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Phenological shifts of herbaceous species

a comparative analysis of different data sets

Anna Knapp

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für LehrerInnenbildung

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Lehramt Sek (AB) Unterrichtsfach Biologie und Umweltbildung Unterrichtsfach Mathematik

Betreuer*in

Michael Kiehn

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DOI

10.25365/thesis.76454

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-16556.22004.741821-0

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Der Klimawandel wirkt sich weltweit auf Ökosysteme aus. Speziell Pflanzen sind sesshafte Organismen und als solche besonders anfällig für Veränderungen der Umwelt. In der gemäßigten Klimazone ist die Phänologie der Pflanzen eng gekoppelt an die jährliche Temperaturentwicklung. Besonders hier reagieren Pflanzen im Frühjahr mit einer Vorverlegung ihrer lebensgeschichtlichen Entwicklung. Um zu erforschen, wie der Klimawandel zu Verschiebungen von Pflanzenmerkmalen wie dem Blühzeitpunkt führt, werden in der Forschung unterschiedliche Methoden angewendet. Beispielsweise werden Daten aus Herbarien, historische Datenaufzeichnungen und Satellitenbilder in verschiedenen Studien verwendet und gegebenenfalls auch miteinander verknüpft. Studien, welche dieselben Phänomene von Verschiebungen von Pflanzenmerkmalen mit verschiedenen Methoden beobachten und die Ergebnisse anschließend miteinander vergleichen sind jedoch selten, obwohl diese Erkenntnisse weitreichende Möglichkeiten bieten können. Ein Ziel der folgenden Arbeit besteht darin verschiedene Datensätze miteinander zu vergleichen. In Kapitel I werden phänologische Verschiebungen der Blühereignisse von 7 Pflanzenarten in Wien über die letzten 30 Jahre untersucht, indem bodenbasierte Beobachtungen aus Gärten mit Daten aus Herbarien verglichen werden. Die auftretenden Muster werden dabei mit den Daten der entsprechenden Jahresdurchschnittstemperaturen in Wien in Beziehung gesetzt. In Kapitel II werden die Muster bodenbasierter Beobachtungen zwischen einem räumlichen und einem zeitlichen Temperaturgradienten in Bezug auf den Blühbeginn miteinander verglichen. Hier wird der Zeitpunkt des Blühbeginns von 35 unterschiedlichen Spezies in Abhängigkeit zur Temperatur zwischen beiden Temperaturgradienten mit verschiedenen statistischen Verfahren modelliert und anschließend in Betracht auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede diskutiert. In der vorliegenden Arbeit konnten in keinem der beiden Kapitel deutliche Unterschiede zwischen den verglichenen Datensätzen bzw. Methodiken festgestellt werden. Diese Erkenntnisse bieten insgesamt eine Grundlage dafür, dass Daten aus unterschiedlichen Quellen gemeinsam analysiert werden können, und "Space-for-time" Ansätze ebenfalls hilfreich sein können. Zudem bieten sie eine Grundlage für die Annahme, dass Herbarien eine umfassende Validierung der SFT-Substitutionsmethode ermöglichen und weitere Erkenntnisse für Feldbedingungen liefern können.

Abstract

(Englisch)

Climate change affects ecosystems worldwide. Specifically, plants are stationary organisms and are therefore particularly vulnerable to environmental changes. In temperate climate zones, plant phenology is closely linked to annual temperature changes. Plants in these zones, especially, respond to spring warming by advancing their life history development. Various methods are used in research to explore the impact of climate change on shifts in plant phenology events such as flowering time. For example, herbarium specimens, historical data records, and satellite images are used in different studies and data from these different sources are analyzed together. However, studies observing the same phenomena of shifts in plant events with different methods and subsequently comparing the results are rare. One aim of the following study is comparing the patterns of various data sets. For this purpose, ground-based phenological data on flowering onset (FO) from the PhenObs project, a collaboration of botanical gardens worldwide and ground-based data on FO from DI Wolfgang Matzke at the gardening school in Vienna are utilized. Additionally, herbarium data from the jointly administered herbarium management system and specimen database (JACQ) are used. In Chapter I, phenological shifts in the flowering events of 7 species in Vienna over the past 30 years were compared, using ground-based data from gardens and data from herbaria. The observed patterns are then illustrated by data from the corresponding annual average temperatures in Vienna. In Chapter II, the patterns of ground-based garden data of various species concerning FO are compared between a temporally developed temperature gradient and an existing spatial temperature gradient in recent years. Here, the FO of both temperature gradients of 35 different species is modeled in relation to temperature using various statistical models, and afterward, similarities and differences are discussed. In the present study, no differences between the compared data sets or methodologies were found in either chapter. These findings of both chapters provide that data from different sources can potentially be analyzed together and that „Space-for-time” (SFT) approaches can also be helpful. Additionally, they offer a basis for the idea that herbaria can provide extensive validation of the SFT substitution method and offer further insights for field conditions.

Autor*innen

Anna Knapp

Haupttitel (Englisch)

Phenological shifts of herbaceous species

Hauptuntertitel (Englisch)

a comparative analysis of different data sets

Paralleltitel (Deutsch)

Phänologische Verschiebungen von Pflanzen

Publikationsjahr

2024

Umfangsangabe

65 Seiten : Illustrationen

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Michael Kiehn

Klassifikation

42 Biologie > 42.91 Terrestrische Ökologie

AC Nummer

AC17267387

Utheses ID

72352

Studienkennzahl

UA | 199 | 502 | 520 | 02

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