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You are here: Home Archive 2020 Ecological relationships at a near-natural treeline, Rolwaling Valley, Nepal Himalaya: Implications for the sensitivity to climate change

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Ecological relationships at a near-natural treeline, Rolwaling Valley, Nepal Himalaya: Implications for the sensitivity to climate change

DOI: 10.3112/erdkunde.2020.01.02
Year: 2020
Vol: 74
Issue: 1
Pages: 14-55
Summary:

At a global scale, heat deficits during the growing season result in growth limitations, which determine the elevation of natural alpine treelines. Thus, the expected response to global warming is a treeline advance to higher elevations. However, empirical studies of diverse mountain ranges have yielded evidence of both advancing alpine treelines as well as rather insignificant responses. Based on an extensive collection of field data, we analysed population structures and regeneration patterns, investigated population density-environment relationships and correlated tree growth with climate in order to assess the sensitivity to climate warming of a near-natural treeline ecotone in east-central Nepal. The presence of an elevational zone dominated by a gnarled growth form of Rhododendron campanulatum physiognomically classifies the treeline as a krummholz treeline. The fraction of juvenile tree individuals reflects prolific regeneration and stand densification. The species-specific variation in adult and juvenile stand density along the treeline ecotone depends not only on temperature but also on soil, topographic, and other microclimatic conditions. Rhododendron campanulatum shows highest competitiveness in the krummholz belt under a constellation of site conditions influenced by this species itself. By contrast, Abies spectabilis (Himalayan Silver Fir) and Betula utilis (Himalayan Birch) have gained predominance under warmer and more nutrient-rich habitat conditions in the closed forest below. The dense krummholz belt effectively controls the potential upslope migration of subalpine forest tree species. Abies spectabilis growth-climate correlations show changing growth limitations in the course of the 20th century, most likely due to intensified climate warming in recent decades, when decreasing moisture availability during the pre-monsoon season has affected Abies spectabilis' radial growth. It is evident from our results that to date the treeline has responded to climate warming in terms of stand densities, seed-based regeneration and growth patterns of trees, the treeline position, however, is rather stable. A treeline shift is to be expected in the mid- to long-term only.

Zusammenfassung:

Global betrachtet führt Wärmemangel während der Vegetationsperiode zu Wachstumsbeschränkungen, die die Höhenlage der natürlichen alpinen Waldgrenze bestimmen. Es wird generell angenommen, dass sich alpine Waldgrenzen infolge des Klimawandels in höhere Lagen verschieben. Empirische Untersuchungen in verschiedenen Gebirgszügen haben jedoch Hinweise sowohl auf einen Anstieg alpiner Waldgrenzen als auch auf die Persistenz dieser Höhengrenzen ergeben. Basierend auf umfangreichem Datenmaterial zu Vegetations- und Umweltvariablen konnten Populationsstrukturen und Verjüngungsmuster erfasst, Zusammenhänge zwischen Populationsdichten und Standortfaktoren untersucht und Korrelationen zwischen Baumwachstum und Klima ermittelt werden, um die Empfindlichkeit eines naturnahen Waldgrenzökotons im östlichen Zentral-Nepal gegenüber der Klimaerwärmung zu beurteilen. Aufgrund der Ausbildung einer Höhenstufe, die von Rhododendron campanulatum mit einer krummholzartigen Wuchsform dominiert wird, lässt sich das Ökoton physiognomisch einer Waldgrenze mit einem vorgelagerten Krummholzgürtel zuordnen. Der Jungwuchs aller Arten zeigt eine intensive Verjüngung und Verdichtung der Bestände. Die Variation der Bestandesdichte adulter und juveniler Populations-Kohorten entlang des Höhengradienten hängt in artspezifisch unterschiedlichem Ausmaß nicht nur von der Temperatur, sondern auch von Bodeneigenschaften, topographischen und anderen mikroklimatischen Bedingungen ab. Rhododendron campanulatum weist aufgrund von Standortbedingungen, die von dieser Art selbst stark beeinflusst werden, die höchste Konkurrenzfähigkeit im Krummholzgürtel auf. Auf wärmeren und nährstoffreicheren Standorten des unterhalb gelegenen geschlossenen Waldes dominieren dagegen Abies spectabilis (Himalaya-Tanne) und Betula utilis (Himalaya-Birke). Der dichte Krummholzgürtel verhindert weitgehend die zu erwartende hangaufwärtsgerichtete Wanderung von subalpinen Baumarten. Wachstums-Klima-Korrelationen von Abies spectabilis zeigen im 20. Jahrhundert einen Wechsel der das Wachstum limitierenden klimatischen Einflüsse, was höchstwahrscheinlich auf eine verstärkte Klimaerwärmung in den vergangenen Dekaden zurückzuführen ist. In diesem Zeitraum hat die zunehmende Trockenheit während der Vormonsunsaison das radiale Wachstum von Abies spectabilis begrenzt. Die Ergebnisse zeigen insgesamt, dass die Waldgrenze auf die Klimaerwärmung im Hinblick auf Bestandsdichte, generativer Verjüngung und Zuwachsmuster der Bäume reagiert, dass die Höhenlage der Waldgrenze jedoch relativ stabil ist. Ein Vorrücken der Waldgrenze ist erst in mittel- bis langfristigen Zeiträumen zu erwarten.

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