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.

Zuwachsbohrer (5mm ∅, 30 bis 80cm Länge) mit Zubehör

Bandsäge

Zurechtschneiden von Holzkernen und Holzsegmenten aus Stammscheiben

Bandschleifmaschine OPTI

Entfernung von groben Unebenheiten und Begradigung des Probenmaterials.

Präzisionstrennmaschine

Speziell vom GFZ modifizierte Diamant-Präzisionssäge (Bühler Isomet) wird zur Herstellung von Holz- dünnschnitten verwendet.

WSL Schlittenmikrotome

Laser Mikrodissektions Mikroskope

Bei der hochauflösenden inter- sowie intra annualen Analyse von Baumringen werden Forschungsmikroskope mit UV-Laser Applikation verwendet. Mit Hilfe dieser Mikroskope ist es möglich exakte, reproduzierbare Schnitte im Mikrometer-Bereich herzustellen.

Trennung der einzelnen Jahrringe unterm Mikroskop

Extraktion von Zellulose

Die nass-chemische Extraktion von Zellulose aus dem Rohholz wird als Vorbereitung für die Analyse der stabile Isotopen durchgeführt. Bei dieser Extraktion werden verschiedenste Holzkomponenten (Harze, Gerbsäuren, Lignin) schonend über mehrere Tage aus dem Holz herausgelöst, so dass nur noch reine Zellulose übrig bleibt.

Ultraschall Homogenisator

Für die Homogenisierung des Probenmaterials wird Ultaschall verwendet

Gefriertrocknungsanlage

Zu den schonensten Trocknungsmethoden gehört die Gefriertrocknung.

Extrahierte, homogenisiserte Zellulose

Wägebereich

Die Einwaage von Proben (50-180µg) für die Isotopenverhältnismassenspektrometrie erfolgt am speziellen Wägetischen an Mikrowaagen.

Vakuumtrockenschrank

Bis zur Messung werden eingewogene Proben in Vakuumtrockenschränken gelagert

Aktuelle Monitoring Standorte sind:

• NO-Deutschland
• Potsdam Telegrafenberg
• Müritz National Park (TERENO)