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dc.contributor.advisor Leuschner, Christoph Prof. Dr. de
dc.contributor.author Köhler, Lars de
dc.date.accessioned 2012-04-16T14:46:50Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:50:46Z de
dc.date.issued 2002-12-09 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AC03-E de
dc.description.abstract In einer vergleichenden Studie wurde eine Chronosequenz verschiedener Sukzessionsstadien eines Bergregenwaldes der oberen montanen Stufe der Cordillera Talamanca, Costa Rica, untersucht. Diese umfaßte einen 10-15jährigen Sekundärwald, einen 40jährigen Sekundärwald und einen Altbestand (Primärwald). Ziel der Untersuchung war die Klärung der Fragen, (a) wie sich die Bestandesstruktur und die epiphytische Biomasse der Bestände im Sukzessionsverlauf verändern und (b) welche ökosystemare Bedeutung die Epiphyten für den Kronenwasserumsatz und die Nährstoffflüsse in den drei Waldstadien haben.Die bestandesstrukturellen Untersuchungen ergaben, daß sich die drei Waldstadien deutlich in Bestandeshöhe, Stammdichte, Anzahl der Baumschichten sowie dem Anteil von ober- und unterständigen Bäumen unterschieden. Der mit dem Blattflächenmeßgerät LAI 2000 ermittelte Blattflächenindex zeigte im jungen Sekundärwald und im Altbestand keine signifikanten Unterschiede, während im älteren Sekundärwald ein um 24% höherer Wert gemessen wurde. Die Bestimmung des LAI anhand des Blattstreufalls ergab bei einer Blattlebensdauer von 1.5 Jahren 8.8 m2 m-2 im jungen Sekundärwald, 13.8 m2 m-2 im älteren Sekundärwald und 7.7 m2 m-2 im Altbestand.Die Streuproduktion ließ deutliche Unterschiede zwischen den drei Waldstadien erkennen, wobei die im älteren Sekundärwald und im Altbestand ermittelten jährlichen Gesamtmengen der Feinstreu mit 1720 g m-2 a-1 bzw. 1287 g m-2 a-1 zu den höchsten bisher in tropischen Bergregenwäldern gemessenen Werten zählen. Der Streufall der Baumblätter stellte mengenmäßig die bedeutendste Streufraktion dar, die in allen drei Beständen eine saisonale Dynamik mit deutlich erhöhten Streumengen in der Trockenzeit zeigte. Die epiphytischen Streumengen nahmen mit dem Bestandesalter vom jungen Sekundärwald (4.8 g m-2 a-1) über den älteren Sekundärwald (12 g m-2 a-1) zum Altbestand ( 78.5 g m-2 a-1) zu, waren aber im Vergleich zu den übrigen Streufraktionen gering.Ein Vergleich der Epiphytenbiomasse der drei Bestände zeigte mit steigendem Bestandesalter einen zunehmenden Epiphytenbewuchs in der Kronenregion. Die Schätzung der gesamten epiphytischen Biomasse auf Bestandesebene (inklusive Kronenhumus) ergab 160 kg ha-1 im jungen Sekundärwald, 520 kg ha-1 im älteren Sekundärwald und etwa 3400 kg ha-1 im Altbestand.Mikrometeorologische Untersuchungen deuteten auf einen geringen Nebeleinfluß und ließen eine ausgeprägte Trockenzeit erkennen. Im Bestandesinneren wiesen alle drei Waldstadien vergleichbare Vertikalprofile von Lufttemperatur und Luftfeuchte auf. Die größere Epiphytenbiomasse des Altbestandes führte zu keiner meßbaren Erhöhung der Luftfeuchte im Bestandesinneren.Der Bestandesniederschlag zeigte mit Werten zwischen 69% und 75% des Freilandniederschlags im Jahresmittel nur geringe Unterschiede zwischen den Beständen. Wesentlich größer waren die Bestandesunterschiede hingegen beim Stammablauf, der im jungen und älteren Sekundärwald im Jahresmittel 16% bzw. 17% erreichte, während im Altbestand nur 2% gemessen wurden. Die Interzeption betrug im Altbestand 25% und lag deutlich über den im jungen Sekundärwald (15%) und im älteren Sekundärwald (9%) ermittelten Werten. Diese Befunde werden auf Unterschiede in der Struktur und Exposition der Bestände zurückgeführt.Beregnungsexperimente im Labor zeigten, daß bestimmte epiphytische Moosarten (Leptodontium exasperatum) mehr als das Siebenfache ihres Trockengewichts an Wasser speichern können. Die in der Kronenregion des Altbestandes bei dieser Art gemessenen Wassergehalte waren jedoch selbst in der Regenzeit deutlich niedriger (406%). Aufgrund geringer Verdunstungsraten ist die Bedeutung epiphytischer Moose im Interzeptionsprozeß vermutlich eher als gering einzuschätzen, da die Speicherentleerung langsam verläuft. Zur recht geringen Bedeutung trägt auch die heterogene Verteilung der Epiphyten und, in den Sekundärwäldern, deren verhältnismäßig geringe Biomasse bei. Eine für den Altbestand durchgeführte hydrologische Modellrechnung, nach der die epiphytischen Moose mit nur 6% an der Gesamtinterzeption des Bestandes beteiligt sind, bestätigt diese Ergebnisse.Nährstoffe (mit Ausnahme von Nitrat) wurden im Jahresmittel vom Freilandniederschlag zum Nettoniederschlag während der Kronenpassage angereichert. Die bestandesinternen Nährstoffflüsse ließen in der Gesamtmenge der mit dem Niederschlag transportierten Nährstoffe nur geringe Unterschiede zwischen den drei Waldsstadien erkennen. Beim Stammabfluß zeigten sich jedoch deutliche Unterschiede, wobei hohe Nährstoffflußraten in den Sekundärwäldern auffallen. Dies wird in erster Linie auf die hohe Stammdichte und die Kronenstruktur in den Sekundärwäldern zurückgeführt, während der Einfluß der Epiphyten auf die Nährstoffflüsse als eher gering einzuschätzen ist. Die Nährstofftransfers mit der Streu epiphytischer Moose und Flechten sind im Vergleich zu den über die Blattstreu transportierten Stoffmengen ebenfalls niedrig.Die Ergebnisse zeigen, daß die Folgen einer Konversion von Primärwald für den Wasser- und Nährstoffhaushalt auch nach 40jähriger sekundärer Waldsukzession noch deutlich erkennbar sind. Hierbei ist die Rolle der Epiphyten jedoch eher als gering einzuschätzen. Die gefundenen Unterschiede im Kronenwasserumsatz und Nährstoffkreislauf lassen sich im Wesentlichen auf strukturelle Charakteristika im Baumbestand der untersuchten Waldstadien zurückführen. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso ger de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm de
dc.title Die Bedeutung der Epiphyten im ökosystemaren Wasser- und Nährstoffumsatz verschiedener Altersstadien eines Bergregenwaldes in Costa Rica de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated The significance of epiphytes to water and nutrient fluxes in different successional stages of a montane rainforest in Costa Rica de
dc.contributor.referee Leuschner, Christoph Prof. Dr. de
dc.date.examination 2002-10-31 de
dc.subject.dnb 570 Biowissenschaften, Biologie de
dc.description.abstracteng In a comparative study, conducted in the Costa Rican Cordillera Talamanca, a chronosequence of three different successional stages of an upper montane rain forest was investigated. This comprised a 10-15 years old early secondary forest, a 40 years old later secondary forest, and an old-growth (primary) forest. The objectives of this study were (a) to elucidate how the structure of the stands and the biomass of their epiphytes changes with succession, and (b) to quantify the contribution of epiphytes to the fluxes of water and nutrients in different successional stages at the ecosystem level.Investigation of the structure revealed marked differences between the three stands with regard to their height, stem density, number of tree layers, and the proportion of trees reaching into the lower or upper canopy layer. Leaf area indices (LAI) measured with a LAI 2000 plant canopy analyzer showed no significant differences between the early secondary forest and the old-growth forest, whereas the later secondary forest exhibited a 24% higher value. Estimates of this parameter from leaf litter collections and an assumed average life span of the leaves of 1.5 years support these data, adding up to values of 8.8 m2 m-2 for the early secondary forest, 13.8 m2 m-2 for the later secondary forest, and 7.7 m2 m-2 for the old-growth forest.Amounts of litter production exhibited significant differences between the stands, with annual values found in the later secondary forest and the old-growth forest (1720 g m-2 a-1 and 1287 g m-2 a-1, respectively) being among the highest measured in tropical montane rain forests. Leaves of trees constituted the largest fraction of litter, which markedly increased during the dry season. Litterfall from epiphytes increased with succession from 4.8 g m-2 a-1 in the early secondary and 12.0 g m-2 a-1 in the later secondary forest to 78.5 g m-2 a-1 in the old-growth forest, but was always small in comparison to other litter fractions.A comparison of the epiphytic biomasses showed increasing values with increasing age of the investigated stand. An estimate of the total epiphytic biomass at the stand level (including crown humus) resulted in 160 kg ha-1 in the early secondary forest, 520 kg ha-1 in the later secondary forest, and 3400 kg ha-1 in old-growth forest.Micrometeorological measurements revealed a comparatively low influence of fog and a pronounced dry season. Inside the forests, all three stages of succession displayed similar vertical profiles of air temperature and air humidity. The greater epiphytic biomass of the old-growth forest did not produce a measurable increment of air humidity within the stand.Little differences between the stands were detected with regard to throughfall, with annual values averaging to between 69 and 75% of incident precipitation. However, differences were larger with regard to the stem flow, which ranged from annual values of only about 2% in the old-growth stand and 16% and 17% in the early and later secondary forest, respectively. Interception reached 25% in the old-growth forest, whereas significantly lower values were measured in the early (15%) and the later secondary forest (9%). These results are due to differences in stands structure and exposition.Artificial rainfall experiments carried out in the laboratory showed that appointed epiphytic Bryophyte species (Leptodontium exasperatum) are capable of storing more than seven times their dry weight of water. However, water contents obtained in the canopy of the old-growth forest yielded much lower values of water storage (406%) for these species even in the rainy season. On account of their small evaporation rates and the slow recovery of water storage capacity, the influence of epiphytic Bryophytes on the interception of rainfall is assumed to be low. It is further reduced by their heterogenous distribution and their small biomasses in the secondary forests. This assumption is confirmed by a hydrological model calculation carried out for the old-growth forest, which shows a contribution by the mossy epiphyte vegetation of only 6% to the total rate of interception.On annual average, nutrients (with the exception of nitrate) were enriched during the crown passage from incident rainfall to net precipitation. The total amounts of nutrients transported with precipitation within the stands revealed only small differences between the different stages of succession. However, nutrient fluxes within the stem flow showed marked differences, with high values measured in the secondary forests. This is caused mainly by high stem densities and the crown structure in these forests, whereas the influence of epiphytic vegetation is suggested to be low. In comparison to the amounts of nutrients transported via the litter of leaves, nutrient transfer with the litter of epiphytic mosses and lichens is also found to be insignificant.These results show that the effects of a conversion from primary to secondary forest on water and nutrient budgets are considerable even after 40 years of secondary succession. However, the influence of epiphytic vegetation on these budgets is probably small. The differences between stages of succession with regard to water and nutrient fluxes can be put down to structural differences between the stands. de
dc.contributor.coReferee Runge, Michael Prof. Dr. de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Bergregenwald de
dc.subject.ger Epiphyten de
dc.subject.ger Wasserumsatz de
dc.subject.ger Nährstoffumsatz de
dc.subject.ger Sukzession de
dc.subject.eng cloud forest de
dc.subject.eng epiphytes de
dc.subject.eng water fluxes de
dc.subject.eng nutrient fluxes de
dc.subject.eng succession de
dc.subject.bk 42.44 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1184-1 de
dc.identifier.purl webdoc-1184 de
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät inkl. Psychologie de
dc.subject.gokfull WNA 500: Tropische Biotope {Biologie, Ökologie} de
dc.subject.gokfull WNA 250: Wald, Urwald {Biologie, Ökologie} de
dc.subject.gokfull WNA 350: Gebirge {Biologie, Ökologie} de
dc.identifier.ppn 359790615

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