Aims
- to reconstruct the temporal and spatial variability of the climate of the past utilizing multi-parameter tree ring analysis
- to assess and verify the causes of climate change and its impact on woody plants
Tasks
- quantitative analysis of the climate-signal transfer from atmosphere through soil and leaf into the wood of tree rings (Monitoring, calibration and verification of tree ring parameters vs. instrumental data)
- to establish multi-centennial to millennium long time series of tree-ring parameters (ring width, cellstructure parameters, stable isotope ratios) for networks of sites from selected regions of the earth
- comparative study of time series of climate proxies from different geo-archives (varved sediments, spelethemes, corals etc.)
Im Holz ihrer Jahresringe speichern Bäume Klima- und Umweltinformationen aus der Vergangenheit. Physikalische Messungen von Jahrringparametern, wie die Breite und Dichte von Jahrringen oder die Konzentrationen bestimmter chemischer Elemente unterschiedlicher Masse (Isotope) sind Grundlage für die Rekonstruktion vergangener Klima- und Umweltdynamik. Dazu werden diese Jahrringparameter mit Messdaten instrumenteller Beobachtungen verglichen und kalibriert.
Mit seinem über 200 Jahre alten Baumbestand und der seit 1893 ohne Unterbrechung betriebenen Klimastation des Deutschen Wetterdienstes ist der Telegrafenberg ein idealer Standort für die Entwicklung neuer Messmethoden, Kalibrierung von Jahrringdaten, die Untersuchung der Klimadynamik und den Einfluss des Klimawandels auf Baumwachstum und Waldgesundheit.
3-D Seismometer, sog. Geofone, werden zur Erfassung seismischer Wellenformen von Bäumen installiert. Unterschiedliche seismische Wellen entstehen durch Vibrationen und Bewegungen der Bäume, die durch Interaktion von Witterungs- und Umwelteinflüssen mit den Bäumen verursacht werden. Zu den Einflussfaktoren gehören Windbelastung, Boden-Wurzel-Interaktion, Baumstruktur, Baumwassergehalt und Baumgesundheit. Da gesunde Bäume oft andere Vibrationsmuster als kranke oder geschwächte Bäume lassen sich möglicherweise frühzeitig Anzeichen von Stress oder Beschädigung (z.B. Trockenbrüche) bei Bäumen erkennen.
Dendrometer sind Instrumente zur Messung eines Radius oder des Durchmessers von Bäumen. Hier werden Radius-Dendrometer eingesetzt welche im 30-minütigen Rhythmus das Ausdehnen oder Schrumpfen an einer bestimmten Stelle (Radius) des Baumstamms messen. Wasserverlust durch die Transpiration der Blätter und Nadeln führt tagsüber dazu, dass sich elastisches Gewebe des Baumstamms zusammenzieht und der Stammdurchmesser schrumpft. Nachts ist die Wasseraufnahme durch die Wurzeln größer als der Wasserverlust durch die Baumkrone. Dadurch dehnt sich der Baumstamm aus. Neue Holzzellen (Jahrringe) werden hauptsächlich nachts gebildet, was zu einer irreversiblen Dickenzunahme des Baumstamms führt.
Increment borers (5mm ∅, 30 to 80cm length) and accessories
Band-saw
Trimming of wood segments and cores
Beltsander OPTI
Coarse preparation wood surfaces
Precision saw
A precision saw (Buehler Isomet 5000) was modified by our GFZ workshop for dissecting thin cross sections from wood cores or wood segments.
WSL Sliding microtome
UV-Laser Microdissection Microscopes
For high resolution intra-annual investigations of tree rings variuos microtomes as well research microscopes with UV-laser dissection devices are being used. This allows to prepare, dissect and collect samples, e.g. tree-rings and parts thereof of micrometer size/thickness.
Tree-rings of >0.2mm width are being dissected utilizing binoculars (Nikon)
Cellulose extraction
Ultrasonic Homogenisation of cellulose
Freeze drying devices
Extracted, homogenized cellulose
Weighing chamber
3 micro balances mounted on special tables are being used for weighing samples for Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS)
Vacuum drying oven
2 Vacuum drying ovens are used to store cellulose samples and reference material for IRMS
To-date we do have monitoring activities going on in:
- NE-Germany
- Potsdam Telegrafenberg
- Müritz National Park (TERENO)
A focus is on utilizing a "Confocal Laser Scanning Microscope - CLSM", FV300 FLUOVIEW, Olympus.
Software:
Cell^B software
WinCELL Pro 2011a & XL Cell
WinDENDRO Density
Image-Pro Plus & ROXAS
References:
Liang, W., Heinrich, I., Simard, S., Helle, G., Dorado Liñán, I., Heinken, T. (2013): Climate signals derived from cell anatomy of Scots pine in NE Germany.Tree Physiology 33, 833–844. | doi:10.1016/j.dendro.2012.09.002
Liang, W.; Heinrich, I.; Helle, G.; Dorado Liñán, I.; Heinken, T. (2013): Applying CLSM to increment core surfaces for histometric analyses: A novel advance in quantitative wood anatomy. Dendrochronologia, 31, 2, 140-145. | doi:10.1093/treephys/tpt059
