FAQ
© 2017 Staats- und Universitätsbibliothek
Hamburg, Carl von Ossietzky

Öffnungszeiten heute09.00 bis 24.00 Uhr alle Öffnungszeiten

Eingang zum Volltext in OPUS

Hinweis zum Urheberrecht

Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-78867
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2016/7886/


Roadside trees in Hamburg : Growth and vitality of Tilia x vulgaris (H.) and Acer platanoides (L.) along urban to rural gradients

Straßenbäume in Hamburg : Wuchs und Vitalität von Tilia x vulgaris (H.) und Acer platanoides (L.) entlang städtisch-ländlicher Gradienten

Ehrhardt, Jessica

pdf-Format:
 Dokument 1.pdf (18.922 KB) 


Basisklassifikation: 42.91
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Pflanzen (Botanik)
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Jensen, Kai (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 20.11.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 13.09.2016
Kurzfassung auf Deutsch: Urbanisierung ist ein Schlüsselfaktor für den globalen Klimawandel. Mit dem exponentiell zunehmenden Wachstum der Weltbevölkerung, werden bis 2050 annähernd 70% der Menschheit in Städten leben. Städte umfassen sowohl dicht bebaute Wohn-, Arbeits- und Industriegebiete, die von einem Straßennetz durchzogen werden, als auch Regionen, die vor allem der Erholung dienen, wie z.B. Parks. Ein hoher Versiegelungsgrad ist charakteristisch in urbanisierten Gebieten. Hieraus resultierende wärmere Lufttemperaturen und CO2-Gehalte wie auch Luft- und Bodenverschmutzung, sind drängende Probleme, denen die Stadtbewohner Mensch, Tier und Pflanze entgegentreten müssen.
Bäume werden meist gezielt in Parkanlagen und entlang von Straßen gepflanzt und sind vielen Stressoren ausgeliefert. Obwohl die positiven Eigenschaften von Bäumen in Städten seit langem bekannt sind , sind die Lebensbedingungen, denen sie ausgeliefert werden, häufig schlecht. Straßenbäume in Städten bilden einen bedeutenden Teil eines Ökosystems aus heimischen und nicht heimischen Arten, die sich besser oder schlechter an die lokalen Umweltbedingungen angepasst haben. Im Hinblick auf zukünftige Lebensbedingungen in dicht bebauten Räumen und dem steigenden Anteil der Weltbevölkerung in Städten, ist es von Bedeutung eine datengestützte Basis zu schaffen, die die Anforderungen an die Baumstandorte widerspiegelt und es Stadtbäumen ermöglicht, sich gesund zu entwickeln. Anthropogen verursachte Stressfaktoren sollten hierfür in ihrem Ausmaß auf urbanisierten Flächen gering gehalten werden.
In dieser Arbeit wurden Untersuchungen an Straßenbäumen im Stadtgebiet Hamburgs in Norddeutschland durchgeführt. Das vorhergesagte regionale Klima für Norddeutschland bis zum Ende des 21. Jahrhunderts deutet auf höhere atmosphärische Temperaturen und damit auf ein höheres Risiko von Sommerdürren bei gleichzeitig wärmeren und feuchteren Wintern. Darüber hinaus wird eine Zunahme von klimatisch bedingten Katastrophen erwartet, die besonders für sessile und langlebige Pflanzen, wie Bäume, lebensbedrohlich werden können. Der beschleunigte Wandel der atmosphärischen Klimabedingungen stellt eine besondere Herausforderung an diese dar, da sie sich binnen einer Lebensspanne nur bedingt anpassen können.

Generelles Ziel dieser Arbeit war es, das Verständnis der Einflüsse urbaner Stressfaktoren auf das Wachstum und die Vitalität heimischer Baumarten zu vertiefen. Die Untersuchungen umfassten dabei drei Ziele:
1. Welche Rolle spielen Umgebungstemperatur und Luft-CO2-Konzentration in Bezug auf Vitalität und radiales Stammwachstum von urbanen Straßenbäumen der heimischen Arten Tilia x vulgaris und Acer platanoides in Hamburg?
2. Wie beeinflussen ausgewählte Bodenparameter und das Baumkronenvolumen die urbanen Straßenbäume der Arten Tilia x vulgaris und Acer platanoides in Hamburg?
3. Wie beeinflussen atmosphärische und stadttypische Klimafaktoren die urbanen Straßenbäume der Arten Tilia x vulgaris und Acer platanoides in Hamburg?
Um den möglichen Einfluss von steigenden Lufttemperaturen und CO2-Gehalten auf das Stammwachstum von Straßenbäumen zu beleuchten, wurde ein urban-ruraler Gradient innerhalb der Stadtgrenzen von Hamburg gelegt. Daten zu den Messungen der Umgebungstemperaturen und CO2-Gehalte an den ausgewählten Untersuchungsflächen dienten dazu, die atmosphärischen Bedingungen entlang des Gradienten zu charakterisieren.
Die Ergebnisse zeigen eine graduelle Zunahme des Stammzuwachses von urban nach rural in allen Jahren und für beide Arten. Stammwachstum und Lufttemperatur und CO2-Gehalte waren offenbar negativ miteinander verbunden. Einfache ANOVAs berechneten signifikante Unterschiede im Stammzuwachs in allen Untersuchungsjahren zwischen den urbanen und ruralen Standorten für Tilia x vulgaris. Bei Acer platanoides jedoch wurden signifikante Unterschiede nur für 2010 berechnet. Weil sich die ruralen Standorte beider Arten in ihrem Versiegelungsgrad von den urbanen und suburbanen unterschieden und stärkstes Stammwachstum nicht nur an der kühlsten ruralen Lokalität gemessen wurden, sondern eben auch an den Standorten, die offensichtlich weniger stark versiegelt waren, konnte ein negativer Bezug zwischen Stammwachstum und Umgebungstemperaturen nicht sicher festgehalten werden. Deshalb wurde ein weiterer Untersuchungsstandort für jede Art an der ruralen Lokalität herausgefiltert, der sich in geringerem Maße von den urbanen und suburbanen Standorten unterschied. Im Vergleich der versiegelten urbanen, suburbanen und ruralen Flächen waren die Wachstumsunterschiede bei Tilia x vulgaris und Acer platanoides gering in den Jahren 2011 und 2012.
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass weder die Unterschiede in der Lufttemperatur noch die in den CO2-Gehalten einen entscheidenden Einfluss auf das Stammwachstum urbaner Straßenbäume haben.
Bezug nehmend auf die zweite Frage, den Einfluss von Bodenfaktoren auf das Wachstum der Untersuchungsbäume, konnten signifikante Unterschiede zwischen den ruralen Standorten unterschiedlichen Versiegelungsgrades in den Jahren 2011 und 2012 bei Tilia x vulgaris, nicht jedoch bei Acer platanoides festgehalten werden. Tilia x vulgaris zeigte ein stärkeres Wachstum an der unversiegelten Fläche. Zwar ähnlich, aber doch weniger deutlich, verhielt es sich bei Acer platanoides.
Die Ergebnisse lassen vermuten, dass vor allem Bodenversiegelung das Wachstum der Baumstämme beeinflusst und Tilia hierbei offenbar stärker negativ als Acer.
Insgesamt legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass negative Einflüsse des Klimawandels durch Lufttemperaturerhöhungen und erhöhte CO2-Konzentrationen das Stammwachstum von Straßenbäumen in der Stadt nur wenig beeinflussen, direkt wirkende Faktoren wie edaphische Charakteristika, die Vitalität und das Wachstum der Bäume jedoch stärker prägen. Auswirkungen atmosphärischer Temperaturen und CO2 Gehalte auf das Wachstum von Tilia x vulgaris und Acer platanoides wurden höchstwahrscheinlich von Faktoren wie hoher Bodenversiegelung und –verdichtung als auch dem sandigen Substrattyp der häufig zu kleinen, das Wurzelwachstum einschränkende Baumgruben, an Straßenrändern in Hamburg überdeckt
Mit Blick auf die Fragestellung nach dem Einfluss atmosphärischer und stadttypischer Klimafaktoren auf die Phänologie von Tilia x vulgaris und Acer platanoides im Hamburger Straßenraum, deuten die Beobachtungen klar darauf hin, dass der Vegetationsbeginn der heimischen Bäume auch im stadtgeprägten Straßenraum positiv mit den Lufttemperaturen korreliert ist. Ich vermute, dass die zukünftig weiter steigenden Lufttemperaturen in Norddeutschland den Beginn des Vegetationskreislaufs heimischer Bäume verschieben werden und so möglicherweise die lokalen Ökosysteme längerfristig beeinflussen.
Kurzfassung auf Englisch: Urbanisation is a key driver for global change. With an accelerated increase in world population, nearly 70 % of the global population is predicted to live in urbanized areas by 2050. Cities comprise densely built-up residential and business areas with traffic roads and regions of industry. Despite park sites with recreation value for citizens, sealing of soils is characteristic for many urban areas. Thus, higher atmospheric temperatures and CO2 concentrations as well as air and soil pollution are factors that present challenges for citizens, animals and plants in cities.
Urban trees, which are often deliberately planted in urban parks and roadsides, are exposed to various stress factors. Although it is well known that trees in cities fulfil important ecosystem functions, habitat conditions for them are often poor. In view of creating suitable habitat conditions for trees in densely built-up areas, it is important to provide at least the basic requirements that allow urban forestry to select well-suited species or lines. Keeping human-induced stress factors at low levels is vital for the health of urban roadside trees.
In this thesis, studies on roadside trees were conducted in the city of Hamburg in Northern Germany. The predicted regional climate change for Northern Germany includes higher temperatures with increasing risk of summer droughts and simultaneously warmer but wetter winters for the late 21st century. Sudden heat, drought and frost events are threatening future climate scenarios. Moreover, an increase in climatic extremes is expected and will most likely hamper the vitality of humans, animals and plants. These extremes in atmospheric climate conditions are especially challenging for sessile, long-lived organisms like trees, which cannot adapt to changing climate within one life-span.
The general aim of this thesis is to deepen the understanding of the effects of urban stress factors on the growth and vitality of native roadside trees in Hamburg. Three main research questions were addressed:
1. What are the roles of the atmospheric factors ambient air temperature and CO2 content for the vitality and radial stem growth of the native species Tilia x vulgaris and Acer platanoides in urban roadside habitats?
2. How do soil parameters and crown volume affect growth of Tilia x vulgaris and Acer platanoides in urban roadside habitats?
3. How do atmospheric and urban climate factors affect the timing of bud burst in Tilia x vulgaris and Acer platanoides in urban roadside habitats?
To shed light on the influences of atmospheric shifts in air temperature and CO2 content on stem growth of roadside trees, an urban-to-rural gradient was set up. The relationship between growth of tree stems, and increasing temperature and CO2 content appeared to be negative. One way ANOVAs calculated significant differences in stem increment between the urban and rural sites in all examined years for Tilia x vulgaris. In Acer platanoides, however, significant differences only appeared in 2010.
As strongest growth was shown at rural sites that were the coolest in temperature, lowest in CO2 but also the least sealed ones, the gradient in stem growth could not be related with certainty to temperature or CO2 concentration. Therefore, two further sites at rural locations that differed little in the degree of soil sealing from the urban and suburban sites were selected for further study. When comparing sealed urban, suburban and rural locations, differences in stem growth were marginal in 2011 and 2012 for both species. Findings suggest that atmospheric temperature and CO2 concentration were not the decisive factors for stem growth of urban roadside trees.
With respect to the second question, significant differences in stem growth between rural trees in sealed and unsealed sites appeared in 2011 and 2012 in Tilia x vulgaris but not in Acer platanoides. Tilia x vulgaris showed stronger growth at the unsealed than at the sealed sites, and a comparable trend was observed for Acer platanoides. Findings on nutrient supply suggest that soil sealing negatively affects the stem growth of trees and Tilia seemed to be influenced more strongly by soil sealing than Acer.
Observations of bud development were conducted in 2011 from early to late spring by taking pictures of branches of the studied trees during two- to three- day intervals at all sites for both species. Based on these pictures, a phenological index was defined by
classifying bud development for Tilia x vulgaris and Acer platanoides. Results verified that temperature influences the timing of full-spring leaf-bud development of Tilia x vulgaris and early-spring flower-bud development of Acer platanoides. In both species, full blooming and unfolding appeared significantly earlier at the urban than at the rural location.
Altogether, results of this thesis suggest that the influences of climate change like higher air temperature and CO2 content on growth of urban roadside trees are smaller than the effects of edaphic site-characteristics. Limited water supply due to soil sealing, sandy urban soil characteristics in general, and limited tree pit sizes can be understood as proxies for the droughts expected in the future climate. The negative effects of urban stress factors like high soil sealing and bulk densities of urban soils or limited space for tree root development on vitality and growth of roadside Tilia x vulgaris and Acer platanoides in Hamburg were obvious, while the more subtle effects of atmospheric temperature and CO2 content were probably masked by these urban stress factors.
With respect to tree phenology, budding of Tilia x vulgaris and Acer platanoides clearly indicated onset of native tree growth to be positively correlated to increasing atmospheric temperatures. Most probable, future air temperatures in Northern Germany will shift the onset of the vegetation cycle of native trees and will possibly affect the local ecosystems.

Zugriffsstatistik

keine Statistikdaten vorhanden
Legende