In diesem Vorhaben des Bündelantrags sollen in den beiden Untersuchungsgebieten Lahnenwiesgraben und Reintal die Massenbewegungen, vor allem Murgänge, aber auch Kriech-, Gleit-, Rutsch- und Sturzvorgänge mit dendrogeomorphologischen Methoden datiert und bilanziert werden. Murgänge können aufgrund ihrer hohen Intensität in wenigen Minuten mehr Schutt bewegen als Jahrzehnte oder gar Jahrhunderte kontinuierlicher oder auch periodischer Aktivität der langsamen Massenbewegungen. Allerdings besteht die Schwierigkeit darin, diese episodisch auftretenden Prozesse mit niedriger Frequenz bei gleichzeitig großer Stärke zu quantifizieren. Jedoch ist die rezente und subrezente Geomorphodynamik der letzten Jahrhunderte auf Murkegeln mit Hilfe dendrogeomorphologischer Analysen verschütteter Bäume und Sträucher rekonstruierbar, wie der Antragsteller in etlichen veröffentlichten Untersuchungsergebnissen darlegen konnte. Die klassischen stratigraphischen Arbeitsweisen der Profilaufnahme und relativen Datierung sollen deshalb durch die dendrochronologische Analyse verschüttete Bäume und durch die 14C-Datierungen verschütteter fossiler Bodenhorizonte ergänzt werden.
Die Lebensdauer ist ein wichtiges demographisches Merkmal für die Lebensgeschichte von Pflanzenarten und ihre Reaktion auf Veränderungen in der Umwelt. Daten zur Lebensdauer der Individuen (oder Rameten) von Pflanzenarten und insbesondere ihrer Variation in Abhängigkeit von der Landnutzung oder zwischen geographischen Regionen sind für die meisten verbreiteten Graslandarten nicht verfügbar. Auch anatomische Eigenschaften des Stängels, die Funktionen bei Transport, Speicherung und für die mechanische Stabilität erfüllen, wurden bisher in ökologischen Untersuchungen von krautigen Arten kaum betrachtet. Daher ist nicht bekannt wie variabel diese Merkmale in Abhängigkeit von Umweltbedingungen sind. Das Projekt hat zum Ziel diese offenen Fragen anzugehen, indem für ausdauernde zweikeimblättrige Arten in den Grasländern der Biodiversitätsexploratorien Jahrringanalysen zur Altersbestimmung durchgeführt und anatomische Merkmale des Stängels gemessen werden. Die folgenden Ziele werden verfolgt: (1) Es wird das durchschnittliche Alter der häufigen ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Arten in den 150 experimentellen Plots der Exploratorien bestimmt und geprüft, welche Zusammenhänge zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder es Unterschiede zwischen Regionen mit unterschiedlichen Umweltbedingungen gibt. (2) Das Alterspektrum und die Verteilung von Altersklassen wird in den Populationen von vier häufigen krautigen Arten untersucht um zu testen, ob die Zusammenhänge zwischen Altersstruktur und der Größe und zeitlichen Stabilität von Populationen in Abhängigkeit von Landnutzung, Diversität und zwischen Regionen variieren. (3) Jahrringbreiten und anatomische Merkmale des Stängels werden in allen Proben vermessen und untersucht, welche Zusammenhänge zum Alter der Individuen (Rameten), zur Landnutzung und Diversität der Grasländer bestehen oder wie sie sich zwischen den Regionen unterscheiden. (4) Basierend auf den Daten aller untersuchter Pflanzenarten wird getestet, ob Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels von der Phylogenie der Arten abhängen und welche Beziehungen zu anderen funktionellen Merkmalen bestehen. Dieses Projekt wird zum ersten Mal für eine große Zahl von ausdauernden zweikeimblättrigen krautigen Pflanzenarten die Lebensdauer und anatomische Merkmale des Stängels untersuchen und prüfen wie variabel diese Merkmale in Grasländern unterschiedlicher Landnutzung, Diversität und in verschiedenen geographischen Regionen sind. Damit werden merkmalsbasierte ökologische Untersuchungen um eine demographische Perspektive erweitert und eine wichtige Grundlage zum besseren Verständnis der Langlebigkeit von Pflanzenpopulationen und der zeitlichen Stabilität von Pflanzengemeinschaften geschaffen.
Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Wäldern und Baumarten und deren Reaktionen auf Störungsereignisse wie Sturm oder Kalamitäten. Da detaillierte Information häufig fehlen, sind die zahlreich verbreiteten Abschätzungen hierzu teils widersprüchlich und spekulativ. Parallel zur terrestrischen Waldzustandserfassung ist die forstliche Fernerkundung bemüht, diese Informationslücke zu schließen. Allerdings ist die Unterscheidung von Baumarten und deren Vitalitätszustand noch immer problematisch. Zur Erhebung dieser Messwerte fehlen belastbare baumphysiologisch belegte Zusammenhänge. Dafür bieten sich Verfahren der Fernerkundung an, wenn über eine rein empirische Erhebung hinaus die Ableitung baumphysiologischer Parameter gelingt. Mit dem aktuellen Forschungsvorhaben soll eine Brücke zwischen den modernen Möglichkeiten der forstlichen Fernerkundung und Gehölzphysiologie geschlagen werden. Ein im Wald installierter 40 m hoher Drehkran am GFZ TERENO-Forschungsstandort im Raum Demmin (MV) bietet dabei für FeMoPhys einzigartige Möglichkeiten. Das Vorhaben verfolgt folgende Ziele: 1. Untersuchung von Zusammenhängen zwischen stressbedingten, physiologischen Veränderungen in Baumkronen, Stamm und Wurzeln und deren Quantifizierbarkeit durch 'Messung von außen' 2. Verknüpfung des methodischen Knowhow der baumphysiologischen Diagnostik und den Verfahren der hyper-/multispektralen und thermalen Diagnostik von Baumkronen 3. Identifikation klimasensitiver Areale auf der Basis von Flächendaten und baumphysiologischen Untersuchungen speziell für Hauptbaumarten 4. Entwicklung eines einfach zugänglichen Informationsproduktes zum baumartenspezifischen Waldzustand Das Projekt will einen Forest Vulnerability Index anvisieren, der Zielgrößen wie Anfälligkeit für Insektenbefall und Dürreschäden ausgibt. Dieser und weitere Indizes können kombiniert werden, und so helfen, Risikos für Kaskadeneffekte und die Überschreitung von Kipppunkten abzuschätzen.
In einem Pilotprojekt werden z. Zt. Bohrkerne von 50 rezenten Bäumen(Juniperus, Acacia, Sysiphus, Olea) mehrerer Standorte aus dem Hochland des Oman untersucht. Es soll durch Synchronisation der Jahrringfolgen untereinander und im Vergleich zur Niederschlags-Messreihe von Muscat geprüft werden, ob die Ringfolgen ein annuelles Wachstumsverhalten repräsentieren und somit für eine mehrhundertjährige Rekonstruktion der Niederschlagsentwicklung in dieser Region geeignet sind. Die Bohrkerne wurden im Rahmen des DFG-Projekts 'Transformationsprozesse in Oasensiedlungen Omans. Teilprojekt: Stoff- und Nährstoffflüsse (Projektleiter: Priv. Doz. Dr. A. Bürkert, )', gewonnen. Bei Eignung des Materials ist eine Einbeziehung dendrochronologischer Auswertungen in einen Folgeantrag vorgesehen.
Wichtige Klimaproxies wie z.B. Baumringe nutzen stabile Isotopenverhältnisse zur Rekonstruktion paläoklimatischer Verhältnisse. Dies wiederum erlaubt Abschätzungen über die zukünftigen Auswirkungen des derzeit stattfinden Klimawandels. Die Insel Korsika im westlichen Mittelmeer liegt in einer besonders stark von Klimaveränderungen betroffen Region. Die Insel war daher in den letzten Jahren das Ziel von Klimarekonstruktionen mittels Dendrochronologie und stabilen Isotopenmessungen. Allerdings ließen sich vorhandene Untersuchungsergebnisse von Sauerstoffisotopenmessungen an korsischen Schwarzkiefern bislang nicht zufriedenstellend interpretieren. Sauerstoffisotopenuntersuchungen von Baumringen hängen entscheidend vom Sauerstoffisotopenwert (delta18O) des lokalen Niederschlages und des daraus resultierenden Bodenwassers ab. Der delta18O-Wert des Niederschlages variiert vor allem in Abhängigkeit von Temperatur, Geländehöhe und dem Ursprungsgebiet der Luftmassen. Diese Parameter lassen sich heute meist gut bestimmen lassen, müssen für die Vergangenheit aber oft abgeschätzt werden. Ein wichtiger Effekt ist der Höheneffekt, welcher die Abhängigkeit des delta18O-Werts von der Geländehöhe beschreibt. Für solche Isotopeneffekte gibt es über die globale Datenbasis der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEA) gute regionale Abschätzungen. Sehr viel schwieriger gestalteten sich hingegen lokale Abschätzungen in Regionen mit einem sehr steilen, hohen Gebirgsrelief. Neueste Arbeiten lassen vermuten, dass für solche Regionen die Isotopenwerte in bestimmten Jahreszeiten keinen höhenabhängigen Gradienten mehr zeigen. Ursache hierfür können jahreszeitliche Schwankungen der Höhenlage der atmosphärischen Grenzschicht sein. Der vorliegende isotopenhydrologische Antrag ist Teil des Bündelantrages CorsicArchive, welcher weitere Anträge zum Klima, der Dendroisotopie und der Dendrologie umfasst. An insgesamt neun Stationen entlang eines Ost-West verlaufenden Höhenprofils sollen Regensammler installiert und beprobt werden. Im Teilprojekt Isotopenhydrologie sollen Fragen zur Wechselwirkung zwischen dem Höheneffekt und der atmosphärischen Grenzschicht untersucht werden. Weitere Fragestellungen sind die Herkunft der Luftmassen sowie der Anteil der lokalen Verdunstung am hydrologischen Kreislauf der Insel. Darüber hinaus sollen Oberflächengewässer- und Bodenwasseruntersuchungen durchgeführt werden, um Veränderungen des delta18O-Wertes auf seinem Weg zum Baumring zu entschlüsseln und zu quantifizieren. Die Untersuchungen sollen zu einem besseren Verständnis isotopenhydrologischer Prozesse in Gebieten mit steilen Höhengradienten beitragen. Dies soll schließlich dazu führen, dass auf stabilen Isotopen basierende Klimarekonstruktionen solcher Regionen zuverlässig interpretiert werden können. Im Hinblick auf den derzeitigen Klimawandel ist es entscheidend solche Prozesse in der Vergangenheit zu verstehen, um verlässliche Prognosen über zukünftige Veränderungen abzugeben.