Stadtbäume im Klimawandel - Dendrochronologische und physiologische Untersuchungen zur Identifikation der Trockenstressempfindlichkeit häufig verwendeter Stadtbaumarten in Dresden.

Der bereits stattfindende Klimawandel mit ansteigenden Temperaturen, einer Zunahme von Trockenperioden und Hitzewellen während der Vegetationsperiode wird das Risiko von Trockenstress für Bäume und Sträucher erheblich erhöhen. Eine der Herausforderungen ist daher die erfolgreiche Etablierung von gesunden, langlebigen und an die spezifischen urbanen Standorte adaptierten Bäume, um die ökologischen und ökonomischen Wohlfahrtswirkungen städtischen Grüns auch in Zukunft zu gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, sowohl die Eignung einiger häufig verwendeter Straßenbaumarten für stark versiegelte Straßenbaumstandorte als auch deren Toleranz gegenüber Trockenstress am Beispiel von Dresden zu identifizieren. Die Arbeit verfolgt einen dendrochronologischen und einen physiologischen Ansatz. Im dendrochronologischen Teil der Arbeit wurden die Jahrringzeitreihen von 16 Straßenbaum-Chronologien, 3 Einzelbaum-Chronologien im Stadtgebiet von Dresden und 4 Chronologien eines trockenen Waldstandortes in einem Naturschutzgebiet sowie 2 Chronologien frischer Waldstandorte analysiert. Auf Basis der trendbereinigten Zuwachszeitreihen wurden Klima-Zuwachs-Relationen, moving correlations, Weiserjahranalysen und superposed epoch analyses (SEA) durchgeführt. Im physiologischen Teil der Arbeit wurde in den Sommermonaten der Jahre 2009 und 2010 auf vier urbanen Straßenbaumstandorten der lichtgesättigte Gasaustausch von sechs Baumarten und das Blattwasserpotential von vier Baumarten ermittelt. Für die Messperioden und in ausgewählten Trockenperioden wurde die Wassernutzungseffizienz der Baumarten verglichen. Auf urbanen Straßenbaumstandorten reagieren die Arten Acer platanoides, Acer pseudoplatanus und Fagus sylvatica stark sensitiv auf Trockenheit. Im Gegensatz dazu können die Arten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra als weniger trockenheitsempfindlich betrachtet werden. Die dendrochronologischen und physiologischen Ergebnisse erlauben für Tilia cordata Mill., Tilia platyphyllos und Pyrus communis eine Einordnung in eine mittlere Eignung für versiegelte Flächen. Aus den dendrochronologischen und physiologischen Ergebnissen dieser Untersuchung lässt sich schließen, dass sich die höheren Temperaturen und die zunehmenden Trockenperioden für alle untersuchten Arten negativ auswirken können. Dennoch zeigen die Baumarten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra, dass sie den sich verändernden Klimabedingungen auf stark versiegelten urbanen Standorten gut widerstehen können und auch in Zukunft eine hohe Vitalität beibehalten werden

Low growth resilience to drought is related to future mortality risk in trees

Severe droughts have the potential to reduce forest productivity and trigger tree mortality. Most trees face several drought events during their life and therefore resilience to dry conditions may be crucial to long-term survival. We assessed how growth resilience to severe droughts, including its components resistance and recovery, is related to the ability to survive future droughts by using a tree-ring database of surviving and now-dead trees from 118 sites (22 species, >3,500 trees). We found that, across the variety of regions and species sampled, trees that died during water shortages were less resilient to previous non-lethal droughts, relative to coexisting surviving trees of the same species. In angiosperms, drought-related mortality risk is associated with lower resistance (low capacity to reduce impact of the initial drought), while it is related to reduced recovery (low capacity to attain pre-drought growth rates) in gymnosperms. The different resilience strategies in these two taxonomic groups open new avenues to improve our understanding and prediction of drought-induced mortality.Fil: DeSoto, Lucía. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España. Universidad de Coimbra; PortugalFil: Cailleret, Maxime. Eidgenössische Technische Hochschule Züric; Suiza. Université Aix-marseille; Francia. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; SuizaFil: Sterck, Frank. University of Agriculture Wageningen; Países BajosFil: Jansen, Steven. Universitat Ulm; AlemaniaFil: Kramer, Koen. University of Agriculture Wageningen; Países Bajos. Land Life Company; Países BajosFil: Robert, Elisabeth M. R.. Creaf; España. Vrije Unviversiteit Brussel; Bélgica. Royal Museum for Central Africa; BélgicaFil: Aakala, Tuomas. University of Helsinki; FinlandiaFil: Amoroso, Mariano Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Recursos Naturales, Agroecología y Desarrollo Rural. - Universidad Nacional de Rio Negro. Instituto de Investigaciones en Recursos Naturales, Agroecología y Desarrollo Rural; ArgentinaFil: Bigler, Christof. Eidgenössische Technische Hochschule Züric; SuizaFil: Camarero, J. Julio. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; EspañaFil: Čufar, Katarina. University 0f Ljubljana; EsloveniaFil: Gea Izquierdo, Guillermo. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria; EspañaFil: Gillner, Sten. Technische Universität Dresden; AlemaniaFil: Haavik, Laurel J.. Servicio Forestal de los Estados Unidos; Estados UnidosFil: Hereş, Ana Maria. Basque Centre For Climate Change; España. Transilvania University of Brasov; RumaniaFil: Kane, Jeffrey M.. Humboldt State University; Estados UnidosFil: Kharuk, Vyacheslav I.. Siberian Federal University; Rusia. Siberian Division of the Russian Academy of Sciences; RusiaFil: Kitzberger, Thomas. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Klein, Tamir. Weizmann Institute of Science; IsraelFil: Levanič, Tom. Slovenian Forestry Institute; EsloveniaFil: Linares, Juan C.. Universidad Pablo de Olavide; EspañaFil: Mäkinen, Harri. Natural Resources Institute Finland; FinlandiaFil: Oberhuber, Walter. Universidad de Innsbruck; AustriaFil: Papadopoulos, Andreas. Geoponiko Panepistimion Athinon; GreciaFil: Rohner, Brigitte. Eidgenössische Technische Hochschule Zürich; Suiza. Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research; SuizaFil: Sangüesa Barreda, Gabriel. Universidad de Valladolid; EspañaFil: Stojanovic, Dejan B.. University of Novi Sad; SerbiaFil: Suarez, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche; ArgentinaFil: Villalba, Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; ArgentinaFil: Martínez Vilalta, Jordi. Universitat Autònoma de Barcelona; España. Creaf; Españ

Early-Warning Signals of Individual Tree Mortality Based on Annual Radial Growth

Tree mortality is a key driver of forest dynamics and its occurrence is projected to increase in the future due to climate change. Despite recent advances in our understanding of the physiological mechanisms leading to death, we still lack robust indicators of mortality risk that could be applied at the individual tree scale. Here, we build on a previous contribution exploring the differences in growth level between trees that died and survived a given mortality event to assess whether changes in temporal autocorrelation, variance, and synchrony in time-series of annual radial growth data can be used as early warning signals of mortality risk. Taking advantage of a unique global ring-width database of 3065 dead trees and 4389 living trees growing together at 198 sites (belonging to 36 gymnosperm and angiosperm species), we analyzed temporal changes in autocorrelation, variance, and synchrony before tree death (diachronic analysis), and also compared these metrics between trees that died and trees that survived a given mortality event (synchronic analysis). Changes in autocorrelation were a poor indicator of mortality risk. However, we found a gradual increase in inter- annual growth variability and a decrease in growth synchrony in the last similar to 20 years before mortality of gymnosperms, irrespective of the cause of mortality. These changes could be associated with drought-induced alterations in carbon economy and allocation patterns. In angiosperms, we did not find any consistent changes in any metric. Such lack of any signal might be explained by the relatively high capacity of angiosperms to recover after a stress-induced growth decline. Our analysis provides a robust method for estimating early-warning signals of tree mortality based on annual growth data. In addition to the frequently reported decrease in growth rates, an increase in inter-annual growth variability and a decrease in growth synchrony may be powerful predictors of gymnosperm mortality risk, but not necessarily so for angiosperms.Peer reviewe

Stadtbäume im Klimawandel - Dendrochronologische und physiologische Untersuchungen zur Identifikation der Trockenstressempfindlichkeit häufig verwendeter Stadtbaumarten in Dresden.

Der bereits stattfindende Klimawandel mit ansteigenden Temperaturen, einer Zunahme von Trockenperioden und Hitzewellen während der Vegetationsperiode wird das Risiko von Trockenstress für Bäume und Sträucher erheblich erhöhen. Eine der Herausforderungen ist daher die erfolgreiche Etablierung von gesunden, langlebigen und an die spezifischen urbanen Standorte adaptierten Bäume, um die ökologischen und ökonomischen Wohlfahrtswirkungen städtischen Grüns auch in Zukunft zu gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, sowohl die Eignung einiger häufig verwendeter Straßenbaumarten für stark versiegelte Straßenbaumstandorte als auch deren Toleranz gegenüber Trockenstress am Beispiel von Dresden zu identifizieren. Die Arbeit verfolgt einen dendrochronologischen und einen physiologischen Ansatz. Im dendrochronologischen Teil der Arbeit wurden die Jahrringzeitreihen von 16 Straßenbaum-Chronologien, 3 Einzelbaum-Chronologien im Stadtgebiet von Dresden und 4 Chronologien eines trockenen Waldstandortes in einem Naturschutzgebiet sowie 2 Chronologien frischer Waldstandorte analysiert. Auf Basis der trendbereinigten Zuwachszeitreihen wurden Klima-Zuwachs-Relationen, moving correlations, Weiserjahranalysen und superposed epoch analyses (SEA) durchgeführt. Im physiologischen Teil der Arbeit wurde in den Sommermonaten der Jahre 2009 und 2010 auf vier urbanen Straßenbaumstandorten der lichtgesättigte Gasaustausch von sechs Baumarten und das Blattwasserpotential von vier Baumarten ermittelt. Für die Messperioden und in ausgewählten Trockenperioden wurde die Wassernutzungseffizienz der Baumarten verglichen. Auf urbanen Straßenbaumstandorten reagieren die Arten Acer platanoides, Acer pseudoplatanus und Fagus sylvatica stark sensitiv auf Trockenheit. Im Gegensatz dazu können die Arten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra als weniger trockenheitsempfindlich betrachtet werden. Die dendrochronologischen und physiologischen Ergebnisse erlauben für Tilia cordata Mill., Tilia platyphyllos und Pyrus communis eine Einordnung in eine mittlere Eignung für versiegelte Flächen. Aus den dendrochronologischen und physiologischen Ergebnissen dieser Untersuchung lässt sich schließen, dass sich die höheren Temperaturen und die zunehmenden Trockenperioden für alle untersuchten Arten negativ auswirken können. Dennoch zeigen die Baumarten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra, dass sie den sich verändernden Klimabedingungen auf stark versiegelten urbanen Standorten gut widerstehen können und auch in Zukunft eine hohe Vitalität beibehalten werden

Stadtbäume im Klimawandel - Dendrochronologische und physiologische Untersuchungen zur Identifikation der Trockenstressempfindlichkeit häufig verwendeter Stadtbaumarten in Dresden.

Der bereits stattfindende Klimawandel mit ansteigenden Temperaturen, einer Zunahme von Trockenperioden und Hitzewellen während der Vegetationsperiode wird das Risiko von Trockenstress für Bäume und Sträucher erheblich erhöhen. Eine der Herausforderungen ist daher die erfolgreiche Etablierung von gesunden, langlebigen und an die spezifischen urbanen Standorte adaptierten Bäume, um die ökologischen und ökonomischen Wohlfahrtswirkungen städtischen Grüns auch in Zukunft zu gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es deshalb, sowohl die Eignung einiger häufig verwendeter Straßenbaumarten für stark versiegelte Straßenbaumstandorte als auch deren Toleranz gegenüber Trockenstress am Beispiel von Dresden zu identifizieren. Die Arbeit verfolgt einen dendrochronologischen und einen physiologischen Ansatz. Im dendrochronologischen Teil der Arbeit wurden die Jahrringzeitreihen von 16 Straßenbaum-Chronologien, 3 Einzelbaum-Chronologien im Stadtgebiet von Dresden und 4 Chronologien eines trockenen Waldstandortes in einem Naturschutzgebiet sowie 2 Chronologien frischer Waldstandorte analysiert. Auf Basis der trendbereinigten Zuwachszeitreihen wurden Klima-Zuwachs-Relationen, moving correlations, Weiserjahranalysen und superposed epoch analyses (SEA) durchgeführt. Im physiologischen Teil der Arbeit wurde in den Sommermonaten der Jahre 2009 und 2010 auf vier urbanen Straßenbaumstandorten der lichtgesättigte Gasaustausch von sechs Baumarten und das Blattwasserpotential von vier Baumarten ermittelt. Für die Messperioden und in ausgewählten Trockenperioden wurde die Wassernutzungseffizienz der Baumarten verglichen. Auf urbanen Straßenbaumstandorten reagieren die Arten Acer platanoides, Acer pseudoplatanus und Fagus sylvatica stark sensitiv auf Trockenheit. Im Gegensatz dazu können die Arten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra als weniger trockenheitsempfindlich betrachtet werden. Die dendrochronologischen und physiologischen Ergebnisse erlauben für Tilia cordata Mill., Tilia platyphyllos und Pyrus communis eine Einordnung in eine mittlere Eignung für versiegelte Flächen. Aus den dendrochronologischen und physiologischen Ergebnissen dieser Untersuchung lässt sich schließen, dass sich die höheren Temperaturen und die zunehmenden Trockenperioden für alle untersuchten Arten negativ auswirken können. Dennoch zeigen die Baumarten Platanus x hispanica, Quercus robur subsp. sessiliflora und Quercus rubra, dass sie den sich verändernden Klimabedingungen auf stark versiegelten urbanen Standorten gut widerstehen können und auch in Zukunft eine hohe Vitalität beibehalten werden

Anpassungsbedarf für den Stadtbaumbestand – Dendrochronologische und ökophysiologische Ergebnisse

Der Bericht "Anpassungsbedarf für den Stadtbaumbestand – Dendrochronologische und ökophysiologische Ergebnisse" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.1.2d. In vielen Studien wurde biser die positive Wirkung von Stadtgrün belegt, aber selten zwischen den einzelnen Baumarten unterschieden. Die Wohlfahrtswirkungen der Stadtbäume stehen in den letzten Jahrzehnten sichtbare Vitalitätsminderungen durch Klimaextreme gegenüber. Die Toleranz der Gehölze gegenüber Trcokenstress wird dabei von noch größerer Bedeutung sein als heute. Dieser Bericht soll einen Beitrag zur Bewertung der zukünftigen Eignung von zehn häufig vorkommenden Straßenbaumarten leisten

Identifying Tree Traits for Cooling Urban Heat Islands—A Cross-City Empirical Analysis

Research Highlights: This paper presents a cross-city empirical study on micro-climatic thermal benefits of urban trees, using machine-learning analysis to identify the importance of several in situ measured tree physiognomy traits for cooling. Background and Objectives: Green infrastructure and trees in particular play a key role in mitigating the urban heat island (UHI) effect. A more detailed understanding of the cooling potential of urban trees and specific tree traits is necessary to support tree management decisions for cooling our progressively hot cities. The goal of this study was to identify the influence and importance of various tree traits and site conditions. Materials and Methods: Surface temperature, air temperature at 1.1 m and at tree crown height, as well as wet bulb globe-temperature of shaded and fully sun-exposed reference areas, were used to study the cooling effect of seven different urban tree species. For all 100 individuals, tree height, crown base, trunk circumference, crown volume, crown area, leaf area index (LAI) and leaf area density (LAD) were measured. Measurements were conducted in the cities of Dresden, Salzburg, Szeged, and Vienna as representatives for middle European cities in different climate zones. Results: Beside site conditions, tree species, height, height of crown base, as well as trunk circumference, have a great influence on the cooling effect for city dwellers. The trunk circumference is a very valuable indicator for estimating climate regulating ecosystem services and therefore a highly robust estimator for policy makers and tree management practitioners when planning and managing urban green areas for improving the availability and provision of ecosystem services

Early-Warning Signals of Individual Tree Mortality Based on Annual Radial Growth

Tree mortality is a key driver of forest dynamics and its occurrence is projected to increase in the future due to climate change. Despite recent advances in our understanding of the physiological mechanisms leading to death, we still lack robust indicators of mortality risk that could be applied at the individual tree scale. Here, we build on a previous contribution exploring the differences in growth level between trees that died and survived a given mortality event to assess whether changes in temporal autocorrelation, variance, and synchrony in time-series of annual radial growth data can be used as early warning signals of mortality risk. Taking advantage of a unique global ring-width database of 3065 dead trees and 4389 living trees growing together at 198 sites (belonging to 36 gymnosperm and angiosperm species), we analyzed temporal changes in autocorrelation, variance, and synchrony before tree death (diachronic analysis), and also compared these metrics between trees that died and trees that survived a given mortality event (synchronic analysis). Changes in autocorrelation were a poor indicator of mortality risk. However, we found a gradual increase in inter-annual growth variability and a decrease in growth synchrony in the last ∼20 years before mortality of gymnosperms, irrespective of the cause of mortality. These changes could be associated with drought-induced alterations in carbon economy and allocation patterns. In angiosperms, we did not find any consistent changes in any metric. Such lack of any signal might be explained by the relatively high capacity of angiosperms to recover after a stress-induced growth decline. Our analysis provides a robust method for estimating early-warning signals of tree mortality based on annual growth data. In addition to the frequently reported decrease in growth rates, an increase in inter-annual growth variability and a decrease in growth synchrony may be powerful predictors of gymnosperm mortality risk, but not necessarily so for angiosperms