Sozialwissenschaften

Dendrochronologie – Baumringaufzeichnungen des Klimawandels

Dendrochronologie ist der formale Begriff für Baumringdatierung, die Wissenschaft, die die Wachstumsringe von Bäumen als detaillierte Aufzeichnung des Klimawandels in einer Region sowie als Möglichkeit zur Annäherung des Baudatums für Holzobjekte vieler Arten verwendet.

Wichtige Erkenntnisse: Dendrochronologie

  • Dendrochronologie oder Baumringdatierung ist die Untersuchung von Wachstumsringen in Laubbäumen, um absolute Daten von Holzobjekten zu identifizieren.
  • Baumringe werden vom Baum erzeugt, wenn sein Umfang wächst, und die Breite eines bestimmten Baumrings hängt vom Klima ab, sodass ein Baumbestand alle ein nahezu identisches Muster von Baumringen aufweist.
  • Die Methode wurde in den 1920er Jahren vom Astronomen Andrew Ellicott Douglass und dem Archäologen Clark Wissler erfunden.
  • Zu den jüngsten Anwendungen gehören die Verfolgung des Klimawandels, die Identifizierung anstehender Hangeinstürze, das Auffinden amerikanischer Bäume im Grabenbau des Ersten Weltkriegs und die Verwendung chemischer Signaturen in tropischen Bäumen zur Identifizierung vergangener Temperaturen und Niederschläge.
  • Die Baumringdatierung wird auch verwendet, um Radiokarbondaten zu kalibrieren.

In Bezug auf archäologische Datierungstechniken ist die Dendrochronologie äußerst präzise: Wenn die Wachstumsringe in einem Holzobjekt erhalten bleiben und in eine vorhandene Chronologie eingebunden werden können, können Forscher das genaue Kalenderjahr und häufig die Jahreszeit bestimmen, zu der der Baum gefällt wurde .

Aufgrund dieser Genauigkeit wird Dendrochronologie verwendet zu kalibrieren Radiokarbon – Datierung. durch die Wissenschaft ein Maß für die atmosphärischen Bedingungen zu geben, die Ursache Radiokarbondaten bekannt sind , zu variieren.

Radiokarbondaten, die durch Vergleich mit dendrochronologischen Aufzeichnungen kalibriert wurden, werden durch Abkürzungen wie cal BP oder Jahre vor der Gegenwart kalibriert.

 

Was sind Baumringe?

Querschnitt eines Baumes, der die Kambiumschicht darstellt. Lukaves / iStock / Getty Images

Die Baumringdatierung funktioniert, weil ein Baum jedes Jahr in seinem Leben in messbaren Ringen größer wird – nicht nur in der Höhe, sondern auch im Umfang. Die Ringe sind die Kambiumschicht. ein Zellring, der zwischen Holz und Rinde liegt und aus dem neue Rinde und Holzzellen stammen; Jedes Jahr wird ein neues Kambium erstellt, wobei das vorherige an Ort und Stelle bleibt. Wie groß die Zellen des Kambiums in jedem Jahr wachsen, gemessen als Breite jedes Rings, hängt von Temperatur und Feuchtigkeit ab – wie warm oder kalt, trocken oder nass die Jahreszeiten jedes Jahres waren.

Umwelteinflüsse in das Kambium sind hauptsächlich regionale klimatische Schwankungen, Änderungen der Temperatur, Trockenheit und Bodenchemie, die zusammen als Schwankungen der Breite eines bestimmten Rings, der Holzdichte oder -struktur und / oder der chemischen Zusammensetzung von kambium codiert werden die Zellwände. Im einfachsten Fall sind die Zellen des Kambiums in trockenen Jahren kleiner und daher ist die Schicht dünner als in feuchten Jahren.

 

Baumartenangelegenheiten

Nicht alle Bäume können ohne zusätzliche Analysetechniken gemessen oder verwendet werden: Nicht alle Bäume haben Kambien, die jährlich erstellt werden. In tropischen Regionen beispielsweise werden jährliche Wachstumsringe nicht systematisch gebildet, oder Wachstumsringe sind nicht an Jahre gebunden, oder es gibt überhaupt keine Ringe. Immergrüne Kambien sind häufig unregelmäßig und werden nicht jährlich gebildet. Bäume in arktischen, subarktischen und alpinen Regionen reagieren je nach Alter des Baumes unterschiedlich – ältere Bäume haben eine verringerte Wassereffizienz, was zu einer verringerten Reaktion auf Temperaturänderungen führt.

 

Erfindung der Dendrochronologie

Die Baumringdatierung war eine der ersten absoluten Datierungsmethoden, die für die Archäologie entwickelt wurden. Sie wurde in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts vom Astronomen Andrew Ellicott Douglass und dem Archäologen Clark Wissler erfunden.

Douglass interessierte sich hauptsächlich für die Geschichte der klimatischen Schwankungen in Baumringen; Es war Wissler, der vorschlug, mit dieser Technik zu identifizieren, wann Adobe Pueblos aus dem amerikanischen Südwesten gebaut wurden, und ihre gemeinsame Arbeit gipfelte 1929 in Forschungen in der Stadt Showlow in Ancestral Pueblo in der Nähe der modernen Stadt Showlow, Arizona.

 

Die Strahlenexpeditionen

Dem Archäologen Neil M. Judd wird zugeschrieben, die National Geographic Society davon überzeugt zu haben, die First Beam Expedition zu gründen , bei der Holzabschnitte von besetzten Pueblos, Missionskirchen und prähistorischen Ruinen aus dem amerikanischen Südwesten gesammelt und neben denen von lebenden Ponderosa-Kiefern aufgezeichnet wurden. Die Ringbreiten wurden angepasst und überkreuzt, und in den 1920er Jahren wurden Chronologien fast 600 Jahre zurückgebaut. Die erste Ruine, die an ein bestimmtes Kalenderdatum gebunden war, war Kawaikuh im Gebiet Jeddito, das im 15. Jahrhundert erbaut wurde. Holzkohle aus Kawaikuh war die erste Holzkohle, die in (späteren) Radiokohlenstoffstudien verwendet wurde.

1929 wurde Showlow von Lyndon L. Hargrave und Emil W. Haury ausgegraben , und die auf Showlow durchgeführte Dendrochronologie führte zur ersten einzelnen Chronologie für den Südwesten, die sich über einen Zeitraum von über 1.200 Jahren erstreckte. Das Labor für Baumringforschung wurde 1937 von Douglass an der Universität von Arizona gegründet und forscht noch heute.

 

Erstellen einer Sequenz

In den letzten hundert Jahren wurden Baumringsequenzen für verschiedene Arten auf der ganzen Welt erstellt, mit so langen Datumsfolgen wie einer 12.460-jährigen Sequenz in Mitteleuropa, die vom Hohenheim Laboratory auf Eichen fertiggestellt wurde, und einer 8.700 -jährigen Sequenz. lange Borstenkiefernsequenz in Kalifornien. Die Erstellung einer Chronologie des Klimawandels in einer Region von heute war zunächst nur eine Frage der Übereinstimmung überlappender Baumringmuster bei immer älteren Bäumen. Solche Bemühungen beruhen jedoch nicht mehr nur auf Baumringbreiten.

Merkmale wie die Holzdichte, die Elementzusammensetzung (Dendrochemie genannt) seines Aufbaus, die anatomischen Merkmale des Holzes und die in seinen Zellen eingefangenen stabilen Isotope wurden in Verbindung mit der traditionellen Analyse der Baumringbreite verwendet, um die Auswirkungen der Luftverschmutzung und die Aufnahme zu untersuchen von Ozon und Veränderungen der Bodensäure im Laufe der Zeit.

 

Mittelalterliches Lübeck

2007 beschrieb der deutsche Holzwissenschaftler Dieter Eckstein Holzartefakte und Sparren in der mittelalterlichen Stadt Lübeck, ein hervorragendes Beispiel für die unzähligen Einsatzmöglichkeiten der Technik.

Die mittelalterliche Geschichte von Lübeck umfasst mehrere Ereignisse, die für das Studium von Baumringen und Wäldern relevant sind, darunter Gesetze, die im späten 12. und frühen 13. Jahrhundert verabschiedet wurden und einige grundlegende Nachhaltigkeitsregeln festlegen, zwei verheerende Brände in den Jahren 1251 und 1276 sowie einen Bevölkerungsunfall zwischen etwa 1340 und 1430 infolge des schwarzen Todes .

    • Die Baubooms in Lübeck sind durch die weitgehende Verwendung jüngerer Bäume gekennzeichnet, die signalisieren, dass die Nachfrage die Erholungsfähigkeit der Wälder übertrifft. Büsten, wie nach der Dezimierung der Bevölkerung durch den Schwarzen Tod, sind durch eine lange Zeit ohne Bau gekennzeichnet, gefolgt von der Verwendung sehr alter Bäume.
    • In einigen der reicheren Häuser wurden die während des Baus verwendeten Sparren zu unterschiedlichen Zeiten abgeholzt, einige über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr. In den meisten anderen Häusern werden gleichzeitig Sparren abgeholzt. Eckstein schlägt vor, dass Holz für das wohlhabendere Haus auf einem Holzmarkt gewonnen wurde, auf dem die Bäume gefällt und gelagert worden wären, bis sie verkauft werden könnten; während weniger wohlhabende Hauskonstruktionen just in time gebaut wurden.
    • Hinweise auf den Holzhandel über große Entfernungen sind Holz, das für Kunstwerke wie das Triumphkreuz und den Bildschirm in der St. Jacobi-Kathedrale importiert wurde . Es wurde festgestellt, dass es aus Holz gebaut wurde, das speziell von 200 bis 300 Jahre alten Bäumen aus den polnisch-baltischen Wäldern eingeschifft worden war, wahrscheinlich entlang etablierter Handelswege von den Häfen in Danzig, Riga oder Königsberg.

 

 

Tropische und subtropische Umgebungen

Cláudia Fontana und Kollegen (2018) dokumentierten Fortschritte beim Schließen einer großen Lücke in der dendrochronologischen Forschung in tropischen und subtropischen Regionen, da Bäume in diesen Klimazonen entweder komplexe Ringmuster oder überhaupt keine sichtbaren Baumringe aufweisen. Dies ist ein Problem, da wir angesichts des fortschreitenden globalen Klimawandels die physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse verstehen müssen, die den Kohlenstoffgehalt auf der Erde beeinflussen. Die tropischen und subtropischen Regionen der Welt, wie der brasilianische Atlantikwald Südamerikas, speichern etwa 54% der gesamten Biomasse des Planeten. Die besten Ergebnisse für die dendrochronologische Standardforschung werden mit der immergrünen Araucaria angustifolia (Paraná-Kiefer, brasilianische Kiefer oder Kandelaberbaum) erzielt , deren Sequenz zwischen 1790 und 2009 n. Chr. Im Regenwald festgelegt wurde. Vorstudien (Nakai et al. 2018) haben gezeigt, dass es chemische Signale gibt, die Niederschläge und Temperaturänderungen verfolgen, die genutzt werden können, um weitere Informationen zu erhalten.

Die elliptischen Ringe an diesem Baum aus der Türkei zeigen, dass der Baum mehrere Jahre lang an einem Hang gekippt wurde, wobei der Teil der Steigung zugewandt war, der durch die Enge des Rings auf der rechten Seite des Bildes gekennzeichnet ist. Mehmet Gökhan Bayhan / iStock / Getty Images

Eine Studie aus dem Jahr 2019 (Wistuba und Kollegen) ergab, dass Baumringe auch vor drohenden Einstürzen des Abhangs warnen können. Es stellt sich heraus, dass Bäume, die durch Erdrutsche gekippt werden, exzentrische elliptische Baumringe aufzeichnen. Die Downslope-Teile der Ringe werden breiter als die Upslope-Teile, und in Studien in Polen stellten Malgorzata Wistuba und Kollegen fest, dass diese Neigungen zwischen drei und fünfzehn Jahren vor dem katastrophalen Zusammenbruch erkennbar sind.

 

Andere Anwendungen

Es war seit langem bekannt, dass in der Antike drei Bootsgrabhügel aus der Wikingerzeit aus dem 9. Jahrhundert in der Nähe von Oslo, Norwegen (Gokstad, Oseberg und Tune) eingebrochen worden waren. Die Eindringlinge entstellten die Schiffe, beschädigten die Grabbeigaben und zogen die Knochen der Verstorbenen heraus und zerstreuten sie. Zum Glück ließen die Plünderer die Werkzeuge zurück, mit denen sie in die Hügel, Holzspaten und Krankentragen (kleine Plattformen mit Henkeln, mit denen Gegenstände aus den Gräbern transportiert wurden) eingebrochen waren, die mittels Dendrochronologie analysiert wurden. Bill und Daly (2012) banden Baumringfragmente in den Werkzeugen an etablierte Chronologien und entdeckten, dass alle drei Hügel im 10. Jahrhundert geöffnet und die Grabbeigaben beschädigt wurden, wahrscheinlich im Rahmen der Kampagne von Harald Bluetooth. Skandinavier zum Christentum zu konvertieren .

Wang und Zhao verwendeten die Dendrochronologie, um die Daten einer der Seidenstraßenrouten zu untersuchen, die während der Qin-Han-Zeit als Qinghai-Route bezeichnet wurden. Um widersprüchliche Beweise für die Aufgabe der Route zu klären, untersuchten Wang und Zhao Holzreste von Gräbern entlang der Route. Einige historische Quellen hatten berichtet, dass die Qinghai-Route im 6. Jahrhundert n. Chr. Aufgegeben wurde: Die dendrochronologische Analyse von 14 Gräbern entlang der Route ergab eine fortgesetzte Nutzung bis zum Ende des 8. Jahrhunderts. Eine Studie von Kristof Haneca und Kollegen (2018) beschrieb Beweise für den Import von amerikanischem Holz zum Bau und zur Instandhaltung der 700 km langen Verteidigungslinie der Gräben des Ersten Weltkriegs entlang der Westfront.

 

Ausgewählte Quellen

 

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