Ecological information of ring width, stable carbon isotope composition and wood anatomical variables in tropical tree rings - A contribution to dendrochronology in the tropics

Abstract

Bäume sind langlebige Organismen und speichern ökologisch relevante Informationen in ihren Jahresringen. Untersuchungen des Baumwachstums auf der Grundlage von Jahresringen können dazu beitragen, wichtige Information über Alter und Zuwachs zu erlangen, aber auch wichtige Fragen bezüglich ihrer Reaktionen auf sich ändernde Umweltbedingungen zu beantworten. Tropische Waldökosysteme weisen eine sehr große Artenvielfalt und ein breites Spektrum an klimatischen Zonen auf. Diese große Variabilität äußert sich auch in einer Vielzahl von möglichen holzanatomischen Strukturen und entsprechenden Beziehungen zu ökologischen und umgebungsbedingten Faktoren. Die erfolgreiche Anwendung dendrochronologischer Methoden in den Tropen bedingt daher ausführliche Kenntnisse holzanatomischer Strukturen und deren Variabilität zur eindeutigen Bestimmung von Jahresringen in tropischen Bäumen. In Kapitel 2 wird der holzanatomische Hintergrund der makroskopischen Sichtbarkeit von Ringstrukturen behandelt. Traditionelle Methoden der Altersbestimmung wie die Radiokarbondatierung des Stammzentrums, Schätzungen auf der Grundlage wiederholter Durchmesserbestimmungen oder Modellrechnungen auf der Grundlage von Sterblichkeitsraten. Diese Methoden werden diskutiert und leiten über zu den Vorteilen der Jahrringanalyse zur Bestimmung von Alter und Zuwachs tropischer Bäume. In Kapitel 3 wird das dendroklimatologische Potenzial von zwei dominanten Baumarten aus Trockenwäldern in Namibia untersucht. Für beide Arten kann eine starke Korrelation zwischen Baumwachstum und Klimazeitreihen sowie mit El Niño Indizes festgestellt werden. Alle signifikanten Korrelationen zum Niederschlag sind positiv, was bedeutet, dass höhere Niederschlagsraten einen positiven Einfluss auf das Baumwachstum haben. In Kapitel 4 werden Bäume verschiedener hydrologischer Standorte verglichen, um festzustellen, welchen Einfluss Niederschlagsunterschiede auf 13C-Diskriminierung in tropischen Bäumen haben. Die Korrelation zwischen Niederschlags-Zeitreihen und den Isotopenwerten der Jahresringe sind signifikant negativ. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass tropische Bäume, wie Bäume gemäßigter Zonen, Kohlenstoffisotopensignaturen im Holz speichern, die mit externen Faktoren in Verbindung gebracht werden und zur Altersbestimmung tropischer Bäume genutzt werden können. Zum besseren Verständnis der Beziehungen zwischen externen Faktoren und der Holzstruktur wurden in Kapitel 5 holzanatomische Merkmale tropischer Bäume verschiedener Taxa entlang eines weiten Klimagradienten analysiert. Der Gefäßdurchmesser zeigt die stärkste Korrelation mit generellen Klimamerkmalen, sowie Baumwachstum und –gestalt. Ein bemerkenswertes Ergebnis lieferte die Analyse der relativen Flächenanteile von Gefäßen, Faserzellen und Parenchym, da bis heute ist nur wenig über die Ursachen der Aufteilung in verschiedene Zelltypen bekannt ist: generell zeigt sich, dass die Morphologie des Baumes einen stärkeren Einfluss auf die holzanatomische Struktur hat als die Klimabedingungen Dennoch können sich diese Wechselbeziehungen aufgrund von phylogenetischen Grenzen, individueller Wuchsleistung und aufgrund klimatischer Veränderungen verschieben. Die Analyse der Jahresringe in Bezug auf deren Ringbreiten, stabilen Kohlenstoffisotopen-Gehalt und quantitative holzanatomische Merkmale zeigt, dass tropische Jahresringe vielfältige ökologische Informationen speichern. Die Untersuchungen dieser Dissertation leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung der tropischen Dendrochronologie. Die Anwendung der vorgestellten Methoden kann somit künftig dazu beitragen, wichtige Forschungslücken auf dem Gebiet der Ökologie tropischer Wälder und des Klimawandels zu schließen, sowie waldbauliche Fragestellungen zu beantworten.