Untersuchungen zum Wasserhaushalt tropischer Bäume in Abhängigkeit von der Meereshöhe in Süd-Ecuador
Altitudinal effects on the water balance of tropical montane rainforest tree species in South-Ecuador
by Bernhard Schuldt
Date of Examination:2006-05-12
Date of issue:2025-11-27
Advisor:Prof. Dr. Christoph Leuschner
Referee:Prof. Dr. Christoph Leuschner
Referee:Prof. Dr. Michael Kessel
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11665
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Format:PDF
Description:Diploma thesis
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Abstract
English
The scope of this research study examines the influence elevation has on the water status in tropical montane rainforests in southern Ecuador. The investigation focused upon the vessel anatomy of branches and roots as well as leaf morphology and nutrient status of sun leaves within various forest stands along an altitudinal transect ranging from 1,000 to 3,000 m above sea level. For that purpose leaf area, specific leaf area as well as density and size of stomata of sun leaves were investigated. On the basis of cross sections of branches and roots the theoretical hydraulic conductivity was calculated. Due to increasing altitude the mass based leaf nitrogen content decreased linearly. Likewise the leaf area decreased strongly with altitude whereas the sclerophylly increased. Stomatal density decreased with altitude while stomatal size increased. With increasing altitude the mean vessel diameter of branches and roots decreased. Within the branches the portion of lignified vessels increased with altitude. Accordingly the theoretical specific conductivity decreased continuously with elevation, whereas that of roots was nearly twice as high as that of branches. However, the roots showed no greater vessel diameters. The theoretic leaf specific conductivity showed with the exception of the lowest study site no significant change with elevation, indicating an adaptation of vessel anatomy and supported leaf area with respect to elevation. In contrast, a reduction of root specific conductivity with respect to increasing altitude by the factor of four could be established. In conclusion, this analysis showed that in tropical montane forests leaf morphology as well as vessel anatomy of branches and roots were strongly affected by decreased nutritional availability and decreasing temperature following changes in altitude. In this, insufficient nitrogen availability played a major role as a limiting factor.
Keywords: tropical forest; tree physiology; plant hydraulics; leaf morphology; stomata; wood anatomy
German
In einer Studie über den Einfluss der Meereshöhe auf den Wasserhaushalt tropischer Bergregenwälder wurden die Gefäßanatomie von Zweigen und Wurzeln sowie Blattmorphologie und Blattnährstoffgehalte von Sonnenblättern entlang eines Höhentransektes von ca. 1000 bis 3000 m ü. M in verschiedenen Waldbeständen untersucht. Dazu wurden Blattfläche, Sklerophylliegrad, Stomatadichte und Stomatagröße von Sonnenblättern bestimmt. Anhand von Querschnitten der Zweige und Wurzeln konnten potentielle hydraulische Leitfähigkeiten berechnet werden. Mit zunehmender Meereshöhe wurde eine lineare Abnahme des massenbezogenen Stickstoffgehalts der Blätter gemessen. Parallel nahm entlang des Höhentransektes die Oberfläche der Blätter stark ab und der Sklerophylliegrad deutlich zu. Ebenfalls nahm die Stomatadichte der Sonnenblätter mit der Meereshöhe deutlich ab, während die Stomatagröße zunahm. Mit zunehmender Meereshöhe nahm der mittlere Tracheendurchmesser sowohl von Zweigen wie Wurzeln ab. Vor allem bei den Zweigen nahm mit der Meereshöhe der Anteil an lignifizierten Gefäßen zu. Dementsprechend sank die theoretische spezifische Leitfähigkeit der Zweige und Wurzeln kontinuierlich um mehr als den Faktor zwei entlang des Höhentransektes, wobei die Wurzeln fast doppelt so hohe Werte wie die Zweige aufwiesen. Dabei wurden bei den Wurzeln jedoch keine größeren Gefäßdurchmesser festgestellt. Hinsichtlich der theoretischen blattflächenspezifischen Leitfähigkeit wurde mit Ausnahme der untersten Fläche keine signifikante Veränderung entlang des Höhentransekts gemessen, was auf eine Anpassung der Gefäßanatomie und dem versorgtem Blattwerk an die jeweilige Höhenlage hinweist. Im Gegensatz dazu wurde eine Reduzierung der wurzeloberflächenspezifischen Leitfähigkeit mit zunehmender Meereshöhe um den Faktor vier festgestellt. Es konnte gezeigt werden, dass in tropischen Bergregenwäldern sowohl Blattmorphologie wie auch Gefäßanatomie der Zweige und Wurzeln stark von der mit der Meereshöhe verringerten Nährstoffverfügbarkeit und abnehmenden Temperatur beeinflusst werden. Dabei erwies sich besonders das Angebot von Stickstoff als limitierend.
Schlagwörter: Tropische Wälder; Baumphysiologie; Pflanzenhydraulik; Blattmorphologie; Spaltöffnungen; Holzanatomie
