Quantitative reconstructions of past land cover change - A basis for evaluating consequences of Global change for vegetation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Abschätzung der Folgen der Erderwärmung setzt ein gutes Verständnis von langzeitigen Ökosystemveränderungen voraus. Diese lassen sich anhand von Pollenanalysen studieren und mit Vegetationsmodellen nachvollziehen. Dieser Vergleich zwischen Modellierungen und Pollendiagrammen verlangt eine quantitative Rekonstruktion der Vegetationsgeschichte. Dieses Projekt hat unsere Fähigkeiten verbessert, palynologische Ergebnisse als Abundanz der einzelnen Arten darzustellen. Dabei wurden verschiedene Ansätze verfolgt. Faktoren, welche die relative und absolute Produktion von Pollen einer Landschaft beschreiben, wurden im Land Brandenburg erhoben, da hier Angaben der Waldzusammensetzung zur Verfügung stehen. Dabei zeigen die Untersuchungen der Akkumulationsraten von Pollen in den Sedimenten kleiner Seen neue Ergebnisse. Sie bestätigen die Theorie der Pollenverbreitung in der Praxis und zeigen, dass die absolute Pollendeposition für quantitative Rekonstruktionen nutzbar ist und dass ein Großteil des Pollens in einem kleinen See von Pflanzen stammt, die in wenigen hundert Metern um den See wachsen. Langjährige Serien von Untersuchungen mit Pollenfallen wurden ausgewertet und zeigen, dass die jährliche Variabilität der Pollen Produktion einiger Arten zu einem großen Teil mit den Monatsmittelwerten der Temperatur und des Niederschlages bestimmter vorhergehender Monate erklärt werden kann. Aufgrund des Vergleichs von Proben aus Pollenfallen mit Moospolstern lässt sich folgern, dass Oberflächenproben von Moosen und Seesedimenten die verschiedenen Pollenkörner unterschiedlich repräsentieren. Die Berücksichtigung dieser Faktoren kann die Ergebnisse von quantitativen Rekonstruktionen verbessern. Die Ergebnisse einer regionalen Vegetationsrekonstruktion für Dänemark und Norddeutschland zeigen, dass vor dem Beginn der menschlichen Landnutzung Kontinentalität und Bodensubstrat die Unterschiede in der natürlichen Offenheit des Waldes erklären können. Aufgrund einer Auswahl von Pollendiagrammen konnten wir zeigen, dass Vegetationsveränderungen oft in verschiedenen Regionen zur selben Zeit erfolgten, was auf sprunghafte Klimaveränderungen zu diesen Zeiten hinweist. Diese Analyse lässt auch vermuten, dass der parallelen Massenausbreitung von Hasel und Erle eine räumliche Ausbreitung mit geringer Populationsdichte vorangegangen ist, ansonsten müsste die Ausbreitung augenblicklich erfolgt sein. Die Ausbreitung der Arten nach dem Abschmelzen des Inlandeises und der holozänen Erwärmung muss jedoch in der Tat schnell vonstattengegangen sein, da Pollendiagramme aus Mittelschweden bereits in den ältesten Proben eine hohe Artenzahl aufweisen, die im weiteren Verlauf des Holozäns nicht mehr angestiegen ist. Insgesamt zeigt der Vergleich von sechs Pollendiagrammen, dass das Klima einen großen Einfluss auf die regionale Phytodiversität hat und sich der mögliche Effekt von langsamer Einwanderung nicht nachweisen lässt. Damit lässt sich vermuten, dass die prognostizierte Erwärmung in Mittel- und Nordeuropa kaum zu einem befürchteten Aussterben von Pflanzenarten führt. Wie im frühen Holozän werden die hier verbreiteten Arten ihre Arealgrenzen wahrscheinlich sehr schnell den neuen Klimabedingungen anpassen können. Diese Grenzen sind jedoch auch durch die Häufigkeit von Extremereignissen bestimmt, und jahreszeitliche Schichten in den Sedimenten geben Auskunft darüber, dass sich die Häufigkeitsverteilung über die Jahrtausende verändert hat. Mit Hilfe eines Vegetationsmodells konnten wir zeigen, dass solche Veränderungen die Verschiebung von Verbreitungsgrenzen von Bäumen genauso hervorgerufen haben könnte wie die Veränderungen der mittleren Temperatur.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2010) From early pollen trapping experiments to the Pollen Monitoring Programme. Vegetation History and Archaeobotany, 19, 247-258
Giesecke, T., Fontana, S.L, van der Knaap, W.O., Pardoe, H.S., and Pidek, I.A.
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(2010) The effect of climate conditions on inter-annual flovi«ring variability monitored by pollen traps below the canopy in Draved Forest, Denmark. Vegetation History and Arcfiaeobotany 19: 309-323
Nielsen, A.B., Moller, P.F., Giesecke, T., Stavngaard, B., Fontana, S.L, and Bradshaw, R.H.W.
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(2010) The effect of past changes in inter-annual temperature variability on tree distribution limits. Journal of Biogeography37: 1394-1405
Giesecke, T., Miller, PA, Sykes, M.T., Ojala, A.E.K., Seppä, H. Bradshaw, R.H.W.
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(2011) Exploring pollen percentage threshold values as an indication for the regional presence of major European trees. Review of Palaeobotany and Palynology 166, 311 -324
Lisitsyna, O.V., Giesecke, T. , Hicks, S.
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(2011) The pace of Holocene vegetation change - testing for synchronous developments. Quaternary Science Reviews 30: 2805-2814
Giesecke, T., Bennett, K.D., Birks, H.J.B., Bjune, A.E., Bozilova, E., Feurdean, A., Finsinger, W., Froyd, C, Pokorny, P., Rösch, M., Seppä, H., Tonkov, S., Valsecchi, V., S Wolters, S.
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(2012) Evaluating the effect of flowering age and forest structure on pollen productivity estimates. Vegetation History and Archaeobotany 21: 471-484
Matthias, I., Nielsen, AS., Giesecke, T.
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(2012) Exploring Holocene Changes in Palynological Richness in Northern Europe - Did Postglacial Immigration Matter? Plos One 7
Giesecke, T., Wolters, S., Jahns, S., Brande, A.
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(2012) Projecting the future distribution of European potential natural vegetation zones with a generalized, tree species-based dynamic vegetation model. Global Ecology and Biogeograpy 21: 50-63
Hickler, T., Vohland, K., Feehan, J., Miller, P.A., Smith, B., Costa, L., Giesecke, T., Fronzek, S., Carter, T.R., Cramer, W., Kuehn, I., Sykes, M.T.
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(2012) Quantitative reconstructions of changes in regional openness in north-central Europe reveal new insights into old questions Quaternary Science Reviews 47: 131-149
Nielsen, A.B., Giesecke, T., Theuerkauf, M., Feeser, I., Behre, K.-E., Beug, H.-J., Chen, S.-H., Christiansen, J., Dörfler, W., Endtmann, E., Jahns, S., de Klerk, P., Kühl, N., Latatovra, M., Odgaard, B.V., Rasmussen, P., Stockholm, J.R., Voigt, R., Wiethold, J., Wolters, S.
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(2014) Towards mapping the late Quaternary vegetation change of Europe Vegetation History and Arcfiaeobotany 23: 75-86
Giesecke, T., Davis, B., Brewer, S., Finsinger, W., Wolters, S., Blaauw, M., Beaulieu, J.-L., Binney, H., Fyfe, R., Gaillard, M.-J., Gil-Romera, G., Knaap, W.O., Kunes, P., Kühl, N., Leeuwen, J.N., Leydet, M., Lotter, A., Ortu, E., Semmler, M., Bradshaw, R.W.
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(2014), Insights into pollen source area, transport and deposition from modern pollen accumulation rates in lake sediments. Quaternary Science Reviews 87: 12-23
Matthias, I., Giesecke, T.
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(2014), Palynological richness and evenness: insights from the taxa accumulation curve. Vegetation History and Archaeobotany 23: 217-228
Giesecke, T., Ammann B, Brande A.
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(2015), Pollen diversity captures landscape structure and diversity. Journal of Ecology. 103: 880-890
Matthias, I., Semmler, M.S.S., Giesecke, T.