Neue Potentiale alter Proxies: Holzanatomische Analysen zum komplexen Wechselspiel von Baumwachstum und Klima in borealen Wäldern

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Wilmking, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Forstwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254664299

Boreale Wälder sind das größte Landbiom der Erde und beeinflussen hauptsächlich durch zwei Rückkopplungen das globale Klima, Änderungen der Albedo und des Kohlenstoffkreislaufes. Allerdings sind boreale Wälder gerade komplexen, oft nicht-linearen ökologische Änderungen unterworfen, und werden daher als eines von neun globalen Klima-Kipp-Elementen bezeichnet. Durch die Klimasensitivität der borealen Wälder stammen viele, global einflußreiche, Klimarekonstruktionen aus diesen Gebieten. Allerdings ist deren Verläßlichkeit, sowie die Projektion zukünftigen Wachstumverhaltens, in letzter Zeit immer weiter in Frage gestellt worden, da zumindest der Einfluß des rezenten Klimawandels auf das Baumwachstum zeitlich nicht konstant zu sein scheint. Die Bäume verlieren ihre Klimasensitivität. Dieser Effekt wird als Divergence effect bezeichnet und hat sich in den letzten Jahrzenten auch durch starke Wuchsverluste in borealen Wäldern ausgedrückt (genannt boreal browning), obwohl sich diese Bereiche erwärmt haben. Die Gründe und möglichen Mechanismen werden heiß diskutiert, sind aber noch nicht abschließend gelöst, da uns einerseits Informationen über die physiologischen Kontrollen der Holzbildung in borealen Gebieten fehlen und andererseits deren raum-zeitliche Dynamik ungeklärt ist. Hier setzen wir an und wollen durch eine Kombination klassischer dendrochronologischer Methoden mit modernen Methoden der Holzanatomie tiefere Einblicke in die oben aufgeworfenen Fragen gewinnen. Von jedem Baum werden wir 13 Proxy-Zeitreihen generieren (klassisch waren es 1-2), die von der Jahrringbreite, über Holzdichteprofile, bis zu zellanatomischen Zeitreihen reicht. Diese Kombination erlaubt eine hohe intra-annuale Auflösung von Wuchsprozessen und verspricht daher ein weit verbessertes Prozessverständnis in Bezug auf den divergence effect und boreal browning. Wir konzentrieren uns auf zwei Modellsysteme: Picea glauca, eine wichtige nordamerikanische Art mit starken Anzeichen von boreal browning, und Pinus sylvestris, ein der wichtigsten eurasischen Arten mit weniger Anzeichen von boreal browning. Wir wollen entlang eines räumlichen Gradienten zunehmender Kontinentalität arbeiten (elf Arbeitsgebiet), um so die natürliche Klimavariabilität an der jeweiligen nördlichen Verbreitungsgrenze abzubilden. Hauptsächlich wollen wir auf vorhandenes Material zurückgreifen, in Kombination mit zusätzlicher Feldarbeit. Unser Arbeitsprogram ist in drei aufeinander aufbauende Work-packages gegliedert: 1) Feld- und Laborarbeiten, 2) Raum-zeitliche Analyse des boreal browning Effekts, 3) Einfluß von Klimaextrema und physiologischen Schwellenwerten auf die Holzbildung. Alle Ergebnisse werden dann in eine Synthese und Projektion zukünftigen Wuchsverhaltens an den nördlichen Verbreitungsgrenzen einfließen. Diese Projektion scheint deutlich komplexer zu sein zu müssen, als eine simple polwärtige Verschiebung der Arealgrenzen unter wärmeren Klimabedingungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen