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Importance of sampling design to increase climate signal detection in shrub ring chronologies
Shrub dendrochronology is gaining increasing momentum in temperate high mountain regions to decipher climatic controls on current shrub expansion. Yet, a lack of consensus still persists in terms of sampling protocols, thus hampering comparability of results from different studies. For instance, serial sectioning, i.e. the sampling of multiple sections along the same shrub stem is recommended as it increases the detection of partial and missing rings, but has only been employed in few studies as it is time-consuming. Similarly, as a result of serial sectioning, chronologies frequently combine sections sampled at different positions along the stem and at the root collar which hinders the detection of climatic signals. Here, we used cross-sections sampled on 21 Rhododendron ferrugineum shrubs from the French Pyrenees to define a parsimonious protocol enabling detection of partial and missing rings while increasing the strength of the climate signal in the shrub ring chronology. We demonstrate that partial and missing rings are almost evenly distributed along Rhododendron ferrugineum stems and that they can be detected optimally using two sections on which growth rings are measured along three radii. Our results also evidence that chronologies which include only ring-width series from basal sections more strongly integrate summer temperature fluctuations than stem-based or mixed chronologies. Noteworthy, the snowpack signal is stronger in chronologies with individuals from the upper stem sections. Overall, our results confirm that sampling design - serial sectioning and caution in ring-width series aggregation - is key to ensure robustness of dendroecological studies on dwarf shrubs in alpine environments.
Die Dendrochronologie von Sträuchern gewinnt in gemäßigten Hochgebirgsregionen zunehmend an Bedeutung, um die klimatischen Einflüsse auf die aktuelle Ausbreitung von Sträuchern zu entschlüsseln. Dennoch fehlen nach wie vor Standards hinsichtlich der Probennahme, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Studien erschwert. So wird z. B. das ‚serial sectioning‘, d. h. die Beprobung mehrerer Abschnitte entlang desselben Strauchstamms, empfohlen, da es die Erkennung partieller und fehlender Ringe erhöht, es wurde bisher aber nur in wenigen Studien angewandt, da es sehr zeitaufwändig ist. Ebenso werden bei Chronologien aufgrund der seriellen Schnittführung häufig Abschnitte kombiniert, die an verschiedenen Positionen entlang des Stammes und am Wurzelhals entnommen wurden, was die Erkennung von Klimasignalen erschwert. Hier haben wir Querschnitte von 21 Rhododendron ferrugineum Sträuchern aus den französischen Pyrenäen verwendet, um ein einfaches Protokoll zu erarbeiten, das die Erkennung von partiellen und fehlenden Ringen ermöglicht und gleichzeitig die Stärke des Klimasignals in der Strauchringchronologie erhöht. Wir zeigen, dass partielle und fehlende Ringe fast gleichmäßig über die Stämme von Rhododendron ferrugineum verteilt sind und dass sie optimal mit zwei Abschnitten erfasst werden können, an denen Wachstumsringe entlang dreier Radien gemessen werden. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass Chronologien, die nur Ringbreitenreihen aus basalen Abschnitten enthalten, die sommerlichen Temperaturschwankungen stärker integrieren als stammbasierte oder gemischte Chronologien. Bemerkenswert ist, dass das Schneedeckensignal in Chronologien mit Individuen aus den oberen Stammabschnitten stärker ist. Insgesamt bestätigen unsere Ergebnisse, dass das Stichprobendesign - serielle Schnitte und eine vorsichtige Aggregation von Ringbreitenreihen - der Schlüssel zur Gewährleistung der Robustheit dendroökologischer Studien an Zwergsträuchern in alpinen Umgebungen ist.
