Sources, pathways, and deposition of nutrients and pollutants in an Ecuadorian tropical mountain forest

Der Stoffkreislauf nimmt gegenüber Ökosystemfunktionen eine wichtige Kontrollfunktion ein und damit für die Bereitstellung unterstützender und regulierender Ökosystemdienstleistungen wie z.B. die Kohlenstoffbindung und das Wasserangebot. Anthropogen verursachte Veränderungen dieses Kreislaufs könnten jedoch eine schädliche Wirkung auf das jeweilige Ökosystem und dessen Dienstleistungen haben. Der Eintrag von atmosphärischen Spurenelementen ist dabei ein grundlegender Mechanismus innerhalb des Kreislaufs, der die Ökosysteme mit neuen Nährstoffen versorgt. So ist ein fundiertes Verständnis der zu Grunde liegenden Prozesse sowie der komplexen Faktoren, welche die Deposition ökosystemrelevanter Elemente bestimmen, unabdingbar, um den Einfluss eines veränderten Elementkreislaufs auf die Funktionen des Bergregenwalds zu untersuchen. Die vorliegende Dissertation ist ein erster Ansatz in dem sehr komplexen Gelände eines Bergregenwalds in Süd-Ecuador die komplexen Kausalzusammenhänge atmosphärischer Flüsse ökosystemrelevanter Nähr- und Schadstoffe, sowie die dazu beitragenden Emissionsquellen und treibenden Kräfte unter Berücksichtigung der atmosphärischen Zirkulation aufzuzeigen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die atmosphärische Deposition hauptsächlich von der Interzeption okkulten Niederschlags durch die Vegetation und den Boden bestimmt wird. So unterliegt die atmosphärische Deposition der analysierten Stoffe im Untersuchungsgebiet einer hohen räumlichen und zeitlichen Heterogenität, welche hauptsächlich durch Höhe, Exposition und topographische Position des Immissionsortes sowie Lage und Höhe der ihn umgebenden topographischen Barrieren hervorgerufen wird. Im Allgemeinen gilt, je höher das Gelände desto häufiger haben Wolken Bodenkontakt, wodurch der Einfluss der synoptischen Zirkulation und damit die Bedeutung weit entfernter Quellen erhöht wird. Dies gilt so lange, bis die umgebende Topographie keine Barriere mehr für die synoptischen Winde darstellt. Diese Erkenntnisse betonen die Notwendigkeit, die komplexe Struktur der Topographie bei der Untersuchung atmosphärischer Deposition sowie auch bei der Planung von künftigen Nährstoffmanipulationsexperimenten im Hochgebirgsraum zu berücksichtigen. Da die synoptische Zirkulation einen wichtigen Teil der mittel bis weiten Transportweg von Nähr- und Schadstoffen darstellt, ist auch die Lage der Quellen relativ zu den überwiegend vorherrschenden Transportwegen ein wesentlicher Faktor, welcher die beobachtete Deposition beeinflusst. Darüber hinaus steuern die Saisonalität der atmosphärischen Zirkulation sowie Oberfläche und Intensität der Emmissionen die Deposition am Immissionsort. Die Quellen und Transportwege der untersuchten Spurenstoffe im Untersuchungsgebiet sind in einer Synthesekarte am ende des Manuskriptes zusammengefasst. Anthropogene Quellen dominieren sowohl den Schwefel- als auch den Stickstoffkreislauf, wobei ein sehr starker Einfluss aus den aus der Verbrennung von Biomasse resultierenden Quellen beobachtet wurde. Dies trifft insbesondere in bewachsenen Flächen in großen Höhen auf, die zudem in Richtung der vorherrschenden Windrichtung exponiert sind. Die Deposition von atmosphärischem Natrium und Chlorid im Untersuchungsgebiet ist nach wie vor von natürlichen Quellen geprägt, vor allem der Karibischen See und dem äquatornahen Pazifischen Ozean; auch hier profitieren insbesondere die höher gelegenden Gebiete. Des Weiteren sind diese höher gelegenen Gebiete stärker von mittel- bis -weit entfernten herantransportierten Luftschadstoffen betroffen als die tieferen Gebiete, da sie der atmosphärischen Zirkulation weniger ausgesetzt sind.