Forschung

Thema

Studien zur spätquartären Vegetations-, Klima- und Feuerdynamik im Podocarpus-Nationalpark in den südlichen Ost-Anden Ecuadors.



Ziele und Ergebnisse

Das dreijährige (2005-2008) Forschungsvorhaben ist in das laufende DFG-Projekt der Forschergruppe 402 „Tropischer Bergregenwald“ eingebunden. Das Arbeitsgebiet ist der Podocarpus Nationalpark, der aufgrund seines glazialen Formenschatzes sowie seiner Lage an der Grenze Bergregenwald/Páramo ideale Forschungsvoraussetzungen bietet.





Die innovativen Untersuchungen, in denen die Analyse von Pollen, Sporen, Algen und Holzkohle mit XRF-Scanning und neuartiger Multivariater Datenanalyse (Behling et al. 2004) kombiniert werden, ermöglichen neue Einblicke in die Stabilität und Dynamik von tropischen Bergökosystemen während der Eiszeit (Pleistozän) und Nacheiszeit (Holozän). Sie geben Einblicke in die spätquartären Klimaveränderungen in den Neotropen, sowie Erkenntnisse über den Einfluss des Menschen auf tropische Ökosysteme. Die wichtigsten Ergebnisse der Forschergruppe 402 „Tropischer Bergregenwald“, einschließlich dieses Teilprojektes wurden bereits in der Buchausgabe „Gradients in a Tropical Mountain Ecosystem of Ecuador" zusammengefasst dargestellt:

• Niemann H, Behling H, 2008. Past vegetation and fire dynamics. In: Beck E, Bendix J, Kottke I, Makeschin F, Mosandl R (Eds) Gradients in a Tropical Mountain Ecosystem of Ecuador. Ecological Studies 198, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, pp 101-112

Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts stehen detaillierte Studien zur Vegetations-, Klima-, und Feuergeschichte, die zum Verständnis heutiger und zukünftiger Vegetations- und Klimaveränderungen von großer Bedeutung sind. Dabei soll überprüft werden wie sensibel tropische Bergökosysteme auf natürliche und anthropogene Umweltveränderungen in der Vergangenheit reagiert haben. Diese Ergebnisse bilden eine wichtige Grundlage zum nachhaltigen Ökomanagement des Podocarpus-Nationalparks.
Das Verhältnis zwischen rezenter Vegetation und aktuellem Pollenniederschlag, auf einem Höhengradienten zwischen 1800 und 3200 m in der Bergregenwald- und (Sub)-Paramo Zone, im ECSF (Estacion Cientifica San Francisco) Stationswald, bilden eine wichtige Grundlage für die Interpretation fossiler Pollendaten. Cluster-Analysen (CONISS) auf Grundlage der Pollen-Monitoring Daten spiegeln die unterschiedlichen Vegetationszonen unterer Bergregenwald (LMF), oberer Bergregenwald (UMF) und (Sub)-Paramo im Pollenniederschlag deutlich wider. Eine relativ hohe Anzahl der Pollen Taxa korrespondieren mit dem Verteilungsmuster von Genera und Familien der rezenten Vegetation auf dem Höhengradienten. Die Zunahme von (Sub)-Paramopollen und ein Rückgang von Bergregenwaldpollen bestätigt die aktuelle Waldgrenze bei ca. 2790 m:

• Niemann H, Behling H, 2008. Recent vegetation/modern pollen rain relationship studies on an altitudinal transect of mountain forest and paramo in the southeastern Ecuadorian Andes. Review of Palaeobotany and Palynology (in review)

Palaeoumweltveränderungen, basierend auf der Untersuchung von 9 See-, Moor- und Boden Bohrkernen aus verschiedenen Höhenlagen zwischen ca. 2000 und 3300 m, konnten anhand von Pollen-, Sporen und Holzkohleanalyse in Kombination mit XRF- und Magnetic Susceptibility Scanning (Seesedimente), rekonstruiert werden.
Während des späten Pleistozän, in der Zeit von ca. 21,000 bis 11,200 cal yr BP, herrschte ein kalt-feuchtes Klima am El Tiro-Pass (2810 m) vor. Die Vegetationszonen waren abgesunken, Grass-Paramo hatte sich dort ausgebreitet, wo heutzutage Subparamo Vegetation anzutreffen ist. Der Anstieg des Baumpollen Anteils, vorwiegend Weinmannia, im Pollendiagramm von Laguna Cocha Caranga (2710 m), reflektiert eine Zunahme der Temperatur während des Überganges vom späten Pleistozän zum Holozän (ca. 14,500-9700 cal yr BP). Das frühe Holozän von ca. 11,200 bis 8900 cal yr BP (El Tiro-Pass) ist charakterisiert durch einen Anstieg von Temperatur und Niederschlag sowie einer Aufwärtsbewegung der Vegetationszonen. Im mittleren Holozäns von ca. 8900 bis 3300 cal yr BP breitete sich am El Tiro-Pass oberer Bergregenwald aus, es kann von höheren Temperaturen als heutzutage ausgegangen werden. XRF-Scanning Daten des Sedimentkerns von Laguna Rabadilla de Vaca (3310 m) belegen eine trockenere Phase von ca. 8990 bis 6380 cal yr BP und eine feuchtere Phase von ca. 6380 bis 3680 cal yr BP. Mittels Botryococcus braunii, Isoetes und Cyperaceae konnten Holozäne Klimaphasen (feucht/trocken) für die Lokalität Laguna Cocha Caranga rekonstruiert werden. Trockenere klimatische Verhältnisse herrschten in der Zeit von ca. 9700 bis 6900 cal yr BP und von ca. 4200 bis 1300 cal yr BP vor. Von ca. 6900 bis 4200 cal yr BP und von ca. 1300 cal yr BP bis heute war das Klima feuchter.
Die nahezu heutigen klima- und Vegetationsverhältnisse etablierten sich im späten Holozän ab ca. 3680 cal yr BP (Laguna Rabadilla de Vaca) und ab ca. 3300 cal yr BP (El Tiro-Pass):

• Niemann H, Behling H, 2008. Late Quaternary vegetation, climate and fire dynamics inferred from the El Tiro record in the southeastern Ecuadorian Andes. Journal of Quaternary Science: 23(3): 203-212
• Niemann H, Haberzettl T, Behling H, 2009. Holocene climate variability and vegetation dynamics inferred from the (11,700 cal yr BP) Laguna Rabadilla de Vaca sediment record in the southeastern Ecuadorian Andes. The Holocene 19 (2): 000-000

Ein starker Anstieg der Feuerintensität zu Beginn des mittleren Holozäns ab ca. 9700 cal yr BP (Laguna Cocha Caranga) und ab ca. 7500 cal yr BP (El Tiro-Pass) reflektieren den Beginn des menschlichen Einflusses auf das Ökosystem in der Podocarpus Nationalpark Region. Hohe Grasspollen Anteile dokumentieren den starken Einfluss von Feuern auf die floristische Zusammensetzung des Bergregenwald- und Paramo Ökosysteme während des mittleren und späten Holozäns. Der Rückgang der Feuerintensität sowie wesentlich geringere Grasspollen Anteile ab ca. 1300 cal yr BP (Laguna Cocha Caranga) und zwischen ca. 970 und 400 cal yr BP (Oberes Rio San Francisco Tal), in Verbindung mit dem Fehlen von Maispollen, dokumentieren einen Rückgang, bzw. das fehlen menschlicher Aktivität infolge politischer Wirren. In Folge des Rückgangs-, oder Fehlens menschlicher Aktivität konnte sich die Bergregenwald Vegetation regenerieren.

• Niemann H, Behling H, 2008. Late Holocene environmental change and human impact inferred from three soil monoliths and the Laguna Zurita multi-proxi record in the southeastern Ecuadorian Andes. Vegetation History and Archaeobotany (in review)
• Niemann H, Behling H, 2008. Late Pleistocene and Holocene vegetation development, climate variability and human impact inferred from the Cocha Caranga multi-proxy records in the southeastern Ecuadorian Andes. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (in review)

Besonderer Dank gilt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die finanzielle Unterstützung dieses erfolgreichen Projektes.