Räumliche und zeitliche Variabilität stabiler Sauerstoffisotope in Kiefernholz von Korsika als Indikatoren des aktuellen und vergangenen Hydroklimas
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt ist Teil des DFG Forschungsprogramms „CorsicArchive: Altitudinal Gradients and Forest Response: Climate, Hydrology and Isotope Variability of a Mediterranean Ecosystem“. Ziel des Projekts war, das Verständnis der physiologischen Kontrolle und des umweltbedingten Einflusses auf die intra-annuelle Sauerstoff-Isotopen-Variabilität in Jahrringen von zwei Kiefernarten (Pinus nigra und Pinus pinaster) entlang zweier Höhengradienten (5-1600 m ü. NN) von der Mittelmeerküste bis zur Hochgebirgszone auf der Insel Korsika zu verbessern. Sauerstoff-Isotopenwerte verschiedener hydrologischer und biologischer Proben (Jahrringzellulose, Nadelwasser, Xylemwasser, Niederschlag, Bachwasser, Bodenwasser) wurden über drei aufeinanderfolgende Jahre (2017-2019) gemessen, um (1) die Isotopenfraktionierungsfaktoren während der verschiedenen Fraktionierungsschritte zwischen Wasseraufnahme und Zellulosesynthese zu quantifizieren, (2) die von den Bäumen genutzten Wasserquellen zu identifizieren, und (3) zu bestimmen, wie sich die Isotopensignatur von Untergrundwasser und Niederschlag im Jahrring widerspiegelt. Bevor wir uns auf die Jahre 2017-2019 konzentrierten, wurden die intra-annuellen Sauerstoff- Isotopenmuster der Jahrringzellulose über mehrere Jahre untersucht und mit Klimaparametern korreliert. Das Muster, das trocken-warme Bedingungen während des Sommers anzeigt, trat nach 2007 häufiger auf und bestätigte damit den Trend zu ausgeprägterem Trockenstress im Sommer. Die beiden untersuchten Kiefernarten haben verschiedene Anpassungsstrategien an das mediterrane Niederschlagsregime entwickelt, einschließlich eines bimodalen Wachstumsmusters, der Nutzung von tieferen Wasserquellen und der Fähigkeit, im Falle von Niederschlagsereignissen schnell das verfügbare Wasser aufzunehmen. Daher variieren die Wasserquellen im Verlauf der Vegetationsperiode und reichen von Schmelzwasser der winterlichen Schneedecke über Sommerniederschläge an höher gelegenen Standorten bis hin zu tiefen Bodenwasserspeichern an küstennahen Standorten. Die Sauerstoff-Isotopensignaturen von unterirdischem Wasser und Niederschlag treten im Jahrring mit einem zeitlichen Versatz auf, der mit der Höhenlage und der Jahreszeit variiert. Dementsprechend sind auch die Isotopenfraktionierungsfaktoren während der verschiedenen Fraktionierungsschritte zwischen Wasseraufnahme und Zellulosesynthese je nach Standort und Klimabedingungen während der Vegetationsperiode sehr variabel. Die Ergebnisse führen zu einem besseren Verständnis der Sauerstoff-Isotopenfraktionierung in Bäumen auf intra-annueller Basis, was wiederum Erklärungen für die langfristige Variabilität von Sauerstoff-Isotopen in Jahrringen liefert. Im weiteren Sinne trägt das Projekt zu einem besseren Verständnis und einer Quantifizierung des Paläoklimas im westlichen Mittelmeerraum bei, was eine notwendige Voraussetzung für das Verständnis des aktuellen und zukünftigen Klimawandels in dieser klimatisch besonders anfälligen Region ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2018): Long-term oxygen isotope chronologies from a Mediterranean island. TRACE-Volume, 16, 46-53
Szymczak, S., Bräuning, A., Joachimski, M.
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(2019): Growth variability of two native pine species on Corsica as a function of elevation. Dendrochronologia, 54, 49-55
Häusser, M., Szymczak, S., Garel, E., Santoni, S., Huneau, F., Bräuning, A.
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(2019): The relationship between climate and the intra-annual oxygen isotope patterns from pine trees: a case study along an elevation gradient on Corsica, France. Annals of Forest Science, 76, 1-14
Szymczak, S., Bräuning, A., Häusser, M., Garel, E., Huneau, F., Santoni, S.
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(2020): A dendroecological fire history for central Corsica/France. Tree-Ring Research, 76(1), 40-53
Szymczak, S., Bräuning, A., Häusser, M., Garel, E., Huneau, F., Santoni, S.
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(2020): How Do Mediterranean Pine Trees Respond to Drought and Precipitation Events along an Elevation Gradient? Forests, 11, 758
Szymczak, S., Häusser, M., Garel, E., Santoni, S., Huneau, F., Knerr, I., Trachte, K., Bendix, J.,Bräuning, A.
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(2020): Temporal offset between precipitation and water uptake of Mediterranean pine trees varies with elevation and season. Science of the Total Environment, 755, 142539
Juhlke, T.R., van Geldern, R., Barth, J.A.C., Bendix, J., Bräuning, A., Garel, E., Häusser, M., Huneau, F., Knerr, I., Santoni, S., Szymczak, S., Trachte, K.
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(2020): Tracking the oxygen isotope signature from source to sink in pine trees along an elevational gradient in a Mediterranean ecosystem. Chemical Geology, 549, 119695
Szymczak, S., Barth, J., Bendix, J., Huneau, F., Garel, E., Häusser, M., Juhlke, T., Knerr, I., Santoni, S., Trachte, K., van Geldern, R., Bräuning, A.
