Effects of air humidity on development, physiology and distribution of temperate woodland herbs and tree saplings
Einfluss von Luftfeuchte auf die Entwicklung, die Physiologie und die Verbreitung von Waldboden-Krautschichtpflanzen und Baumjungwuchs
Jasmin Lendzion
Doctoral thesis
Date of Examination:
2007-10-31
Date of issue:
2008-04-14
Advisor:
Leuschner, Christoph Prof. Dr.
Referee:
Leuschner, Christoph Prof. Dr.
Referee:
Kessler, Michael PD Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F143-B
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Format:
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Description:
Dissertation
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Abstract
English
How growth and morphology of wild plants are controlled by the relative air humidity is not sufficiently understood. The present study investigated long-term effects of contrasting air humidity levels on growth, physiology and distribution of woodland herbs and tree saplings. Major study aims were to examine (i) whether species of the forest floor vegetation require high air humidity for optimal growth, and (ii) if reductions of air humidity have negative consequences for the species of this environment. Air humidity was either manipulated in climate chambers or in open-top chambers in the field, or investigated in the natural climate of the forest floor. In both climate chamber and open-top chamber experiments, all investigated species were negatively affected when they were grown under reduced air humidity but ample soil moisture. An air humidity reduction of 45% in the climate chamber experiment resulted in a dry matter reduction of 40% in the woodland herb species and of 68% in the tree saplings. In the open-top chamber experiment, an air humidity reduction of 15% on the forest floor resulted in a biomass decrease of 25% to 30% in all investigated species.The results of the climate chamber and open-top chamber experiments were supported in the observatorial field study, in which the distribution of several woodland herb species was correlated with the air humidity regime. The results of the study show that the prevailing air humidity acts as a soil water-independent growth factor for the forest floor vegetation. Woodland herbs and tree saplings require for optimal growth and development sufficiently high air humidity. A decrease of air humidity as a result of gap formation, clear-cutting of forests, or in a drier climate with longer and more intense summer droughts might strongly threaten species of the forest floor vegetation.
Keywords: air humidity; forest floor; VPD; European beech; plant growth; leaf development; climate change; open-top chamber
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Welchen Einfluss relative Luftfeuchte auf
das Wachstum und die Morphologie von Wildpflanzen hat ist bislang
nicht ausreichend geklärt. In der vorliegenden Studie wurden
Langzeiteffekte unterschiedlicher Luftfeuchtebedingungen auf das
Wachstum, die Physiologie und die Verbreitung von
Krautschichtpflanzen des Waldbodens und der Baumverjüngung
untersucht. Folgende Hypothesen wurden getestet: (1)
Waldbodenpflanzen benötigen für ein optimales Wachstum hohe
Luftfeuchte und (2) eine Verringerung der Luftfeuchte hat negative
Folgen für die Waldbodenvegetation. Der Einfluss der Luftfeuchte
auf die Waldbodenvegetation wurde sowohl in Klimakammer- und
Freilandexperimenten als auch unter natürlichen Bedingungen in
einer Freilandstudie untersucht.
Sowohl in den Klimakammer- als auch in den Freilandexperimenten mit
manipulierten Luftgemischen und optimaler Bodenfeuchte zeigte sich,
dass alle untersuchten Arten negativ auf eine Abnahme der
Luftfeuchte reagierten. Eine Absenkung der Luftfeuchte um 45% in
den Klimakammern führte zu einer reduzierten Biomasseproduktion von
40% in den krautigen Arten und sogar zu 68% in den
Baumjungpflanzen. In vergleichbarer Weise reduzierte experimentell
um 15% abgetrocknete Luft am Waldboden das Wachstum der
untersuchten Arten um 25% bis 30%. Auch in der Freilandstudie
zeigte sich, dass Luftfeuchte für zahlreiche Waldbodenpflanzen der
entscheidende Umweltfaktor ist. Dieses Ergebnis bestätigt somit die
Ergebnisse der experimentellen Untersuchungsansätze.
Die vorliegende Untersuchung zeigt, dass Luftfeuchte einen
wichtigen, bodenfeuchteunabhängigen Faktor für die
Waldbodenvegetation darstellt. Sowohl Krautschichtpflanzen als auch
Baumverjüngung benötigen für ein optimales Wachstum und eine
bestmögliche Entwicklung eine ausreichend hohe Luftfeuchte. Eine
Abnahme der Luftfeuchte im Zuge des Klimawandels, bei der Bildung
von Bestandeslücken oder in Aufforstungen könnte daher zahlreiche
Arten der Waldbodenvegetation erheblich gefährden.
Schlagwörter: Luftfeuchte; VPD; Waldboden; Buche; Pflanzenwachstum; Blattentwicklung; Klimawandel; open-top Kammer
