Dendro-Isotope und die Jahrringbreiten als Klimaproxis der letzten ...

20
3 STABILE ISOTOPE IN JAHRRINGEN
3 STABILE ISOTOPE IN JAHRRINGEN
Die herkömmliche Analyse von Jahrringbreiten zur Rekonstruktion von vergangenen
klimatologischen und ökologischen Bedingungen blickt inzwischen auf eine
mehrhundertjährige Geschichte zurück und hat sich spätestens seit Beginn des 20.
Jahrhunderts voll etabliert (Überblick in SCHWEINGRUBER 1996). Im Gegensatz zu den
klassischen dendroklimatologischen und dendroökologischen Ansätzen sind
Untersuchungen der stabilen Isotope in Jahrringen erst seit wenigen Jahrzehnten
routinemäßig möglich. Diese Methodik zur Erfassung und Rekonstruktion von
Umweltveränderungen stellt den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Deshalb wird im
folgenden ein Überblick über den theoretischen Hintergrund gegeben, um ein besseres
Verständnis der in Kapitel 6 dargestellten und in Kapitel 7 diskutierten Ergebnisse zu
gewährleisten.
Mit der Entwicklung der modernen Isotopen-Massenspektrometrie konnten Ende der 40er
Jahre des letzten Jahrhunderts erstmals systematische Unterschiede zwischen den
Isotopenverhältnissen im Ausgangsmaterial und dem daraus gebildeten organischen
Material festgestellt werden (NIER 1940; NIER & GULBRANSEN 1939). Erste
pflanzenphysiologische und klimatologische Interpretationsansätze lieferten u.a. CRAIG
(1953, 1954a, 1954b) und UREY (1947). In den 70er Jahren erfolgte ein rapider Anstieg in
der Anzahl der Studien zu biochemischen, physiologischen und metabolischen
Interpretationsansätzen stabiler Isotope in Pflanzenmaterial (DENIRO 1977; LERMAN 1974;
TROUGHTON 1974). Als Folge der technischen Weiterentwicklung sowohl der
Isotopenanalytik als auch der Jahrringbreitenmessmethoden, welche die Erstellung langer
Chronologien ermöglichten, nahm in den frühen 1980er Jahren die Zahl der
Veröffentlichungen stark zu, die Zusammenhänge zwischen Klimaschwankungen und
stabilen Isotopen in der Jahrringzellulose untersuchten (LEAVITT & LONG 1983a, YAPP &
EPSTEIN 1982a). Diese ersten Ergebnisse in Verbindung mit dem Prozessverständnis aus
theoretischen Modellen (FARQUHAR et al. 1982; PARK & EPSTEIN 1960, 1961) ermöglichten
die Etablierung der Isotopenanalyse in Jahrringen als wichtiges Werkzeug zur
Rekonstruktion holozäner Klima- und Umweltbedingungen.
Da im Rahmen geographischer Arbeiten Klimarekonstruktionen aus Jahrring-
Isotopenverhältnissen eine neue Methode darstellen, wird im Folgenden auf einige
grundlegende Prinzipien und Theorien dieser Anwendung, welche für die
Dateninterpretation relevant sind, eingegangen. An dieser Stelle soll vorausgeschickt
werden, dass das Prozessverständnis bezüglich der 13 C-Fixierung auf der Blattebene
inzwischen weit fortgeschritten und durch zahlreiche Experimente verifiziert ist. Dagegen