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Global Change Forschung

Auswirkungen einer Temperaturerhöhung auf die Vegetation alpiner Kalk-Magerrasen (2001-2005):

Thomas Kudernatsch

Auswirkungen einer globalen Erwärmung sind insbesondere in Ökosystemen zu erwarten, deren Stoffhaushalt und Artenzusammensetzung durch niedrige Temperaturen bestimmt sind (z.B. arktische/alpine Ökosysteme). Im Bereich der Alpen konnten bereits vielerorts langfristige Vegetationsveränderungen alpiner Pflanzengemeinschaften aufgezeigt werden. Als treibende Kraft wurde die fortschreitende Erwärmung der Erdatmosphäre vermutet.

Um einen kausalen Zusammenhang zwischen einer Temperaturerhöhung und langfristigen Vegetationsveränderungen tatsächlich nachweisen zu können, basiert das Konzept des Projekts auf zwei sich ergänzenden methodischen Ansätzen:

1) In der alpinen Rasenstufe werden Erwärmungsexperimente mittels open top chambers durchgeführt. Die Kunststoffkammern führen zu einer Temperaturerhöhung der bodennahen Luftschicht und des Oberbodens, wodurch kurzfristige Effekte einer Erwärmung (i) auf ausgesuchte Arten und deren Eigenschaften, (ii) auf die Interaktionen (Konkurrenzverhältnisse) innerhalb und zwischen den Arten sowie (iii) auf wichtige Bodenparameter nachgewiesen werden können.

2) Durch ein Vegetations-Monitoring auf Quasi-Dauerflächen (Vergleich der Artenzusammensetzung damals/heute) werden langfristige, multifaktoriell begründete Vegetationsveränderungen dokumentiert. Auch können – die Standortweiserfunktion der Vegetation nutzend – Hypothesen zu möglichen Ursachen aufgestellt werden.

Durch eine Verknüpfung beider Ansätze wird geprüft, ob Elemente langfristiger Vegetationsveränderungen (vgl. 2) durch kurzfristige Erwärmung (vgl. 1) induziert werden können. Findet man in beiden Ansätzen gleichsinnige Effekte, so ist dies einerseits ein Beleg für die ursächliche Beteiligung einer Temperaturerhöhung am langfristigen Vegetationswandel, andererseits eine Bestätigung für die Relevanz der kurzfristigen Beobachtungen für das größere Muster.

Reaktionen der Waldbodenvegetation auf Stickstoffeinträge (2001-2005):

Markus Bernhardt-Römermann

In der vorliegenden Arbeit konnten Vegetationsveränderungen aufgrund von Stickstoffeinträgen in der Nähe von lokalen Stickstoffquellen (Autobahn bzw. Landwirtschaft) nachgewiesen werden. So wurde z. B. eine Beeinflussung der Vegetation durch eine Autobahn bis in eine Entfernung von 300 m gefunden. Mit Hilfe von Düngeexperimenten konnte die übergeordnete Bedeutung des vegetativen Wachstums für die Prozesse, die den Vegetationsveränderungen zu Grunde liegen erkannt werden. Die Auswertungen zeigen weiterhin, dass stickstoffbedingte Vegetationsveränderungen insbesondere auf saurem Untergrund wirken.

Anpassungen der Vegetation an eine gute Stickstoffversorgung konnten durch Analysen mit funktionellen Merkmalen (Plant functional types - PFTs) erkannt und spezifiziert werden. Auf einer Dauerbeobachtungsfläche wurden entsprechende Merkmale der während der letzten zwanzig Jahre zunehmenden Arten gefunden. Aus diesen Übereinstimmungen leitet sich ab, dass zusätzlicher Stickstoffeintrag die Ursache für diese Vegetationsveränderungen im Verlauf der Zeit ist. Eine Übertragung dieser Erkenntnisse auf andere Ökosysteme ist möglich und erlaubt die Vorhersage von Vegetationsveränderungen.

Auswirkungen einer möglichen Klimaerwärmung auf den Bergmischwald der Bayerischen Alpen im Bereich seiner Trockengrenze (1995-1998):

Markus Niedermeier

Ziel des Projekts W3 ist die Abschätzung der Auswirkungen einer Klimaerwärmung auf die Dynamik trockener Bergmischwälder am Bayerischen Alpenrand. Das Untersuchungsgebiet des Projektes liegt am Südabfall der Ammergauer Berge (montate Stufe) im Werdenfelser Land bei Garmisch-Partenkirchen.

Die Prognose der Entwicklung von Wäldern im Bereich der Trockengrenze des Bergmischwaldes unter dem Einfluß einer Klimaerwärmung (zeitliches Nacheinander) soll auf der Basis der Analyse von aktuellen Beständen diesseits und jenseits der Trockengrenze (räumliches Nebeneinander) erfolgen. Als zentrale „Träger“ einer möglichen Entwicklung werden die Ausprägung der Bodenvegetation, die Verjüngungsfähigkeit verschiedener Gehölze und die Vitalität der Bäume (Jahrringzuwachs) im Wasserhaushaltsgradienten analysiert.
Dazu wurden auf ausgewählten Versuchsflächen die standörtlich-floristische Situation, die Waldstruktur, die Gehölzverjüngung und der Jahrringbau von Fichte, Tanne, Buche und Kiefer im Übergangsbereich vom Schneeheide-Kiefernwald zum trockenen Flügel des Bergmischwaldes erfaßt und charakterisiert. Um den Jahresgang der Wasserverfügbarkeit in den verschiedenen Versuchsflächen vergleichen zu können, wurde an drei Standorten im Wasserhaushaltsgradienten Tensiometer installiert (Equi-Tensiometer), die die Erfassung von Matrixpotentialen von bis zu 10.000 hPa erlauben. Darüber hinaus wurde die Variabilität von Standort und Vegetation trockenheitsgeprägter Bergwälder im Untersuchungsgebiet anhand eines größeren Sets von Vegetationsaufnahmen untersucht.

Im Zentrum der Untersuchungen steht die Analyse der Zusammenhänge zwischen Witterungsstreß (ökophysiologische Analyse von Klimadaten der letzten 60 Jahre) und dem Zuwachsverhalten der Bäume (dendroökologische Analyse von Jahrringbreitendaten) in standörtlich charakterisierten Teilen des Übergangsökotons von ausgeglichenem zu angespanntem Wasserhaushalt. Erkenntnisse über die Reaktion der untersuchten Baumarten auf außergewöhnliche Witterungsbedingungen in der Vergangenheit (vor allem bzgl. Frequenz und Dauer von Extremereignissen wie z.B. Trockenperioden) und ihre Verknüpfung mit regionalen Klimaszenarien (Arbeitsgruppe Klimamodellierung) sollen Aussagen über mögliche Auswirkungen einer Klimaveränderung erlauben. Die Ergebnisse der vegetations- und standortkundlichen Untersuchungen dienen dazu, diese Aussagen ins Gelände zu übertragen und potentiell gefährdete Bergmischwaldbestände zu identifizieren.

Der Versuchsansatz soll die Prognostizierung der Verschiebung der Trockengrenze für einzelne Baumarten und Bestände im Bergmischwald ermöglichen und forstlichen Handlungsbedarf aufzeigen. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit den übrigen Projekten der Arbeitsgruppe Wald des Bayerischen Klimaforschungsprogramms (BayFORKLIM) und anderen BayFORKLIM-Arbeitsgruppen durchgeführt.