Boden- und vegetationskundliche Untersuchungen zur Charakterisierung der Ausgasungs- und Vegetationsdynamik zweier trockener Mofetten im west-tschechischen Plesnatal

Zusammenfassung Für die Erforschung des Einflusses von Kohlendioxid auf das Drei-Phasen-System Boden wurden in der Birnen- und Moosmofette bodenkundliche Messungen durchgeführt. Die Resultate zeigten in beiden Untersuchungsstandorten, dass erhöhte CO2-Konzentrationen im Boden Veränderungen der Bodeneigenschaften verursachen. Die Resultate der Bodengasmessungen in der Birnen- und Moosmofette wiesen abweichende Bodengaszusammensetzungen im Vergleich zu CO2-unbelasteten Böden auf. Diese führten zu hypoxischen Bedingungen im Wurzelraum der Pflanzen. Ferner war in beiden Standorten eine weitere Antriebskraft des Gastransportes zu beobachten. In gasenden Bereichen fand nicht ausschließlich Diffusion statt, sondern eine verstärkte CO2-Ausströmung durch Konvektion. Anhand vergleichender Interpretationen der Kohlendioxidkonzentrationen, mit dem Anteil organischer Festsubstanz, Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt in der Birnenmofette, wurden in beiden Mofetten Abhängigkeiten deutlich. Diese wiesen eine Hemmung des Abbaus organischer Bestandteile auf oder ein verringertes Aufkommen organischen Abfalls. Des Weiteren bestand in beiden Mofetten eine Wechselbeziehung zwischen dem Gasfluss, den CO2-Konzentrationen und der Bodendichte. Die Bodenazidität war in beiden Flächen stark fortgeschritten. Insgesamt wurde deutlich, dass sich durch die Komplexität des Drei-Phasen-Systems Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Bodeneigenschaften überlagern können. Für die Erfassung von Zusammenhängen zwischen den seismischen Aktivitäten und den temporären Exhalationsveränderungen, wurden in der Birnen- und Moosmofette jährliche Bodengasmessungen durchgeführt. Nach den Beben erhöhten sich die CO2-Konzentrationen aufgrund neu entstandener Diffusionswege. In Zeiten seismischer Ruhe sanken sie wieder. Kurzzeitig erhöhte CO2-Gehalte, die nicht in Verbindung mit Schwarmbeben standen, konnten mit den Erdgezeiten erklärt werden. Der Hypothese, ob sich die Jahreszeiten auf die CO2-Ausgasungen auswirken, wurde mithilfe vierteljährlicher Gasmessungen in beiden untersuchten Flächen nachgegangen. Für die Auswertung der CO2-Veränderungen wurden die Wetterparameter, Luftdruck, Niederschlagsmenge und Temperatur hinzugezogen. Einzig der Luftdruck und die Temperatur wiesen Variationen zwischen den Messaufenthalten auf. In beiden Mofetten konnte eine Abhängigkeit der CO2-Ausgasungen von dem Luftdruck und der Temperatur nachgewiesen werden. In den kalten Jahreszeiten waren die CO2-Konzentrationen im Boden höher als in den wärmeren. Bei niedrigen Bodentemperaturen löste sich mehr CO2 im Bodenwasser als bei hohen, wodurch höhere CO2-Konzentrationen zu verzeichnen waren. In den Jahreszyklen der Moosmofette wurde eine Verlagerung des Ausgasungsbereiches aus den nördlichen in südliche Transekte festgestellt. Erhöhte CO2-Gehalte in der Pedosphäre führen zu hypoxischen bis anoxischen Bedingungen im Wurzelraum der Pflanzen. Dies wirkt sich in der Vegetationszusammensetzung auf Mofettenstandorten aus, aber auch auf die Morphologie, Anatomie und Physiologie der Pflanzen. Die floristischen Untersuchungen dieser Arbeit beziehen sich auf die Stärke des pflanzlichen Bewuchses, die Zusammensetzung der positiven und negativen Zeigerarten sowie die mofettovagen Arten und die Vegetationsdynamik. In der Birnen- und Moosmofette war insgesamt eine starke flächige Pflanzendecke zu verzeichnen, die sich teilweise aus wenigen Arten zusammensetzte. In der Birnenmofette konnte ein optischer und statistischer Zusammenhang zwischen dem Vorkommen der positiven und negativen Indikatorarten und den CO2-Exhalationen festgestellt werden. Die mofettophile Pflanzengruppe wuchs überwiegend auf den gasenden Bereichen der Fläche. Konsequenterweise wurden die mofettophoben Zeigerarten auf den nicht-gasenden Stellen vorgefunden. Die mofettovagen Pflanzen hatten ihre Wachstumsschwerpunkte in den Übergangsbereichen zwischen den Ausgasungs- und Kontrollstellen. Die Schlussfolgerungen aus der Birnenmofetten-Vegetation konnten durch die Auswertung der Vegetation in der Moosmofette nicht bestätigt werden. In den Vegetationsaufnahmen der Moosmofette wurde der frühere Ausgasungsbereich durch das Vorkommen der Indikatorgruppen und der mofettovagen Pflanzenarten angezeigt. Die positive Zeigergruppe wuchs in den heutigen Kontrollbereichen, während die Verbreitung der negativen Indikatorarten in den aktuellen Ausgasungen und in den Kontrollflächen stattfand. In beiden Mofetten waren ausschließlich Fluktuationen in der Vegetation zu verzeichnen. Der Schwerpunkt der Messungen in dem Espen-Bestand konzentrierte sich hauptsächlich auf die dendrochronologischen und holzphysikalischen Untersuchungen (Fractometrie). Die fractometrischen Messungen führten zu keinen Zusammenhängen zwischen den Kohlendioxidkonzentrationen und der Festigkeit des Holzes. Bei der Auswertung der Dendrochronologie stellte sich heraus, dass die Bäume aus der CO2-Gruppe ein stärkeres Längen- und Dickenwachstum zeigten als die Bäume der Kontrollgruppe. Aufgrund der niedrigen CO2-Konzentationen innerhalb der Fläche wird vermutet, dass durch das zusätzliche Kohlendioxid eine Förderung des Wachstums bei den CO2-Bäumen stattfand.

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