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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000789-8

Vegetation dynamics and carbon sequestration of Holocene alder (Alnus glutinosa) carrs of NE Germany

  • Erlenwälder auf Moorstandorten werden oft als Zeichen von Moordegradation und Torfoxidation gewertet, aber erlenholzreiche Moorablagerungen (teilweise mehrere Meter tief) sind unter anderem in Nordostdeutschland weit verbreitet. Die Genese von Erlen-Holztorfen wurde bisher überwiegend durch das Konzept der „Verdrängungstorfbildung“ erklärt. Hierbei wird ein von gehölzfreier Vegetation akkumulierter Torf nach einer Grundwasserabsenkung durch nachträglich einwachsende Baumwurzeln verändert. Dieses Prinzip ist aber auf tiefgründige Erlen-Holztorfe nicht übertragbar, da Alnus glutinosa auf naturnahen Moorstandorten meist nur wenige Dezimeter tief wurzelt. Anliegen der vorliegenden Dissertation mit dem Titel „Vegetation dynamics and carbon sequestration of Holocene alder (Alnus glutinosa) carrs in NE Germany“ war die Identifizierung torfbildender Erlenwälder. Die torfbildende Vegetation, die Wasserstände während der Torfbildung und die Vegetationsdynamik dieser bewaldeten Niedermoore wurden durch Analysen von Makrofossilien, Pollen und sonstigen Mikrofossilien (u.a. Pilz-, Pflanzen-, und tierische Reste) rekonstruiert. Hierbei wurden in enger Kooperation mit dem Promotionsvorhaben von Frau Anja Prager (Non-pollen palynomorphs [NPPs] from modern alder carrs [NE Germany] - Tools for reconstructing past vegetation and site conditions) ca. 150 bisher unbekannte Mikrofossilien beschrieben und teilweise identifiziert. Die Datenauswertung wurde anhand von Fossilien-Diagrammen und statistischen Methoden (DCA, Clusteranalysis; Broken Stick Analysis) durchgeführt. Zur Altersbestimmung erfolgten 14C-AMS-Datierungen und der Kohlenstoffgehalt wurde über die Bestimmung der Trockenrohdichte ermittelt, wobei ein durchschnittlicher Kohlenstoffanteil von 56% angenommen wurde. Die untersuchten Erlen-Holztorfe wurden überwiegend direkt in Erlenwäldern abgelagert („Echter Bruchwaldtorf“); sind aber auch teilweise als Verdrängungstorfe aus vorherigen Seggentorfen entstanden oder in von Weiden dominierten Gehölzen gebildet worden. Die jährlichen Medianwasserstände der torfbildenden Erlenwälder lagen einerseits über Flur („sehr nass“-„very wet“) und zum anderen 0 bis 10 cm unter Flur („nass“ - „wet“). Die Vegetationszusammensetzung der sehr nassen Erlenwälder ähnelte teilweise dem Wasserfeder-Erlen-Wald und in einem Fall dem Zweizahn-Erlen-Bruchgehölz. Die nassen Erlenwälder konnten nicht auf der Ebene von Vegetationsformen rekonstruiert werden; charakteristisch war das häufige Auftreten von Urtica und eine Carex-dominierte Krautschicht. Über einen Vergleich der Mikrofossilien der Erlenholz-Tofe mit Mikrofossilien von Oberflächenproben aus rezenten Erlenwäldern konnten die Medianwasserstände nasser, torf-akkumulierender Erlenwälder auf 0-10 cm unter Flur festgelegt werden. Alle untersuchten Profile zeigten eine zyklische Bewaldung mit Zwischenphasen von Offenvegetation (meist Seggenriede). Als Bindeglieder zwischen Erlenwald und Seggenried traten teilweise Weidengebüsche auf, welche sich mitunter auch langfristiger etablieren konnten. Die zyklische Vegetationsentwicklung von Seggenrieden, Weidengebüschen und Erlenwäldern basierte fast ausschließlich auf einem schwankenden Wasserangebot im Moor. Dieses war fast immer die Folge von zyklischen Ent- und Wiederbewaldungen der umliegenden, grundwasserfernen Standorte durch den Menschen. Die „Echten Bruchwaldtorfe“ sind unter verschiedenen hydrologischen Bedingungen entstanden (Verlandungs-, Versumpfungs-, Überrieselungs- und Überflutungsmoor). Die Kohlenstoff-Akkumulationsraten („LORCA“-long-term apparent rate of carbon accumulation) liegen zwischen 31-44 g C m-2 yr-1 in sehr nassen und 50-81 g C m-2 yr-1 in nassen Erlenwäldern. Die höheren Akkumulationsraten in nassen Erlenwäldern können durch die deutlich steigende Produktivität von Erlen-Wäldern schon bei leicht sinkenden mittleren Wasserständen erklärt werden. Eine Verringerung der durchschnittlichen Wasserstände von über Flur zu leicht unter Flur führt annähernd zu einer Verdopplung der Primärproduktion von oberirdischem Holz und Wurzelholz. Dadurch gelangt auch ein größerer Anteil von Wurzelholz in den dauerhaft wassergesättigten Bereich. Da mit sinkenden Wasserständen auch die oxidative Zersetzung zunimmt, ist für die teilweise sehr hohen Torfakkumulationsraten in Erlenwäldern die Zersetzungsresistenz von Holz (Lignin) von zentraler Bedeutung. Die Akkumulationsraten nasser Erlenwälder übersteigen die borealer Waldmoore deutlich und erreichen die Größenordnung der Kohlenstoffakkumulation in den tropischen Waldmooren Süddostasiens. Die vorliegende Dissertation belegt die weitverbreitete und oft umfangreiche Torf- bzw. Kohlenstoffakkumulation in Holozänen Erlen-Wäldern Nordostdeutschlands.
  • Black alder (Alnus glutinosa [L.] Gaertn.) is the predominant tree species on nutrient-rich peatlands in mid-latitude Europe where alder carrs cover large areas. Widespread even-aged stocks and difficult regeneration in shade lead to the assumption that alder carrs perform a cyclic alternation with open vegetation types. Since alder wood peat has rarely been object of palaeoecological research, little is known about the long-term dynamics of alder carrs. To reconstruct peat forming vegetation, vegetation dynamics and carbon sequestration rates of Holocene alder carrs, four profiles of alder wood peat from NE Germany were analysed on micro- and macrofossils. Because of poor pollen and macrofossil preservation, additional non-pollen palynomorphs (NPPs: wood, fungal, algal and invertebrate remains) were studied for sharper reconstruction of vegetation and environmental conditions. A multitude of previous unpublished non-pollen palynomorphs were introduced (with morphological description, digital photography, identification, ecological indication), which extended the approach of analysis of non-pollen palynomorphs to eutrophic and forested sites. All studied alder wood peat deposits show alternations of primary alder carr or willow scrub peat and secondary displacement peat of alder roots grown into previously deposited sedge fen peat. Therefore, cyclic vegetation development of alder carrs, willow scrubs and sedge fens can be deduced as common feature of long-term forested fens in NE Germany. These long-term vegetation dynamics were in the analysed cores predominantly driven by increased groundwater discharge into the mire, resulting from human disturbance of the surrounding woodlands that partly interfered with climatic shifts. Although alder wood peat is widespread in mid-latitude Europe, it rarely has been subject of palaeoecological research and data on the long term carbon accumulation rates (LORCA in t C ha-1 yr-1) of alder carrs are very rare. To determine long-term accumulation rates bulk density measurements are combined with radiocarbon datings. We found LORCA values of 31 to 58 g m-2 y-1 in very wet willow scrub vegetation, 48 to 96 g m-2 y-1 for displacement peats, 31 to 44 g m-2 y-1 in very wet alder carrs (mean water level: 15-0 cm above surface) and 50 to 126 g m-2 y-1 in wet alder carrs (mean water level: 0-10 cm below surface). The high LORCA of peat accumulated in the latter carrs is likely related to the much higher production of highly decomposition resistant wood roots (lignin) in absence of long-term flooding. Long-term C-accumulation rates in alder carrs are surprisingly high in comparison to boreal forested peatlands, approaching LORCAs of tropical peat swamp forests.

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Metadaten
Author: Alexandra Barthelmes
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000789-8
Title Additional (German):Vegetationsdynamik und Kohlenstofffestlegung Holozäner Erlenwälder (Alnus glutinosa) Nordostdeutschlands
Title Additional (English):Vegetation dynamics and carbon sequestration of Holocene alder (Alnus glutinosa) carrs of NE Germany
Advisor:Prof. Hans Joosten
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2010/05/06
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2010/01/15
Release Date:2010/05/06
Tag:Holocene, NE Germany, Palaeoecology, alder carr (Alnus glutinosa), microfossils
GND Keyword:Deutschland <Nordost>, Holozän, Makrofossil, Mikrofossil, Palökologie, Schwarzerle
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Botanik und Landschaftsökologie & Botanischer Garten
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 580 Pflanzen (Botanik)
MSC-Classification:92-XX BIOLOGY AND OTHER NATURAL SCIENCES / 92-02 Research exposition (monographs, survey articles)