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II  Die Untersuchungsmethoden

Der in der vorliegenden Arbeit angewandte Methodenkomplex (Tabelle 4) ist ein unter Berücksichtigung der Zielstellung des DFG-Schwerpunktprogrammes auf das spezielle Untersuchungsgebiet und -archiv zugeschnittenes Konzept für paläogeographische und paläoökologische Forschungen. Es ist in der Komplexität des Untersuchungsobjektes „Landschaft“ als ein sich zyklisch in Raum und Zeit entwickelndes System aus abiotischen und biotischen Komponenten, das einer anthropogenen Veränderung unterworfen ist, begründet. Die Untersuchungen wurden an Bodencatenen und –sequenzen als Raum-Zeit-Modell der Bodenentwicklung in einem bestimmten Landschaftstyp vorgenommen.

Das DFG-Schwerpunktprogramm fordert sowohl die zeitliche als auch die räumliche Korrelation der Ergebnisse der einzelnen Projekte. Das setzt die Vergleichbarkeit der Methoden und die möglichst genaue Datierung der Zustände in der Landschaftsentwicklung voraus. Dazu gehören neben der stratigraphischen Einordnung der Sedimente Methoden der absoluten Altersdatierung, wie die Bestimmung stabiler und radiogener Isotope und die Thermo- und optisch stimulierte Luminiszens. Diese Altersdaten werden zu den Erkenntnissen zur Paläoumwelt in Beziehung gesetzt, die einerseits über die biologische Analyse von fossilen Organismen verschiedener Umweltansprüche und andererseits über die Aufklärung der Abfolgen pedogenetischer Prozesse erlangt werden.

Die einzelnen angewandten Methoden zur Klärung einzelner Prozeßabfolgen in der Landschaftsentwicklung und deren räumliche Verteilung ergänzen sich z.T. gegenseitig, ermöglichen aber auch die Verifizierung von Ergebnissen und Interpretationen, die aufgrund der Analyse nur einer Komponente erstellt wurden. Daher liegt ein wesentlicher Schwerpunkt dieser Arbeit im Vergleich der gewonnenen Einzelerkenntnisse und in ihrer Synthese, d.h., Ziel ist die Gesamtinterpretation in Form von Raum-Zeit-Entwicklungsreihen.

Tabelle 4: Untersuchungsmethoden und Ziele

ANSATZ

METHODEN

ZIEL

Bodenkundlich-

Sedimentologisch-

Stratigraphisch

  • Makromorphologische und stratigraphische Aufnahmen von Bodenprofilen, -sequenzen und –catenen
  • Bodenchemische Analysen
  • Bodenphysikalische Analyse

  • Ausgangssubstrat der Bodenbildung
  • Faktoren und Prozessabfolgen der Pedogenese
  • Bestimmung begrabener Böden
  • Bestimmung reliktischer Bodenmerkmale

 

  • Mikromorphologische Untersuchungen

  • Klärung von Abfolgen pedogenetischer Prozesse
  • Klärung der Carbonat-Methabolik
  • Aufklärung der Prozesse der Ton- und Ton-Humusverlagerung

 

  • Humusqualitätsanalyse

  • Rückschlüsse auf paläoökologische Bedingungen, insbesondere Hydromorphiebedingungen

 

  • 14C-Altersdatierung

  • Datierung und zeitliche Korrelation der Prozesse der Boden- und Landschaftsgenese

Paläobotanisch und Paläo-zoologisch

  • Pollenanalyse
  • Analyse der Phytolithen
  • Analyse der Molluskenfauna

  • Regionale bzw. lokale Vegetations- und Nutzungsgeschichte
  • Bestimmung paläoökologischer Bedingungen
  • Korrelation von Leithorizonten

Archäologisch

  • Altersbestimmungen
  • Bodenkundliche Untersuchung archäologischer Befunde
  • Untersuchung der Böden und Kolluvien auf archäologischen Fundstellen

  • Nutzungsgeschichte
  • Datierung von Prozessen der Boden- und Landschaftsgenese

1 Bodenkundliche, sedimentologische und stratigraphische Methoden

Um die Bodenentwicklung in ihrer räumlichen und zeitlichen Varianz zu erfassen, wurden typische Bodencatenen ausgewählt, die modellhaft sowohl einen räumlichen Ausschnitt der Landschaft als auch mit ihren reliktischen und rezenten Merkmalen zeitliche Ausschnitte der Landschaftsentwicklung darstellen. Mit Hilfe von Bodencatenen ist es möglich, Aussagen sowohl zur Abfolge postglazialer [Seite 20↓]pedogenetischer Prozesse an Hand der Schichten und Kolluvien als auch zur Landschaftsgeschichte insgesamt (Morphodynamik, Vegetation, anthropogene Einflüsse, Wasserhaushalt) zu treffen.

Es wurden bevorzugt Kleinsteinzugsgebiete untersucht, da diese besonders empfindlich auf ökologische Veränderungen in ihrem Einzugsgebiet reagieren. Binnenentwässerungsgebiete, die, abgesehen von Veränderungen in historischer Zeit, keinen Anschluß an entwickelte Entwässerungssysteme aufweisen, stellen aufgrund ihrer ausschließlich internen Landschaftsprozesse spezifische Archive der Landschaftsentwicklung dar.

Die zu untersuchenden Parameter zur Rekonstruktion der Abfolge der pedogenetischen Prozesse konnten aus dem Kenntnisstand zur Tschernosemgenese (siehe Absatz 3) abgeleitet werden: Dabei gilt der Carbonatdynamik und Prozessen der Ton- bzw. Ton-Humusverlagerung sowie der Humusqualität besondere Aufmerksamkeit. Die Zuordnung von Zuständen der Bodenentwicklung erfolgt überwiegend relativ zueinander, da die Möglichkeiten der absoluten Datierung von Bodenprozessen bisher nicht ausreichend sind (s. II.2Absolute Altersdatierung“).

1.1 Geländeuntersuchungen

Bodencatenen wurden sowohl in Form von Einzelschürfen als auch von Baggerschürfen (Biesenbrow, Falkenwalde) makromorphologisch (nach modifizierter KA41) aufgenommen. In den stark hydromorph geprägten Abschnitten der Catenen wurden die Aufnahmen durch Rammkernsondierungen ergänzt. Die Geländeansprache umfaßte vor allem die Bestimmung von Bodentyp und Ausgangssubstrat der Bodenbildung in Abhängigkeit von der Reliefposition und Grund- bzw. Stauwassereinflüssen sowie im Hinblick auf die Fragestellung die Erfassung von rezenten und reliktischen Bodenmerkmalen, Kolluvienbildungen und ihre Stratigraphie sowie Bodenbildungen in Kolluvien.

Es erfolgte eine GPS-Vermessung der Baggerschürfe und ihrer näheren Umgebung.

1.2 Laboruntersuchungen

1.2.1 Bodenchemische Methoden

Für die bodenchemischen Analysen erfolgte die Probenahme in Form von Beutelproben aus allen genetischen Bodenhorizonten der beschriebenen Bodenprofile.

Für folgende Größen wurden bodenchemische Analysen durchgeführt:

1.2.2 Bodenphysikalische Untersuchungen

Die Probenahme zur Bestimmung bodenphysikalischer Eigenschaften erfolgte an ausgewählten Bodenprofilen mit dem Ziel eine Stoffbilanzierung (insbesondere des Calciumcarbonates) für einzelne Elemente über den Zeitraum der Bodenbildung durchführen und damit pedogenetische Prozesse datieren zu können.

Folgende bodenphysikalische Analysen wurden durchgeführt:


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Zur Berechnung der Parameter des Wasser- und Stoffhaushaltes wurden die Methoden zur Berechnung der Grundwasserneubildung nach Renger et al., 1989 genutzt.

1.3 Bodenmikromorphologie

Insbesondere zur Klärung der Prozesse der Kalkdynamik und Ton- bzw. Ton-Humusverlagerung und deren Abfolgen wurden Dünnschliffe (ca. 25µm Dicke) angefertigt (Th. Beckmann, Schwülper-Lagesbüttel). Das Probenmaterial für die Dünnschliffe wurde dabei aus typischen Bodenprofilen sowohl innerhalb der genetischen Bodenhorizonte als auch im Grenzbereich der Bodenhorizonte mit Stechzylindern entnommen. Besonderes Augenmerk galt dabei einerseits den Tonanreicherungshorizonten, um Art und Intensität der Lessivierung zu untersuchen, und andererseits den Horizonten mit aktueller Kalkumlösungsdynamik bzw. den Horizonten mit sekundärer Kalkanreicherung. Die Auswertung der Dünnschliffe hinsichtlich von Bodenprozessen und deren Abfolge erfolgte nach gemeinsamer Diskussion und Geländebegehung durch Th. Beckmann und liegt als Gutachten vor (Beckmann 1999).

1.4 Methoden zur Untersuchung der organischen Bodensubstanz

Neben der Bestimmung des Gehaltes an organischer Bodensubstanz (OBS) in allen Bodenhorizonten ist die Humusqualitätsanalyse für die Ap-, Ah- und fAh-Horizonte ausgewählter Bodenprofile ein wichtiger Bestandteil der durchgeführten Untersuchungen. Ziel ist die Klärung der paläoökologischen Bedingungen während der Zeit der Humusgenese der Schwarzerden und deren Entwicklungsstadien in Richtung Parabraunerde.

Es wurden 3 verschiedene Methoden der Humusqualitätsanalyse angewandt:

  1. Humuskomplexanalyse (abgewandelt nach Kononova 1963, Durchführung O.A.Chichagova, Moskau),
  2. Thermogravimetrische Humusuntersuchung in Verbindung mit Inkubationsversuchen (Durchführung Ch.Siewert, Berlin),
  3. Optische Untersuchung (nach Sato 1974, O.A.Chichagova, Moskau).

Die Theorie zum pyrogenetischen Ursprung der schwarzen Färbung des Tschernosemhumus stützt sich auf Untersuchungen der Humuszusammensetzung mit Hilfe der 13C NMR Spektroskopie (Schmidt et al. 1998, 1999). Proben aus humosen Bodenhorizonten der Catena Biesenbrow werden zur Zeit mit dieser Methode untersucht (G. Guggenberger). Die Analysenergebnisse lagen jedoch noch nicht vor (Juli 2000).

1.4.1  Humuskomplexanalyse

Diese Art der Humusfraktionierung ist speziell auf Humus begrabener Böden zugeschnitten. Anhand der Humuszusammensetzung soll der Nachweis seiner Schwarzerdegenese (Tschernosemierung) erbracht werden (Chichagova 1985, Chichagova et al. 1992). Dabei wurden folgende Humusfraktionen bestimmt (Huminsäuren - HS, Fulvosäuren - FS):

HS1 - löslich in 0,1N NaOH,

HS2 - löslich in 0,1N NaOH nach Carbonatzerstörung,

FS1“ - löslich in 0,1N H2SO4 während Carbonatzerstörung,

FS1 - löslich in 0,1N NaOH,

FS2 - löslich in 0,1N NaOH nach Carbonatzerstörung,

neR - nicht extrahierbarer Rest.

Aufgrund des Verhältnisses der Huminstofffraktionen untereinander ist es möglich, Aussagen zur Humusgenese im Zusammenhang mit bestimmten Bodentypen zu treffen. Insbesondere das Verhältnis von Huminsäuren zu Fulvosäuren (Humustypen) wird als Parameter zur Bestimmung und Zuordnung der Böden zu Bodentypen verwandt (Kononova 1963, Orlov et al. 1996). Es ist Ausdruck unterschiedlicher Prozesse der Humusgenese unter verschiedenen klimatischen Verhältnissen.

Zur Zusammensetzung des begrabenen Humus und dessen Veränderungen im Vergleich zu rezentem Humus wurden Untersuchungen durch O.A. Chichagova in Verbindung mit 14C-Datierungen des Humus (Huminsäurefraktion) durchgeführt (Chichagova 1992). Ergebnis dieser Untersuchungen war, „... daß, ungeachtet der diagenetischen Veränderungen der OBS, ... die [Seite 22↓]grundlegenden Eigenschaften ihrer Komponenten und deren für bestimmte Bodentypen charakteristischen Verhältnisse erhalten bleiben. Dazu gehören solche konservativen Eigenschaften wie die Fraktionszusammensetzung, der Humustyp, ... der Humifizierungsgrad der OBS (CHumins./CFulvos). Anhand dieser Parameter kann man Schlußfolgerungen zum Verlauf der Bodenbildung in der Vergangenheit ziehen, mindestens darüber, ob es sich um Prozesse der Wald- oder Steppenbodenbildung handelte; aber ebenso über ihre hydromorphe oder anhydromorphe Genese. Folglich können diese Parameter als Indikatoren zur Diagnose des Bodentyps und für paläopedologische Rekonstruktionen dienen....“ (Chichagova & Tarasova 1992).

Aufgrund dieser Tatsachen ist es also möglich, anhand des Indexes CHumins./CFulvos Aussagen zu Prozessen der Humusgenese begrabener Böden zu treffen und weiterführend in Verbindung mit einer Datierung des Bodens Rückschlüsse auf paläoökologische und insbesondere klimatische Bedingungen während der Humusgenese zu ziehen.

1.4.2 Optische Humusuntersuchung

Ebenfalls zum Nachweis der Tschernosemierung des Humus wurden die Absorptionsspektren der Huminsäuren untersucht. Sie sind sowohl für die Paläo- als auch die rezenten Huminsäuren charakteristisch und erlauben ebenfalls Rückschlüsse auf den Bodentyp (Chichagova & Tarasova, 1992).

Anhand der Untersuchungen zum sogenannten grünen Pigment (Pg, green humic acid) im Humus können Rückschlüsse auf dessen hydromorphe bzw. anhydromorphe Genese gezogen werden (nach Sato 1974, Orlov 1990, Orlov et al. 1996, Biryukova 1978). Das Vorhandensein des grünen Pigments im Bodenhumus kann als Indikator für mindestens kurzzeitige Bodensättigung angesehen werden. Es ist ein Stoffwechselprodukt des Pilzes Cenoccum graniforme. Der Pg-Gehalt in der OBS kann quantitativ anhand des 615nm-Piks im Absorptionsspektrum der Huminsäuren bestimmt werden (Orlov 1990). Allerdings wird das grüne Pigment bei ständiger Belüftung des Bodens abgebaut.

Sowohl die Humuskomplexanalyse als auch die Bestimmung der Absorptionsspektren der Huminsäuren wurden von Frau O.A. Chichagova, Moskau durchgeführt. Die Ergebnisse wurden gemeinsam diskutiert.

1.4.3 Thermogravimetrie

Mithilfe der thermogravimetrischen Analyse wird die OBS als Merkmal komplexer Wechselwirkungen abiotischer und biotischer Faktoren in Ökosystemen gekennzeichnet. Dazu werden Erkenntnisse zu Funktionsprinzipien von Humusstoffen in Mineralböden genutzt. Sie sind verantwortlich für die Ausbildung von Korrelationsbeziehungen zwischen unterschiedlichen Komponenten der OBS, die unabhängig von der chemischen Zusammensetzung existieren, thermogravimetrisch quantifiziert werden können und dadurch überregional einheitliche Aussagen zu Spezifika der OBS und der Bodenbildung ermöglichen (Siewert 1999).

Die OBS wird durch folgende Beziehungen gekennzeichnet:

  1. der Menge in Humushydrathüllen gebundenen Wassers und Humusstoffen (Qualitätsindex Q1),
  2. den Anteilen an biologisch leicht umsetzbaren Komponenten der OBS und gebundenen Wassers (Qualitätsindex Q2)
  3. den Anteilen an umsetzbaren Komponenten und an Humusstoffen (Qualitätsindex Q3).

Bei gestörten Böden liegen diese Indizes außerhalb des Konfidenzintervalls der betreffenden Korrelation, was durch entsprechende Kontrollkriterien (K1, K2 und K3) dokumentiert wird.

Auf der Grundlage der erhaltenen Parameter können Aussagen zum Grad der Kontinentalität des Klimas während der Humusgenese getroffen werden (Siewert 1994/95, 1999).

Während der thermogravimetrischen Analyse der OBS werden in einer Thermowaage (Mettler-Toledo) ca. 1g lufttrockener Boden allmählich bis zu einer Temperatur von 1000°C erwärmt. Dabei wird in kurzen Intervallen (Temperaturanstieg um ca. 0,5grd) der Gewichtsverlust gemessen. Die Qualitätsindizes stellen die Verhältnisse des Gewichtsverlustes innerhalb bestimmter Temperaturbereiche dar.

Die thermogravimetrischen Messungen wurden durch Ch. Siewert, TU Berlin durchgeführt.


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1.4.4  Inkubation

Es besteht ein Zusammenhang zwischen bodenklimatischen Bedingungen der Humusgenese und dem Verlauf der Anfangsatmung im Inkubationsversuch (Siewert 1994/95). Es werden zwei Typen unterschieden:

Daher ermöglicht eine Zuordnung des jeweils untersuchten Humus zu einem der Typen, Rückschlüsse auf hydroklimatische Verhältnisse während der Zeit der Humusgenese zu ziehen.

Die Inkubationsversuche konnten unter Nutzung der Anlage RESPIROCOND von Nordgreen Innovations der TU Berlin durchgeführt werden. Es wurden ca. 25 g lufttrockener Boden mit 10ml 0.6m KOH versetzt und bis zu einer Bodenfeuchte von 60% destilliertes Wasser dazugegeben. Die Messung der Leitfähigkeit erfolgte alle 20 min.

Absolute Altersdatierung

Die absolute Altersdatierung ist für die vorliegenden Archive Boden und Kolluvium problematisch, da Zeitraum der Sedimentation und Bildungszeitraum bestimmter zur Datierung genutzter Eigenschaften nicht übereinstimmen müssen. Die 14C-Datierung von organischem Kohlenstoff wurde aufgrund des vorhandenen Materials an Holzkohleflittern und organischen Resten in den kolluvialen und organischen Sedimenten sowie der Humusstoffe im Boden als die erfolgversprechendste Methode bewertet. Zur zeitlichen Fixierung von Zuständen der Boden- bzw. Landschaftsentwicklung wurden verschiedene Arten von 14C-Datierungen vorgenommen.

Die optisch stimulierte Luminiszens (OSL-Datierung) als Methode der absoluten Altersdatierung wurde im vorliegenden Projekt nicht angewandt, da bisher keine Erfahrungen zur Datierung in Kolluvien vorliegen. Gewöhnlich wird mit dieser Methode der Sedimentationszeitpunkt über die äolische Sedimentkomponente bestimmt. Inzwischen gibt es aufgrund der Weiterentwicklung der Methoden u.a. im DFG-Schwerpunktprogramm Erkenntnisse zur Anwendbarkeit der OSL-Datierung für lößbürtige Kolluvien (Lang & Hönscheidt 1999) und auch auf Kolluvien des Geschiebemergels (Schatz 2000).

Für die Kolluvien der Tschernoseme müssen erst Erfahrungen gesammelt werden. Problematisch erscheint die vollständig neue Belichtung der Feldspäte in der Kolluvialphase. Aufgrund der Bildung von schwarzen organo-mineralischen Komplexen im Tschernosemhumus ist eher die unvollständige Belichtung zu erwarten und damit Mischalter der glazialen und kolluvialen Sedimentation.

2.1 14C-Altersdatierung der organischen Bodensubstanz

Die 14C-Altersdatierung in Böden gestaltet sich besonders problematisch, da die zur Datierung verwandte organische Bodensubstanz (Huminstoffe) über einen längeren Zeitraum und unter sich verändernden Umweltbedingungen gebildet wurde und somit eine Mischung unterschiedlich alter organischer Substanzen darstellt. (Scharpenseel & Pietig 1969, Geyh 1970, Lüders et al.1970, Chichagova 1985, 1992). Die 14C-Daten des Humus geben damit nicht das Alter des Bodens oder des Bodenhorizontes an, auch nicht den Beginn der Humusakkumulation in dem betreffenden Horizont, sondern lediglich die Mittlere Verweildauer (MRT, mean resindence time) der OBS insgesamt und auch einzelner Fraktionen.

Mit Altersangaben, die auf der Grundlage von 14C-Datierungen der OBS gewonnen wurden, sind folgende Interpretationen hinsichtlich der Bodengenese möglich (Chichagova 1985, Lüders et al. 1970):


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Eine Annäherung an das Maximalalter der OBS und damit an den Beginn der Humusakkumulation in einzelnen Horizonten ist durch Altersbestimmungen in den „datierenden“, d.h. den inertesten Humusfraktionen möglich, wobei es in der Literatur unterschiedliche Angaben zu den ältesten und damit „datierenden“ Huminstofffraktionen gibt. Scheffer & Schachtschabel, 1989 verweisen auf die Humine als die Humusfraktion mit dem größten 14C-Alter. Das 14C-Alter der Humine in Tschernosemen ist entweder identisch mit der HS2-Fraktion oder bedeutend jünger, was mit dem in dieser Fraktion enthaltenen nicht vollständig humifizierten oder karbonisierten Pflanzenresten zusammenhängt (Chichagova 1985).

Für Tschernoseme sind folgende Humusfraktionen datierend (Chichagova in Targuljan 1988):

Außerdem ist insbesondere bei begrabenen, aber noch im Bereich der Pedogenese liegenden, Humushorizonten mit einer Kontaminierung durch jüngere organische Bodensubstanz zu rechnen. Aus diesem Grunde wird das 14C-Alter eines Humushorizontes als sein Mindestalter betrachtet.

Ausgehend aus der oben dargestellten Problematik wurden die 14C-Alter verschiedener Fraktionen der organischen Bodensubstanz folgendermaßen datiert:

2.2 14C-Altersdatierung von Makroresten, Holzkohle und Knochenmaterial

Die 14C-Datierungen an Makroresten, Holzkohle und Knochenmaterial wurden wie folgt durchgeführt:

Die oben angeführten Probleme der 14C-Datierung in Böden und Kolluvien verlangt eine möglichst genaue Vorstellung zur Genese des jeweiligen Sedimentes bzw. der zu datierenden Fraktion, um Rückschlüsse aus den erhaltenen Altersangaben ziehen zu können. Außerdem wurden, soweit es die Möglichkeiten des Projektes erlaubten, mehrere Kohlenstofffraktionen und Bodeneinschlüsse aus einer Schicht bzw. einem Bodenhorizont datiert.

3 Paläobotanische und paläozoologische Untersuchungen

Vegetation und Tierwelt sind Partialkomplexe der Landschaft mit relativ hoher Dynamik in der Reaktion auf sich verändernde Umweltbedingungen. In der rezenten Landschaft erhaltene, stratigraphisch einzuordnende Reste von Paläobiozönosen können somit als Indikatoren für die Rekonstruktion von paläoökologischen Bedingungen in einem bestimmten Zeitabschnitt dienen.

Es wird eine komplexe Herangehensweise bei der mikroskopischen Untersuchung aller Komponenten der biogenen Bodenfraktion angestrebt, d.h. Pollen, Sporen, pflanzliche Makroreste, Kohleteilchen, Phytolithen, Diatomeen und Spiculae.

3.1 Pollenanalyse

Mithilfe der Pollenanalyse in Verbindung mit der 14C-Altersdatierung können anhand der in einem bestimmten Zeitabschnitt vorherrschenden natürlichen Vegetation Rückschlüsse auf klimatische Bedingungen gezogen werden. Außerdem können aufgrund der pollenanalytisch nachgewiesenen Siedlungszeiger Aussagen zur Nutzungsgeschichte der Landschaft getroffen werden.


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Problematisch in der Pollenanalyse ist der Erhaltungszustand der Pollen und Sporen, der nur unter Luftabschluß über den gesamten Zeitraum seit der Sedimention bis heute gewährleistet ist. Bereits einige Jahre Trockenheit verbunden mit dem Absinken der Grundwasserstände bedingen eine beginnende selektive Zersetzung der Pollen- und Sporen und somit verzerrte Pollenspektren. Methodische Probleme können bei der räumlichen Ausdehnung der aus der Pollenanalyse gewonnenen Daten entstehen. Es wird jedoch davon ausgegangen, daß zumindest für die zu betrachtenden Catenen, die als Modell für die Raum-Zeit-Entwicklung der Einzellandschaften stehen, die zeitliche Korrelation mit Leithorizonten und eine räumliche Ausdehnung möglich ist.

Das Material für die Pollenanalyse stammt sowohl aus einzelnen humosen mineralischen und organischen Bodenhorizonten als auch aus organischen Sedimenten. Durchgeführt wurde die Pollenanalyse von A.Brande, TU Berlin, der z.T. auch die Geländearbeiten begleitete (Brande 1999).

3.2 Analyse der Phytolithen

Da für die Uckermark in allen bisher bearbeiteten Bohrkernen und Proben die Pollenerhaltung ausgesprochen schlecht ist, wurde eine Analyse der Phytolithenkomplexe im Boden und Kolluvium durchgeführt (Golyeva 1998). In Ergänzung zur Pollenanalyse, deren Ergebnisse die Vegetation über eine größere Fläche (Region) widerspiegeln, läßt die Zusammensetzung der Phytolithen Rückschlüsse auf die Vegetationszusammensetzung und hydrologischen Verhältnisse des lokalen Einzugsgebietes zu (s.Tabelle 5). Außerdem bleiben die Phytolithen im Gegensatz zu Pollen und Sporen auch bei Belüftung erhalten. Die Pollenanalyse kann eine Beschreibung der Pflanzendecke z.T. bis zur Bestimmung einzelner Gattungen und Arten geben. Aufgrund der Phytolithenanalyse ist das nur in Einzelfällen möglich. Es wird eine Charakteristik der Pflanzengesellschaft an Ganzes gegeben (Golyeva 1997).

Aufgrund der Untersuchung der Phytolithenzusammensetzung innerhalb einen Bodenprofils können folgende Aussagen getroffen werden:

Die Phytolithen unterteilen sich aufgrund ihrer Morphologie in zwei Gruppen:

  1. Phytolithen mit charakteristischen Formen und Größen (Phytolithen der Süß- und Riedgräser, aus Fichten- und Kiefernnadeln, von Moosen und einzelnen Krautpflanzen)
  2. Phytolithen mit unspezifischen Formen und verschiedenen Größen (Phytolithen der Laubbäume und der meisten Krautpflanzen).

Tabelle 5: Möglichkeiten der Pollen- und Phytolithenanalyse im Boden (leicht verändert nach Golyeva 1997)

Parameter

Pollenanalyse

Phytolithenanalyse

Zusammensetzung:

Korkähnliche Substanzen

Amorphes Silizium (Opal)

Produktivität:

Sehr große Anzahl

Große Anzahl

Flugfähigkeit:

Sehr hoch

Sehr gering

Gut bestimmbar:

Bäume

Süß- und Riedgräser

Schlecht bestimmbar:

Süß- und Riedgräser

Bäume

Hoher Erhaltungsgrad und Informationsgehalt:

In Torf

Im Boden

Geringer Erhaltungsgrad und Informationsgehalt:

Bäume

In Torf

Wird charakterisiert durch:

Mittlere Vegetationszusammensetzung der Region

Entwicklung der lokalen Pflanzengesellschaft

Brände:

Zerstörung der Pollen

Phytolithe bleiben erhalten

Die Phytolithen können unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Der größte Teil jedoch befindet sich in der Tonfraktion des Bodens. Für paläobotanische Untersuchungen wird die Phytolithenfraktion 20-100µm herangezogen, da diese sich als am stabilsten gegenüber Umwelteinflüssen erwiesen hat. Außerdem unterliegt diese Fraktion nur einer geringen Migrationsfähigkeit im Boden und ist unter dem Lichtmikroskop bei einer Vergrößerung von 200-[Seite 26↓]900fach gut zu bestimmen.

Die Probe wird in Lösung gebracht und zentrifugiert. Unter dem Mikroskop erfolgt die qualitative Bestimmung und die Auszählung der Bestandteile. Das untersuchte Probenvolumen betrug jeweils 100cm3. Daher sind die quantitativen Angaben der verschiedenen Proben miteinander vergleichbar.

Die Analyse der Phytolithen in Proben aus humosen Kolluvien wurde von A.A. Golyeva am Geographischen Institut der Russischen AdW, Moskau durchgeführt und ein Gutachten erstellt (Golyeva 1998).

3.3 Analyse der Molluskenfauna

Ein Teil der untersuchten Sedimente erwies sich als ausgesprochen molluskenreich. „Die Mollusken reagieren sehr empfindlich auf ihre Umwelt und stellen daher verläßliche ökologische Indikatoren dar.“ (Lozek 1964:49) Die Artenbestimmung und das Auszählen der Mollusken wurde durch Dr. H. Rittweger, Marburg durchgeführt, ebenso wie deren Zuordnung zu den ökologischen Gruppen nach Lozek, 1964 (Rittweger 1999).

Die Zuordnung zu den 10 ökologischen Gruppen (s. Tabelle 6) dient der Bewertung bzw. der Rekonstruktion paläoökologischer Bedingungen in Mitteleuropa, insbesondere des Wechsels von Wald- und offenen Formationen. Mithilfe der auf dieser Grundlage erstellten Molluskenspektren der Arten (MSS) und der Molluskenspektren der Individuen (MSI) können paläoökologische Ableitungen getroffen werden.

Tabelle 6: Ökologische Gruppen der Mollusken für Mitteleuropa nach Lozek, 1964

 

Hauptgruppe

 

Gruppe

A

Waldarten

1

Waldarten

  

2

vorwiegend im Wald, jedoch auch andere mesophile Standorte

  

3

feuchtigkeitsliebende Waldarten

B

Steppenarten

4

Steppenarten

  

5

Arten des Offenlandes

C

sowohl Wald als auch Offenland

6

trockenheitsliebende Arten

  

7

euryöke Arten

  

8

feuchtigkeitsliebende Arten

D

terrestrische Sumpfarten und Wasserarten

9

Arten mit hohen Feuchtigkeitsansprüchen

  

10

Wasserarten

Da es sich bei einem Großteil der paläobotanisch und –zoologisch untersuchten Proben um Kolluvien handelt, ist es für die drei näher betrachteten biomorphen Fraktionen (Pollen und Sporen, Phytolithen und Mollusken) bei der Rekonstruktion der paläoökologischen Verhältnisse unumgänglich, nach dem Entstehungsort und der Entstehungszeit folgende drei Bestandteile zu unterscheiden (Golyeva 1997, Lozek 1964, Mania 1973):

  1. In situ - Bildungen, eine oder mehrere Biozönosen;
  2. Zeitgleich zu den in situ-Bildungen gebildete Biomorphe, die lateral verlagert wurden (allochthone Elemente);
  3. Bildungen, die aufgrund der Bodenerosion von älterem, z.T. auch „fossilem“ Material sedimentiert wurden (stratigraphische Vermengung).

4 Archäologie

Da ein offensichtlich enger Zusammenhang zwischen den physisch-geographischen Besonderheiten der Region Uckermark und ihrer Nutzungsgeschichte, insbesondere im frühen Neolithikum (als nördlichste Siedlungsexklave der Linenbandkeramischen Kultur) besteht, lag ein Schwerpunkt der Untersuchungen in der engen Zusammenarbeit mit archäologischen Forschungen.

Wichtigste Ziele dieser gemeinsamen Arbeiten waren die Rekonstruktion und Datierung von reliktischen Geländeoberflächen und den entsprechenden paläoökologischen Bedingungen.

Es wurden 2 Wege der gemeinsamen Untersuchungen beschritten:

  1. Die archäologischen Funde und Befunde, die bei der Anlage von Bodenschürfen und insbesondere der Baggerschürfe gemacht wurden, wurden durch Archäologen [Seite 27↓]dokumentiert, nach Möglichkeit ausgewertet und in Zusammenhang mit den naturwissenschaftlichen Befunden gebracht (DAI, Brandenburgisches Landesmuseum für Ur- und Frühgeschichte).
  2. Es wurden bodenkundliche Untersuchungen an archäologischen Grabungen durchgeführt (DAI, Brandenburgisches Landesmuseum für Ur- und Frühgeschichte).

Am Grabungsrand wurden typische Bodensequenzen und Kolluvien nach bodenkundlichen Kriterien dokumentiert und z.T. beprobt. Anhand des im Kolluvium enthaltenen archäologischen Materials ist dessen Datierung möglich.

Ein wichtiges Augenmerk galt den eigentlichen archäologischen Befunden, insbesondere den Gruben. Das Grubenfüllmaterial wurde unter 2 Gesichtspunkten untersucht:

  1. Aus welchen Bodenhorizonten stammte das Material?
  2. Welche pedogenetischen Umwandlungsprozesse fanden bzw. finden in den Gruben statt?

Diese Analyse läßt bei vorliegender archäologischer Datierung sowohl Aussagen zum Zustand der Bodendecke während der Besiedlungsphase zu als auch zu deren weiterer Entwicklung und somit auch zur zeitlichen Einordnung der pedogenetischen Prozesse vor bzw. nach der entsprechenden Siedlungsphase.

5 Anwendung der Methoden

In Abhängigkeit von den spezifischen natürlichen Gegebenheiten und des Charakters der Untersuchungsobjekte wurde jeweils ein aus den möglichen Untersuchungsmethoden zusammengestellter „Methodenkomplex“ angewandt (Tabelle 7:). Dabei wurde Wert auf die möglichst umfassende Untersuchung der speziell angelegten Bodencatenen als Modelle der Bodengesellschaften I und II der Schwarzerden der Uckermark gelegt – Catena Biesenbrow und Catena Falkenwalde. Als Ergänzung hierzu wurden im Bereich der archäologischen Fundplätze weniger umfangreiche Methodenkomplexe angewandt.


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Tabelle 7: Auf jeweilige Untersuchungsobjekte abgestimmte und angewandte Methodenkomplexe


Fußnoten und Endnoten

1 Die Horizontbezeichnungen erfolgen in Anlehnung an die Bodenkundliche Kartieranleitung (AG Boden, 1994), wobei die fossilen oder reliktischen Symbole durch einen hochgestellten Punkt bezeichnet werden. Es werden erst die jüngeren und dann die älteren Horizontmerkmale genannt. Beispiel: fAh°M2°Ah = fossiler Ah-Horizont in Kolluvium 2, das durch Erosion eines Ah-Horizontes entstanden ist.



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16.12.2004