Fire activity has varied globally and continuously since the last glacial maximum (LGM) in response to long-term changes in global climate and shorter-term regional changes in climate, vegetation, and human land use. We have synthesized sedimentary charcoal records of biomass burning since the LGM and present global maps showing changes in fire activity for time slices during the past 21,000 years (as differences in charcoal accumulation values compared to pre-industrial). There is strong broad-scale coherence in fire activity after the LGM, but spatial heterogeneity in the signals increases thereafter. In North America, Europe and southern South America, charcoal records indicate less-than-present fire activity during the deglacial period, from 21,000 to ∼11,000 cal yr BP. In contrast, the tropical latitudes of South America and Africa show greater-than-present fire activity from ∼19,000 to ∼17,000 cal yr BP and most sites from Indochina and Australia show greater-than-present fire activity from 16,000 to ∼13,000 cal yr BP. Many sites indicate greater-than-present or near-present activity during the Holocene with the exception of eastern North America and eastern Asia from 8,000 to ∼3,000 cal yr BP, Indonesia and Australia from 11,000 to 4,000 cal yr BP, and southern South America from 6,000 to 3,000 cal yr BP where fire activity was less than present. Regional coherence in the patterns of change in fire activity was evident throughout the post-glacial period. These complex patterns can largely be explained in terms of large-scale climate controls modulated by local changes in vegetation and fuel load.

Multidisciplinary investigations at Kuk Swamp in the Highlands of Papua New Guinea show that agriculture arose independently in New Guinea by at least 6950 to 6440 calibrated years before the present (cal yr B.P.). Plant exploitation and some cultivation occurred on the wetland margin at 10,220 to 9910 cal yr B.P. (phase 1), mounding cultivation began by 6950 to 6440 cal yr B.P. (phase 2), and ditched cultivation began by 4350 to 3980 cal yr B.P. (phase 3). Clearance of lower montane rainforests began in the early Holocene, with modification to grassland at 6950 to 6440 cal yr B.P. Taro ( Colocasia esculenta ) was utilized in the early Holocene, and bananas ( Musa spp.) were intensively cultivated by at least 6950 to 6440 cal yr B.P.

Future predictions from paleoecology Terrestrial ecosystems will be transformed by current anthropogenic change, but the extent of this change remains a challenge to predict. Nolan et al. looked at documented vegetational and climatic changes at almost 600 sites worldwide since the last glacial maximum 21,000 years ago. From this, they determined vegetation responses to temperature changes of 4° to 7°C. They went on to estimate the extent of ecosystem changes under current similar (albeit more rapid) scenarios of warming. Without substantial mitigation efforts, terrestrial ecosystems are at risk of major transformation in composition and structure. Science , this issue p. 920

Climate is an important control on biomass burning, but the sensitivity of fire to changes in temperature and moisture balance has not been quantified. We analyze sedimentary charcoal records to show that the changes in fire regime over the past 21,000 yrs are predictable from changes in regional climates. Analyses of paleo‐ fire data show that fire increases monotonically with changes in temperature and peaks at intermediate moisture levels, and that temperature is quantitatively the most important driver of changes in biomass burning over the past 21,000 yrs. Given that a similar relationship between climate drivers and fire emerges from analyses of the interannual variability in biomass burning shown by remote‐sensing observations of month‐by‐month burnt area between 1996 and 2008, our results signal a serious cause for concern in the face of continuing global warming.

Abstract Aim This paper reviews the biogeography of the Australian monsoon tropical biome to highlight general patterns in the distribution of a range of organisms and their environmental correlates and evolutionary history, as well as to identify knowledge gaps. Location Northern Australia, Australian Monsoon Tropics (AMT). The AMT is defined by areas that receive more than 85% of rainfall between November and April. Methods Literature is summarized, including the origin of the monsoon climate, present‐day environment, biota and habitat types, and phylogenetic and geographical relationships of selected organisms. Results Some species are widespread throughout the AMT while others are narrow‐range endemics. Such contrasting distributions correspond to present‐day climates, hydrologies (particularly floodplains), geological features (such as sandstone plateaux), fire regimes, and vegetation types (ranging from rain forest to savanna). Biogeographical and phylogenetic studies of terrestrial plants (e.g. eucalypts) and animals (vertebrates and invertebrates) suggest that distinct bioregions within the AMT reflect the aggregated effects of landscape and environmental history, although more research is required to determine and refine the boundaries of biogeographical zones within the AMT. Phylogenetic analyses of aquatic organisms (fishes and prawns) suggest histories of associations with drainage systems, dispersal barriers, links to New Guinea, and the existence of Lake Carpentaria, now submerged by the Gulf of Carpentaria. Complex adaptations to the landscape and climate in the AMT are illustrated by a number of species. Main conclusions The Australian monsoon is a component of a single global climate system, characterized by a dominant equator‐spanning Hadley cell. Evidence of hot, seasonally moist climates dates back to the Late Eocene, implying that certain endemic elements of the AMT biota have a long history. Vicariant differentiation is inferred to have separated the Kimberley and Arnhem Land bioregions from Cape York Peninsula/northern Queensland. Such older patterns are overlaid by younger events, including dispersal from Southeast Asia, and range expansions and contractions. Future palaeoecological and phylogenetic investigations will illuminate the evolution of the AMT biome. Understanding the biogeography of the AMT is essential to provide a framework for ecological studies and the sustainable development of the region.

Human Impact? Following the arrival of humans in Australia 40- to 50,000 years ago, many species of large vertebrates rapidly became extinct. By analyzing sediment cores from a site in northeastern Australia, Rule et al. (p. 1483 ; see the Perspective by McGlone ) show that the extinction of the Australian megafauna caused important ecosystem shifts. Prominent among these were a shift from rainforest vegetation to sclerophyllous vegetation and a sustained increase in the incidence of fire. The cores also provide evidence of the cause of megafaunal extinction in Australia, ruling out climate and anthropogenic fire as possible causes while confirming that the extinctions closely followed human arrival. These findings show how landscapes sometimes have been fundamentally changed by the indirect effects of early humans—which underscores the impact that even prehistoric human societies had on natural systems.

The pace of Holocene vegetation change Although much is known about the rapid environmental changes that have occurred since the Industrial Revolution, the patterns of change over the preceding millennia have been only patchily understood. Using a global set of >1100 fossil pollen records, Mottl et al. explored the rates of vegetation change over the past 18,000 years (see the Perspective by Overpeck and Breshears). The authors show that the rates of change accelerated markedly during the Late Holocene (∼4.6 to 2.9 thousand years ago), even more rapidly than the climate-driven vegetation changes associated with the end of the last glacial period. In addition, the Late Holocene acceleration began for terrestrial communities as a whole, suggesting that the acceleration in turnover over the past two centuries is the tip of a deeper trend. Science , abg1685, this issue p. 860 ; see also abi9902, p. 786