Environmental reconstructions by means of palynology : a study of unused potentials

Seit einiger Zeit beobachtet man die Entwicklung der Klimaerwärmung und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Um diese Entwicklung nachvollziehen zu können, ist es wichtig, die natürliche Dynamik eines Ökosystems zu verstehen. Diese Arbeit soll hierzu einen kleinen Beitrag leisten und beschäftigt sich mit den folgenden Fragen: 1) Ist es möglich, mit Hilfe der Pollen und Sporen in Oberflächenproben von sehr dynamischen, wasserabhängigen Ökosystemen die direkt umgebende Vegetation kleinräumig aufzulösen? 2) Können Verteilungsmuster des Leaf area index (LAI) innerhalb dieser Systeme erkannt werden und decken sich diese mit der Verteilung der Vegetationseinheiten? 3) Kann der LAI direkt über die Palynoflora abgeschätzt werden, um Rückschlüsse auf die Nettoprimärproduktion und die Biomasse zu ziehen? 4) Stimmt das über die Koexistenz-Methode anhand der Oberflächen-Palynofloren abgeschätzte Klima mit den Beobachtungswerten überein und welche Rückschlüsse lassen sich auf die Daten der zugrunde liegenden Palaeoflora-Database ziehen? Diese Fragen werden anhand von Untersuchungen im Mobile Delta, Alabama, U.S.A., und den Everglades, Florida, U.S.A., erörtert. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, mit Hilfe multivariater Methoden die Vegetationseinheiten auch in diesen sehr dynamischen Ökosystemen hochauflösend zu rekonstruieren. Auch hat sich herausgestellt, dass nur ein aus mehreren Methoden kombinierter Ansatz geeignet ist, die Auftrennung in Vegetationseinheiten zu optimieren. Deswegen ist eine Methodik erarbeitet worden, die als Grundlage einer Standardmethode dienen kann. Dieser Untersuchung zur Folge ist der LAI nicht nur von den Vegetationseinheiten abhängig. Geomorphologische Parameter und lokale Gegebenheiten scheinen einen ebenso starken Einfluss zu haben. Auch korreliert der LAI mit der Verteilung der Pollen und Sporen im Boden. Es gelingt jedoch nicht, den LAI mit hinreichender Genauigkeit aus der Palynomorphenverteilung abzuschätzen. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Nach dem Ausschluss einiger kritischer Arten wird die Jahresmitteltemperatur im Bereich des Mobile Delta durch den Koexistenz-Ansatz sehr genau ermittelt. Zudem ist anhand der Intervallmittelwerte ein schwacher Abkühlungstrend landeinwärts festzustellen, der mit den Beobachtungswerten übereinstimmt. Es kann aber gezeigt werden, dass der Abkühlungstrend in diesem Fall auf die Methode zurückzuführen ist. Daraus folgt, dass die Mittelwerte nur unter Vorbehalt zu interpretieren sind. Die oberen Intervallgrenzen der Niederschlagswerte fallen jedoch deutlich niedriger als die Beobachtungswerte aus. Dies ist auf zu geringe in der Datenbank vermerkte Obergrenzen zurückzuführen. Global climatic change and the resulting environment impact have, over the last decade, become one of the most important issues within the scientific community. In order to predict future anthropogenic changes, it is fundamental to understand the natural dynamics of ecosystems. The dissertation presented here, is a contribution to this goal. The main questions of this thesis are thus: 1) Can the surrounding vegetation of a heavily water-dependant, dynamic eco-systems be predicted on a small scale? 2) Are patterns of Leaf area index (LAI) recognizable within these ecosystems and can they be related to the different types of vegetation? 3) Can the palynoflora be used as a proxy for LAI and, thus, to draw conclusions to the netto primary production and standing biomass? 4) Is it possible to estimate the climate accurately using the coexistence approach based on palynomorphs from deltaic soil samples and which conclusions can be drawn to the underlying database? These questions are discussed by means of detailed study in the Mobile Delta, Alabama, U.S.A., and the Everglades, Florida, U.S.A. The completed research has revealed it is possible to reconstruct different types of vegetation on a small scale within these dynamic ecosystems by a multivariate approach. In order to yield satisfactory results a set of various statistical methods are necessary. Hence, a new methodological flowchart is designed and presented. It is suggested that this novel procedure be adopted as a basis for a new standard method in palynological analysis. According the findings of this dissertation, the LAI is not constrained by the vegetation type alone. Apparently, geomorphological parameters also play an equally important role in the growth of leaves. Moreover, the LAI correlates with the frequency of the palynomorphs. It is, however, impossible to estimate the amount of the LAI on the basis of the palynoflora alone. More detailed analysis of LAI-distribution and its correlation to palynological data are still needed in this regard. After exclusion of some problematic species, the mean annual temperature (MAT) within the Mobile Delta is calculated accurately. Based on the average MAT interval, a weak cooling can be observed, which is in accordance with measured climate data. This cooling, however, can be shown to be a methological artefact. Using the average coexistence-intervals alone can thus lead to misinterpretations of climatic paramters. It could also be demonstrated that the upper boundary for precipitation values in the database is often too low.