@phdthesis{Hallinger2014, author = {Martin Hallinger}, title = {Shrubs in Space and Time – Alpine and Artic shrub dendroecology: Factors influencing shrub growth and population dynamics in tundra ecosystems}, journal = {Str{\"a}ucher in Raum und Zeit - Alpine und arktische Strauch{\"o}kologie: Das Strauchwachstum beeinflussende Faktoren und Stauchpopulationsdynamiken in Tundren{\"o}kosystemen}, url = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001771-3}, year = {2014}, abstract = {Deutsche Zusammenfassung / German Abstract: Die Klimaerw{\"a}rmung macht sich besonders in der Arktis bemerkt, wo sich die Durchschnittstemperatur in den letzen vier Jahrzenten doppelt so stark erw{\"a}rmt hat wie in den gem{\"a}{\"s}igten Breiten. Untersuchungen, die auf Satellitenbildern basieren und auf der erneuten Aufnahme historischer Landschaftsbilder konnten im selben Zeitraum einen deutlichen Anstieg der pflanzlichen Biomasse – insbesondere eine erh{\"o}hte Anzahl und Gr{\"o}{\"s}e der Str{\"a}ucher – nachweisen. Diese Strauchexpansion beeinflu{\"s}t die Vegetation, das Tierleben, den Boden, sowie den Energie und Kohlenstoffhaushalt der arktischen Tundra und das regionale und globale Klima merklich. Wie der Vergleich rezenter und historischer Fotos zeigt, vollzieht sich die Strauchexpansion auf verschiedenen zeitlichen und r{\"a}umlichen Ebenen und schlie{\"s}t Landschaftseinheiten ein, die eine starke Zunahme an Str{\"a}uchern zeigen (expandierende Strauchbest{\"a}nde) und solchen, in denen keine {\"A}nderung der Vegetationsdecke feststellbar ist (stagnierende Strauchbest{\"a}nde). Ausreichend hochaufgel{\"o}ste Satellitenbilder sind allerdings eine relativ rezente Erscheinung, zumal deren Aufl{\"o}sung zum Teil nicht gen{\"u}gt um vor allem Individuen kleinerer Straucharten zu erfassen. Brauchbare historische Fotografien sind selten. Experimentelle Studien haben gezeigt, dass erh{\"o}hte Temperaturen und eine erh{\"o}hte N{\"a}hstoffverf{\"u}gbarkeit oftmals zu einer erh{\"o}hten Strauchbiomasse f{\"u}hrt, wobei die Ergebnisse zum Teil auch widerspr{\"u}chlich waren; sich aber in jeden Fall auf eine kleine Versuchsfl{\"a}che und eine meist kurze Versuchsdauer bezogen. Um die L{\"u}cke zwischen diesen methodischen Ans{\"a}tzen zu schlie{\"s}en wurde in der vorliegenden Dissertation ein dendro{\"o}kologischer Ansatz gew{\"a}hlt um verschiedene Einflu{\"s}gr{\"o}{\"s}en auf das Strauchwachstum, sowie die Populationsdynamik zu erfassen. Daf{\"u}r wurden die h{\"a}ufigsten immergr{\"u}nen und laubabwerfenden Str{\"a}ucher sowohl in der Gebirgstundra als auch in der Tundra der n{\"o}rdlichen Breiten beprobt. Ziel dieser Dissertation war es die Anwendbarkeit dendrochronologischer Methoden, mit denen bis dato vor allem B{\"a}ume untersucht wurden, auf Str{\"a}ucher zu testen und etwaige morphologische Unterschiede herauszuarbeiten. Ein weiteres Ziel war es Anhaltspunkte f{\"u}r eine m{\"o}gliche Strauchexpansion in Skandinavien und die ma{\"s}geblichen klimatischen Einflu{\"s}gr{\"o}{\"s}en auf das Strauchwachstum zu bestimmen. Zudem wollten wir mit Hilfe der Untersuchung der drei h{\"a}ufigsten Straucharten in der Tundra Alaskas und der zugeh{\"o}rigen Bodenparameter der r{\"a}umlichen Heterogenit{\"a}t der Strauchexpansion auf den Grund gehen. Dabei wurden Standardverfahren der Dendrochronologie angewendet und nur dahingehend modifiziert, dass meist die Jahrringe mehrere Stammscheiben eines Strauchs analysiert wurden. Die vorliegende Arbeit f{\"u}hrt erst allgemein in das Thema ein: Dabei werden der Klimawandel in der Arktis, die Wissenschaftsdisziplin Dendro{\"o}kologie von Str{\"a}uchern und ihre Entwicklung sowie die grundlegenden Forschungsfragen und der Aufbau der Dissertation einf{\"u}hrend erl{\"a}utert. Dann folgen sieben wissenschaftliche Fachartikel, deren wichtigste Ergebnisse und Schlu{\"s}folgerungen abschlie{\"s}end synthetisiert werden. Aus deren Analyse, auch im Vergleich mit anderen Arbeiten, werden dann unmittelbar Empfehlungen f{\"u}r zuk{\"u}nftige Forschungsans{\"a}tze destilliert und die Zukunft des Forschungsfeldes reflektiert. Die wichtigsten Erkenntnisse meiner Arbeit sind: I) Die Anwendung dendro{\"o}kologischer Methoden auf Str{\"a}ucher ist m{\"o}glich. Unter ung{\"u}nstigen Umweltbedingungen bilden sowohl Str{\"a}ucher als auch B{\"a}ume unter Umst{\"a}nden als Anpassungsreaktion keine durchgehenden Jahrringe an der Stammbasis aus. II) Es gibt Anzeichen f{\"u}r eine Strauchexpansion in Skandinavien. III) Es ist mir gelungen, eine kausale Beziehung zwischen der Klimaerw{\"a}rmung und der zirkumpolaren Strauchexpansion bzw. dem verst{\"a}rkten H{\"o}hen- und Dickenwachstums der Str{\"a}ucher herzustellen, indem hohe Temperaturen in den Sommermonaten als wichtigste Einflu{\"s}gr{\"o}{\"s}e f{\"u}r das Strauchwachstum identifiziert wurden. IV) Die Ergebnisse meiner Forschungen in der Tundra Alaskas zeigen, dass sich eine erh{\"o}hte Schneedecke signifikant und stark negativ auf das Strauchwachstum auswirken kann, wodurch eine popul{\"a}re Hypothese (snow-shrub-microbe hypothesis) in ihrer generellen G{\"u}ltigkeit relativiert wird. V) Die r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t der Strauchexpansion spiegelt sich in deutlichen Unterschieden in der Vegetation und im Boden von expandierenden respektive stabilen Strauchbest{\"a}nden wider. VI) Diese Unterschiede werden durch unterschiedliche Standorte in der Landschaft mit unterschiedlicher St{\"o}rungsfrequenz pr{\"a}disponiert. VII) Strauchringchronologien konnten erfolgreich als nat{\"u}rliches Klimaarchiv genutzt und zur Modellierung der sommerlichen Massenbilanz eines Gletschers verwendet werden. IV) Eine Synthese von Untersuchungen, die an mehr als 25 zirkumpolaren Untersuchungsstandorten von den wichtigsten Forschern auf diesem Gebiet durchgef{\"u}hrt wurden, best{\"a}tigt das Vorhandensein einer zirkumpolaren Strauchexpansion, zeigt eine {\"U}bersicht der Methoden zur Strauchforschung und wei{\"s}t zuk{\"u}nftigen Forschungsbedarf auf. Diese Ergebnisse meiner Doktorarbeit zeigen, dass die Anwendung dendro{\"o}kologischer Methoden auf Str{\"a}ucher interessante neue Einsichten liefert und dass dadurch unser Verst{\"a}ndnis in Bezug auf die Analyse wachstumsbeeinflussender Faktoren, auf die Rekonstruktion vergangener Umweltbedingungen und auf die Erfassung von Populationsdynamiken dieser „B{\"a}ume der Tundra“ deutlich verbessert werden konnte.}, language = {en} }