Polygons in tundra wetlands: state and dynamics under climate variability in Polar Regions (POLYGON)
Soil Sciences
Final Report Abstract
Polygonale Tundrenlandschaften (Polygonmoore) prägen weite Teile der modernen arktischen und subarktischen Tiefländer. Im Rahmen des POLYGON Projektes wurden diese an zwei charakteristischen Lokalitäten im Kolymadelta (Pokhodsk) und im Indigirka Tiefland in Nordostsibirien untersucht. Zusätzliche Untersuchungsstandorte lagen im Lenadelta und im Anabar Tiefland. Umfangreiche Feldarbeiten 2011-13 widmeten sich der kryologischen, limnologischen, pedologischen und ökologische Charakteristika moderner Polygontundren. Die heutigen Umweltbedingungen und ihre Steuerparameter wurden erfasst und bewertet. Das Inventar der Faunen- und Florengemeinschaften in Tümpeln, Mooren und Permafrostböden wurden untersucht und erbrachten zum Teil eine nicht erwartete Artenvielfalt, deren räumliche Verteilung die unterschiedlichen Landschaftskomponenten im Makro- und Mikrorelief widerspiegeln. Wesentliche Einflussfaktoren für aquatische Lebensgemeinschaften sind chemische Eigenschaften des Gewässer, die durch die Position der Polygontümpel in der Landschafft definiert sind. Feuchteunterschiede der saisonalen Auftauschicht im Polygonwall und –zentrum definieren die Vegetationszusammensetzung innerhalb einzelner Polygone. Die Untersuchung moderner Pollenverbreitung im polygonalen Mikrorelief im Vergleich zur Vegetationsverteilung zeigte, dass palynologische Befunde aus fossilen Polygonen eher kleinräumige Aussagekraft besitzen. Die detaillierte Analyse der Nährstoffverfügbarkeiten ergab, dass das Pflanzenwachstums in der polygonalen Tundra gegenwärtig durch Stickstoff limitiert ist. Jedoch ist langfristig eine Limitierung durch Phosphor zu erwarten, da hohe Gehalte potentiell verfügbaren Stickstoffs nur geringen Gehalten potentiell mobilisierbarem Phosphors gegenüberstehen. Überraschenderweise wurden an allen untersuchten Standorten im dauerhaft gefrorenen Boden signifikante Anreicherungen anorganischen Stickstoffs in Form von Ammonium gefunden. Möglicherweise ist diese Stickstoffanreicherung ein Resultat mikrobieller Aktivität im dauerhaft gefrorenen Boden. Die Entwicklung polygonaler Tundren auf unterschiedlichen Zeitskalen über Jahrzehntausende bis zu den letzten Jahrzehnten wurde anhand von exemplarischen Kernen und Profilen nachgezeichnet. Der Einfluss interner und externe Steuerungsfaktoren auf die Entwicklung polygonaler Tundren ist auf den verschiedenen Zeitskalen unterschiedlich stark nachweisbar. Je kleiner der betrachtete Zeitraum und je näher er an der Gegenwart liegt, umso besser lassen sich zeitliche Dimensionen fassen und umso besser ist der Einfluss interner Steuerungsfaktoren abschätzbar. Der interdisziplinäre Untersuchungsansatz der beteiligten russischen und deutschen Projektpartner sowie die Arbeit auf unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen zielt auf eine möglichst breite Erfassung der Eigenschaften von Polygonen, einem der wesentlichen Landschaftstypen der terrestrischen Arktis. Die Kombination kryolithologischer und pedologischer, biologischer und paläontologischer, geochemischer und modellierender Methoden erbrachte einen umfangreichen Datensatz und einen wesentlichen Erkenntnisgewinn zum Funktionieren von Polygontundra in der quartären Vergangenheit und Gegenwart.
Publications
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