofulariaceae, les Ranunculaceae, les Lamiaceae, les Apiaceae, Plantago, les Liliaceae, les Brassicaceae et Mercurialis type. Parmi les taxons xérophiles qui restent constants, Artemisia et les Poaceae occupent une place non négligeable. Le couvert arboré évolue peu, mais se diversifie avec essentiellement Pinus, Quercus pedunculata/pubescens type, Quercus ilex/coccifera type, Corylus et Fraxinus. Fat. 4 est marqué par l'expansion de Quercus ilex/coccifera type et de Quercus pedunculata/pubescens type. Cette forte progression et la disparition brutale de Hedera, des Liliaceae et des Scrofulariaceae évoqueraient encore ici un hiatus sédimentaire. Les Rosaceae et les Ranunculaceae progressent au sein des herbacées ubiquistes. Le développement de Pinus est synchrone d'une extension des Cichorioideae et des Poaceae au sommet de la zone.

L'intérêt des analyses entreprises à Caverna delle Fate réside dans la qualité des spectres issus des planchers stalagmitiques [3] and [49], autorisant des reconstitutions de l'environnement et du climat du début du Pléistocène supérieur en contexte archéologique, là où des analyses contemporaines de sédiments limono-sableux montrent des problèmes taphonomiques [6], [8] and [34]. Les assemblages polliniques enregistrés dans les stalagmites, reflètent essentiellement la végétation locale [3]. Les échantillons argileux et la fraction argileuse incluse dans les stalagmites supposent qu'une partie du matériel sporopollinique serait liée à des apports régionaux [8]. Les spectres polliniques reflètent alors une mosaïque de végétation installée aux environs du site et sur les pentes des reliefs proches. Les variations climatiques modifient la représentation des assemblages de végétation en présence.

Fat. 1 évoque un paysage semi-fermé à fermé, constitué par une végétation forestière mixte à conifères et feuillus. Cette végétation se serait développée à la faveur d'un climat tempéré chaud, au cours d'un épisode interstadiaire et/ou interglaciaire. Fat. 2 montre une ouverture du paysage. La progression des taxons à affinités xérophiles, malgré le maintien de la formation méso-thermophile, suggère un léger déficit pluviométrique. Cette zone se mettrait en place lors d'une phase relativement tempérée, de type interstadiaire. Fat. 3 est marquée par des variations irrégulières du cortège végétal, qui pourraient évoquer une période d'instabilité climatique, caractérisée par des changements abrupts. Une prairie à Artemisia et Poaceae jouxte les Cupressaceae et les taxons méditerranéens en basse altitude, tandis que le cortège des méso-thermophiles devient plus diversifié sur les premières pentes. Les caractéristiques de cette zone suggèrent un régime climatique relativement chaud, avec une sécheresse s'accentuant, reflet d'une phase interstadiaire. Fat. 4 met en évidence une transformation du paysage passant de semi-fermé à fermé. Les taxons arborés progressent grâce au développement des chênaies, tandis que la strate herbacée ne constitue plus qu'une pelouse appauvrie. Le climat serait tempéré à caractère méditerranéen, avec un déficit pluviométrique certainement estival.

Les spectres polliniques de Caverna delle Fate reflètent une végétation semi-forestière à forestière, développée à la faveur d'un climat tempéré permettant le maintien d'un cortège méso-thermophile caducifolié, sous influence méditerranéenne. L'enregistrement de la végétation arborée lors d'améliorations climatiques est à rapprocher de la nature des dépôts analysés. Les planchers stalagmitiques se forment à la faveur d'une forte humidité locale, lors de périodes interglaciaires ou interstadiaires [3]. En effet, à Caverna delle Fate, aucun spectre pollinique n'évoque une végétation qui puisse correspondre à une phase stadiaire. Les taux de pollen d'arbres sont élevés et les taxons steppiques ne sont, ni très fréquents, ni régulièrement enregistrés. Les feuillus méso-thermophiles et les taxons méditerranéens sont toujours bien représentés. L'attribution des quatre zones polliniques à des périodes interstadiaires et/ou interglaciaires et l'absence du schéma logique de succession interglaciaire/glaciaire et interstade/stade sont vraisemblablement dues à l'existence de hiatus, tels que des lacunes sédimentaires ou des arrêts de sédimentation lors de la formation de planchers stalagmitiques.

À la base de l'ensemble stratigraphique IIIb, Fat. 1 reflète une végétation forestière. Les données fauniques, ainsi que les datations absolues du plancher III inférieur sus-jacent, suggèrent une mise en place de cette couche argileuse durant un épisode tempéré du stade isotopique 5 (5e, 5c ou 5a). L'attribution de cette zone à une phase climatique plus précise du Pléistocène supérieur sur la base d'un seul échantillon serait hasardeuse. Dans le plancher III inférieur, Fat. 2 évoque un paysage boisé ouvert. En considérant l'âge ESR de ce plancher (74 ka ± 10 ka BP), cette zone se place dans un intervalle de temps compris entre les stades isotopiques 5a et 4. Néanmoins, en ne retenant que le caractère tempéré de la végétation dans cette zone, Fat. 2 peut également correspondre à une phase du premier interstade du Préglaciaire (Saint-Germain I de la Grande Pile [54], stade 5c). Fat. 3 (plancher III supérieur) documente une végétation méso-thermophile développée sous influence méditerranéenne. Au vu de l'âge ESR de 72 ka ± 8 ka BP, le plancher III supérieur peut, lui aussi, s'être formé pendant une période de temps située entre les stades isotopiques 5a et 4. Sur cette base, Fat. 3 peut être attribuée à une phase postérieure à Fat. 2, soit dans le deuxième interstade du Préglaciaire (stade 5a), soit dans l'interstade du Pléniglaciaire inférieur (stade 4) [53]. Fat. 4 révèle une végétation mise en place sous un climat à caractère méditerranéen. La date radiométrique du plancher I, correspondant à la partie sommitale de cette zone, donne un âge de 60 ka ± 7 ka BP, qui situerait la zone entre le stade 4 et le début du stade 3. Selon cette date et le positionnement des autres zones, Fat. 4 peut être attribuée à une amélioration climatique au sein d'un épisode interstadiaire du Pléniglaciaire moyen (stade 3).

Ainsi, après une synthèse des données pluridisciplinaires et l'examen de séquences polliniques de référence (Valle di Castiglione [16], [17] and [18], Lagaccione [40], Lago di Vico [35], [36], [37] and [41], Stracciacappa [23] et Lago Grande di Monticchio [52] and [53], plusieurs corrélations sont possibles pour les quatre zones polliniques et permettent de proposer cinq hypothèses de succession chronostratigraphique (Fig. 4). Les données disponibles pour le gisement de Caverna delle Fate ne permettent pas de trancher pour l'une ou l'autre de ces hypothèses.

L'analyse palynologique de Caverna delle Fate a contribué à la connaissance des conditions environnementales et climatiques des populations préhistoriques du Paléolithique moyen, installées en Ligurie. Ces dernières évoluaient au sein d'une mosaïque de végétation développée sous des conditions climatiques clémentes. L'homogénéité de la végétation observée dans les zones Fat. 1 à Fat. 4 témoigne d'un faible contraste climatique, d'une phase interstadiaire à l'autre, dans les données mises en évidence dans les planchers stalagmitiques formés entre les stades 5e et 3. La nature fragmentaire des résultats ne permet pas de situer chronologiquement les zones polliniques établies avec plus de précision. Toutefois, ils s'intègrent tous dans le cadre paléoécologique du dernier cycle climatique.

Ces résultats, issus de planchers stalagmitiques, bien que discontinus, apportent des informations en termes de paléoenvironnement et de paléoclimat, directement liées aux occupations néandertaliennes du site. Caverna delle Fate fait partie du réseau bien développé des gisements préhistoriques ligures. L'argument « palynostratigraphique » délivré par cette étude montre bien la relative stabilité du cadre paléovégétal et paléoclimatique en Ligurie depuis le début du Pléistocène supérieur, les analyses indiquant peu de changements dans les relations homme–milieu.