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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:9-001097-9

Recent influence of climate and environment on coniferous tree growth at treelines of the Northeastern Tibetan Plateau

  • Recent climate change has affected the forest system comprehensively. Northern hemisphere elevational treelines are considered as a key environment for monitoring the effects of current anthropogenic climate change. Moreover, trees from these areas are also widely employed in paleo-climate reconstructions. The stability of the tree growth climate relationship under current scenario is crucial for all tree ring based climate researches. It is important to investigate how trees respond to this rapid environmental change at altitudinal treelines. Tree cores from 21 treeline sites of three species (Pinus tabulaeformis, Picea crassifolia, and Sabina przewalskii) from Northeastern Tibetan have been conducted in this thesis. The instable correlations between tree growth and climate are the general response pattern of trees from all study sites in NE Tibetan Plateau. Picea crassifolia shows the most instable response to climate factors (mean monthly temperature and total monthly precipitation). Pinus tabulaeformis and Sabina przewalskii just showed instable and divergent responses to their main limiting climate factors but no clear trend was found which is limited by the few sample sites. Corresponding to divergent responses of Picea crassifolia to mean monthly temperature, most radial growth of Picea crassifolia were inhibited by this climate change type drought, only few trees within same sites grew faster due to temperature increasing during recent decades. The divergence response mainly started in last 30 years in six of eleven sample sites over the Northeastern Tibetan Plateau. North-westerly drier sites showed a large percentage of trees per site with a negative correlation to temperature and mostly southerly moister sites showed more mixed responses with both negatively and positively responding trees within site. Concurrent with the regional pattern, low elevation sites show mostly negative correlations with temperature and high elevation sites show more mixed responses. As the hydrothermal conditions of the investigation area changed to a drier and warmer combination, drought stress on tree growth have been intensifying over time and expanding spatially from the middle to most of our study area during the last half century. The Picea crassifolia tree growth climate relationship conducted on an elevational gradient with four different levels from upper treeline to lower treeline at the NE Tibetan Plateau. Results show that upper treeline trees show divergent growth trends and divergent responses in recent decades. Trees from lower treeline show a strengthening drought stress signal over time and no divergent growth trends within sites. This potential ecological reaction of tree populations to changing environmental conditions shows an implications for using trees to reconstruct climate, since the indiscriminate use of tree ring data from sites showing opposite responses to increasing warming could cause mis-calibration of tree ring based climate reconstructions, and over- or underestimation of carbon sequestration potential in biogeochemical models. The physiological response of Sabina przewalskii tree growth to major limiting climate factors based on the Vaganov-Shashkin (VS) model indicated that precipitation during the early growing season, especially in May and June, has significant effect on tree growth, while temperature mainly affects tree growth by warming-induced drought and by extending the growing season in the NE Tibetan Plateau. Under current and projected climate scenarios, modeling results predict an increase in radial growth of Sabina przewalskii around the Qaidam Basin, with the potential outcome that regional forests will increase their capacity to sequester carbon. However, most Picea crassifolia trees growing at lower elevations than Sabina przewalskii might be continue stressed by the warming induced drought and might decrease radial growth in future.
  • Die jüngsten Klimaveränderungen haben die Waldökosysteme umfassend verändert. Die Baumgrenzen der nördlichen Hemisphäre gelten als ideale Gebiete für Untersuchungen zur Auswirkungen des aktuellen anthropogenen Klimawandels und Bäume dieser Regionen werden häufig für Klimarekonstruktionen herangezogen. Die Konstanz der Beziehung zwischen Baumwachstum und Klima ist dabei ausschlaggebend für alle dendroklimatischen Forschungen. Daher sind Untersuchungen notwendig zur Frage, wie die Bäume auf die derzeitigen schnellen Umweltveränderungen an der Gebirgsbaumgrenze reagieren. Für diese Arbeit wurden Bohrungen an Bäumen von drei Baumarten (Pinus tabulaeformis, Picea crassifolia, and Sabina przewalskii) an 21 Untersuchungsstandorten des Nordöstlichen Hochlandes von Tibet durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass die Beziehung zwischen Baumwachstum und Klima durchaus nicht konstant ist. Vielmehr ist diese Korrelation an allen drei Untersuchungsstandorten instabil. Picea crassifolia zeigt am deutlichsten variierende Reaktionen auf klimatische Faktoren (mittlere monatliche Temperatur und Summe des monatlichen Niederschlags). Pinus tabulaeformis und Sabina przewalskii zeigten ebenfalls instabile Reaktionen auf ihre jeweiligen limitierenden Klimafaktoren, doch aufgrund der geringen Probentiefe konnte kein klarer Trend gefunden werden. Entsprechend der divergenten Reaktion von Picea crassifolia auf die mittleren monatlichen Niederschläge verringerte sich der jährliche radiale Zuwachs infolge erhöhter Trockenheit bei den meisten Bäumen. Nur einigen der Bäume innerhalb der gleichen Untersuchungsstandorte wuchsen dagegen schneller aufgrund des Temperaturanstieges der letzten Jahrzehnte. Diese divergente Reaktion begann vor allem in den letzten 30 Jahren in 6 von 11 Untersuchungsstandorten im Nordöstlichen Hochland von Tibet. Die nordwestlichen trockeneren Standorte zeigten einen höheren Anteil an Bäumen mit negativer Korrelation zur Temperatur, die südlichen feuchteren Standorte zeigen eine gemischte Reaktion mit sowohl negativ und positiv reagierenden Bäumen innerhalb des Untersuchungsstandortes. In Übereinstimmung mit den örtlichen Gegebenheiten zeigen die Bereiche der unteren Höhenstufen hauptsächlich eine negative Korrelation zur Temperatur und die Bereiche der oberen Höhenstufen eine gemischte Reaktion. Da sich die hydrothermalen Bedingungen des Untersuchungsgebietes ändern und es trockener und wärmer wird, hat sich der Trockenstress für das Baumwachstum im Verlauf des letzten halben Jahrhunderts intensiviert und räumlich vom mittleren Bereich auf das gesamte Untersuchungsgebiet verlagert. Die Untersuchung zur Beziehung zwischen Klima und Baumwachstum von Picea crassifolia wurden entlang eines Höhengradienten mit vier verschiedenen Levels von der oberen zur unteren Baumgrenze des Nordöstlichen Hochlandes von Tibet durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Bäume an der oberen Baumgrenze mit divergenten Wachstumstrends in den letzten Jahrzehnten reagieren. Die Bäume der unteren Baumgrenze zeigen ein verstärktes Trockenstresssignal und keine divergenten Wachstumstrends innerhalb der Untersuchungsstandorte. Diese potenzielle ökologische Reaktion der Gehölzpopulation auf sich verändernde Umweltbedingungen hat Folgen für Verwendung von Bäumen und Baumringe zur Klimarekonstruktion. Die vorbehaltlose Verwendung von Baumringdaten von Untersuchungsstandorten, die gegenteiligen Reaktion auf eine ansteigende Erwärmung zeigen, könnte eine falsche Kalibrierung der baumringbasierten Klimarekonstruktion zur Folge haben und in biogeochemischen Modellen zur Unter- oder Überschätzung des Potentials zur Kohlenstoffsequestrierung führen. Nach dem Vaganov-Shashkin Model weist die physiologische Reaktion des Baumwachstums von Sabina przewalskii auf die wichtigsten limitierenden Klimafaktoren darauf hin, das der Niederschlag während der frühen Vegetationsperiode, insbesondere im Mai und Juni einen signifikanten Einfluss auf das Baumwachstum hat, während die Temperatur vor allem durch wärmeinduzierte Trockenheit und durch eine Verlängerung der Vegetationsperiode das Baumwachstum im Nordöstlichen Hochland von Tibet beeinflusst. Unter dem gegenwärtigen und prognostizierten Klimageschehen sagen die Modellierungsergebnisse eine Verstärkung des Dickenwachstums von Sabina przewalskii im Gebiet des Qaidam-Beckens voraus, mit der potentiellen Folge, das die lokalen Wälder ihre Kapazität zur Kohlenstoffsequestrierung erhöhen werden. Dagegen könnten die meisten Picea crassifolia Bäume, die in geringerer Höhenlage als Sabina przewalskii wachsen, weiterhin unter wärmeinduziertem Trockenheitsstress leiden und ihr Dickenwachstum in Zukunft verringern.

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Metadaten
Author: Yongxiang Zhang
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001097-9
Title Additional (German):Jüngste Einflüsse von Klima und Umwelt auf das Wachstum von Nadelgehölzen an der Baumgrenze des Nordöstlichen Hochlandes von Tibet
Advisor: Martin Wilmking
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2011/11/04
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2011/10/12
Release Date:2011/11/04
Tag:Divergent response, Northesstern Iibetan Plateau, Recent warming, coniferous trees
GND Keyword:Hochland von Tibet, Klimaänderung, Nadelbaum
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Botanik und Landschaftsökologie & Botanischer Garten
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 580 Pflanzen (Botanik)