The Olive Tree, Vol. 6 Number 1, 1998

The Spring 1998 issue of The Olive Tree features articles about library projects, collections, technological innovations, and events at Fogler Library, University of Maine.

The Olive Tree, Vol. 5 Number 1, 1997

The Winter 1997 issue of The Olive Tree features articles about library projects, collections, technological innovations, and events at Fogler Library, University of Maine.

The Olive Tree, Vol. 4 Number 1, 1996

The Winter 1996 issue of The Olive Tree features articles about library projects, collections, technological innovations, and events at Fogler Library, University of Maine.

The Olive Tree, Vol. 3 Number 1, 1995

The Winter/Spring issue of The Olive Tree features articles about library projects, collections, technological innovations, and events at Fogler Library, University of Maine.

The Olive Tree, Vol. 1 Number 1, 1992

The Summer 1992 issue of The Olive Tree features articles about library projects, collections, technological innovations, and events at Fogler Library, University of Maine.

Vegetation responses to rapid warming and to minor climatic fluctuations during the Late-Glacial Interstadial (GI-1) at Gerzensee (Switzerland)

High-resolution pollen analyses made on the same samples on which the ratios of oxygen isotopes were measured that provided the time scale and a temperature proxy after correlation to NorthGRIP. (1) A primary succession: The vegetation responded to the rapid rise of temperatures around 14,685 yr BP, with a primary succession on a decadal to centennial time scale. The succession between ca 15,600 and 13,000 yr BP included: (1.1.) The replacement of shrub-tundra by woodland of Juniperus and tree birch (around 14,665 yr BP) (1.2.) The response of Juniperus pollen to the shift in oxygen isotopes in less than 20 yr, (1.3.) A sequence of population increases of Hippophaë rhamnoides (ca 14,600 yr BP), Salix spp. (ca 14,600 yr BP), Betula trees (ca.14,480 yr BP), Populus cf. tremula (ca. 14,300 yr BP), and Pinus cf. sylvestris (ca. 13,830 yr BP). (2) Biological processes: Plants responded to the rapid increase of summer temperatures on all organisational levels: (2.1) Individuals may have produced more pollen (e.g. Juniperus); (2.2) Populations increased or decreased (e.g. Juniperus, Betula, later Pinus), and (2.3) Populations changed their biogeographical range and may show migrational lags. (2.4) Plant communities changed in their composition because the species pools changed through immigration and (local) extinction. Some plant communities may have been without modern analogue.These mechanisms require increasing amounts of time. (2.5) Processes on the level of ecosystems, with species interactions, may involve various time scales. Besides competition and facilitation, nitrogen fixation is discussed. (3) The minor fluctuations of temperature during the Late-Glacial Interstadial, which are recorded in δ18O, resulted in only very minor changes in pollen during the Aegelsee Oscillation (Older Dryas biozone, GI-1d) and the Gerzensee Oscillation (GI-1b). (4) Biodiversity: The afforestation at the onset of Bølling coincided with a gradual increase of taxonomic diversity up to the time of the major Pinus expansion.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Modeling tree water deficit from microclimate: an approach to quantifying drought stress

Tree water deficit estimated by measuring water-related changes in stem radius (DeltaW) was compared with tree water deficit estimated from the output of a simple, physiologically reasonable model (DeltaW(E)), with soil water potential (Psi(soil)) and atmospheric vapor pressure deficit (VPD) as inputs. Values of DeltaW were determined by monitoring stem radius changes with dendrometers and detrending the results for growth, We followed changes in DeltaW and DeltaW(E) in Pinus sylvestris L. and Quercus pubescens Willd. over 2 years at a dry site (2001-2002; Salgesch, Wallis) and in Picea abies (L.) Karst. for 1 year at a wet site (1998; Davos, Graubuenden) in the Swiss Alps. The seasonal courses of DeltaW in deciduous species and in conifers at the same site were similar and could be largely explained by variation in DeltaW(E). This finding strongly suggests that DeltaW, despite the known species-specific differences in stomatal response to microclimate, is mainly explained by a combination of atmospheric and soil conditions. Consequently, we concluded that trees are unable to maintain any particular DeltaW. Either Psi(soil) or VPD alone provided poorer estimates of AWthan a model incorporating both factors. As a first approximation of DeltaW(E), Psi(soil) can be weighted so that the negative mean Psi(soil) reaches 65 to 75% of the positive mean daytime VPD over a season (Q. pubescens: similar to65%, P abies: similar to70%, P sylvestris: similar to75%). The differences in DeltaW among species can be partially explained by a different weighting of Psi(soil) against VPD. The DeltaW of P. sylvestris was more dependent on Psi(soil) than that of Q. pubescens, but less than that of P. abies, and was less dependent on VPD than that of P. abies and Q. pubescens. The model worked well for P. abies at the wet site and for Q. pubescens and P. sylvestris at the dry site, and may be useful for estimating water deficit in other tree species.

The dating of dipterocarp tree rings: establishing a record of carbon cycling and climatic change in the tropics

In a first step to obtain a proxy record of past climatic events (including the El Ni (n) over tildeo-Southern Oscillation) in the normally aseasonal tropical environment of Sabah, a radial segment from a recently fallen dipterocarp (Shorea Superba) was radiocarbon dated and subjected to carbon isotope analysis. The high-precision radiocarbon results fell into the ambiguous modern plateau where several calibrated dates can exist for each sample. Dating was achieved by wiggle matching using a Bayesian approach to calibration. Using the defined growth characteristics of Shorea superba, probability density distributions were calculated and improbable dates rejected. It was found that the tree most likely started growing around AD 1660-1685. A total of 173 apparent growth increments were measured and, therefore, it could be determined that the tree formed one ring approximately every two years. Stable carbon isotope values were obtained from resin-extracted wholewood from each ring. Carbon cycling is evident in the `juvenile effect', resulting from the assimilation of respired carbon dioxide and lower light levels below the canopy, and in the `anthropogenic effect' caused by increased industrial activity in the late-nineteenth and twentieth centuries. This study demonstrates that palaeoenvironmental information can be obtained from trees growing in aseasonal environments, where climatic conditions prevent the formation of well-defined annual rings.

The role of tree size in the leafing phenology of a seasonally dry tropical forest in Belize, Central America

Leafing phenology of two dry-forest sites on soils of different depth (S = shallow, D = deep) at Shipstern Reserve, Belize, were compared at the start of the rainy season (April-June 2000). Trees greater than or equal to 2.5 cm dbh were recorded weekly for 8 wk in three 0.04-ha plots per site. Ten species were analysed individually for their phenological patterns, of which the three most common were Bursera simaruba, Metopium brownei and Jatropha gaumeri. Trees were divided into those in the canopy (> 10 cm dbh) and the subcanopy (less than or equal to 10 cm dbh). Site S had larger trees on average than site D. The proportion of trees flushing leaves at any one time was generally higher in site S than in site D, for both canopy and subcanopy trees. Leaf flush started 2 wk earlier in site S than site D for subcanopy trees, but only 0.5 wk earlier for the canopy trees. Leaf flush duration was 1.5 wk longer in site S than site D. Large trees in the subcanopy flushed leaves earlier than small ones at both sites but in the canopy just at site D. Large trees flushed leaves earlier than small ones in three species and small trees flushed leaves more rapidly in two species. Bursera and Jatropha followed the general trends but Metopium, with larger trees in site D than site S, showed the converse with onset of flushing I wk earlier in site D than site S. Differences in response of the canopy and subcanopy trees on each site can be accounted for by the predominance of spring-flushing or stem-succulent species in site S and a tendency for evergreen species to occur in site D. Early flushing of relatively larger trees in site D most likely requires access to deeper soil water reserves but small and large trees utilize stored tree water in site S.

Does low phosphorus supply limit seedling establishment and tree growth in groves of ectomycorrhizal trees in a central African rainforest?

In a forest grove at Korup dominated by the ectomycorrhizal species Microberlinia bisulcata, an experiment tested whether phosphorus (P) was a limiting nutrient. P-fertilization of seven subplots 1995-97 was compared with seven controls. It led to large increases in soil P concentrations. Trees were measured in 1995 and 2000. M. bisulcata and four other species were transplanted into the treatments, and a wild cohort of M. bisulcata seedlings was followed in both. Leaf litter fall from trees and seedlings were analysed for nutrients. Growth of trees was not affected by added P. Transplanted seedlings survived better in the controls than added-P subplots: they did not grow better with added-P.M. bisulcata wildlings survived slightly better in the added-P subplots in yr 1 but not later. Litter fall and transplanted survivors had much higher concentrations of P (not N) in the added-P than control subplots. Under current conditions, it appears that P does not limit growth of trees or hinder seedling establishment, especially of M. bisculcata, in these low-P grove soils.

Reproductive investment and seedling survival of the mast-fruiting rain forest tree, Microberlinia bisulcata A. chev

In the southern part of Korup National Park, Cameroon, the mast fruiting tree Microberlinia bisulcata occurs as a codominant in groves of ectomycorrhizal Caesalpiniaceae within a mosaic of otherwise species-rich lowland rain forest. To estimate the amount of carbon and nutrients invested in reproduction during a mast fruiting event, and the consequential seed and seedling survival, three related field studies were made in 1995. These provided a complete seed and seedling budget for the cohort. Seed production was estimated by counting woody pods on the forest floor. Trees produced on average 26,000 (range 0-92,000) seeds/tree, with a dry mass of 16.6 kg/tree. Seeds were contained in woody pods of mass 307 kg/tree. Dry mass production of pods and seeds was 1034 kg ha(-1), equivalent to over half (55%) of annual leaf litterfall for this species, and contained 13% of the nitrogen and 21% of the phosphorus in annual leaf litterfall. Seed and young-seedling mortality was investigated with open quadrats and cages to exclude vertebrate predators, at two distances from the parent tree. The proportion of seeds on the forest floor which disappeared in the first 6 wk after dispersal was 84%, of which 26.5% was due to likely vertebrate removal, 36% to rotting, and 21.5% to other causes. Vertebrate predation was greater close to the stem than 5 m beyond the crown (41 vs 12% of seeds disappearing) where the seed shadow was less dense. Previous studies have demonstrated an association between mast years at Korup and high dry-season radiation before flowering, and have shown lower leaf-litterfall phosphorus concentrations following mast fruiting. The emerging hypothesis is that mast fruiting is primarily imposed by energy limitation for fruit production, but phosphorus supply and vertebrate predation are regulating factors. Recording the survival of naturally-regenerating M. bisulcata seedlings (6-wk stage) showed that 21% of seedlings survived to 31 mo. A simple three-stage recruitment model was constructed. Mortality rates were initially high and peaked again in each of the next two dry seasons, with smaller peaks in the two intervening wet seasons, these latter coinciding with annual troughs in radiation. The very poor recruitment of M. bisulcata trees in Korup, demonstrated in previous investigations, appears not to be due to a limitation in seed or young-seedling supply, but rather by factors operating at the established-seedling stage.

Swiss tree rings reveal warm and wet summers during medieval times

We present a 1200 year drought reconstruction for the European Alpine region based on carbon isotope variations of tree rings from living larch trees and historic timber. The carbon isotope fractionation at the study site is sensitive to summer precipitation, temperature, and irradiance, resulting in a stable and high correlation with a drought index for interannual to decadal frequencies and possibly beyond (r(2)=0.58 for 1901-2004, July/August). When combining this information with maximum latewood density-derived summer temperature, a strongly reduced occurrence of summer droughts during the warm A.D. 900-1200 period is evident, coinciding with the Medieval Climate Anomaly (MCA), with a shift to colder and drier conditions for the subsequent centuries. The warm-wet MCA contrasts strongly with the climate of the drought-prone warm phase of the recent decades, indicating different forcing mechanism for these two warm periods and pointing to beneficial conditions for agriculture and human well-being during the MCA in this region.

The influence of sampling design on tree-ring-based quantification of forest growth

Tree-rings offer one of the few possibilities to empirically quantify and reconstruct forest growth dynamics over years to millennia. Contemporaneously with the growing scientific community employing tree-ring parameters, recent research has suggested that commonly applied sampling designs (i.e. how and which trees are selected for dendrochronological sampling) may introduce considerable biases in quantifications of forest responses to environmental change. To date, a systematic assessment of the consequences of sampling design on dendroecological and-climatological conclusions has not yet been performed. Here, we investigate potential biases by sampling a large population of trees and replicating diverse sampling designs. This is achieved by retroactively subsetting the population and specifically testing for biases emerging for climate reconstruction, growth response to climate variability, long-term growth trends, and quantification of forest productivity. We find that commonly applied sampling designs can impart systematic biases of varying magnitude to any type of tree-ring-based investigations, independent of the total number of samples considered. Quantifications of forest growth and productivity are particularly susceptible to biases, whereas growth responses to short-term climate variability are less affected by the choice of sampling design. The world's most frequently applied sampling design, focusing on dominant trees only, can bias absolute growth rates by up to 459% and trends in excess of 200%. Our findings challenge paradigms, where a subset of samples is typically considered to be representative for the entire population. The only two sampling strategies meeting the requirements for all types of investigations are the (i) sampling of all individuals within a fixed area; and (ii) fully randomized selection of trees. This result advertises the consistent implementation of a widely applicable sampling design to simultaneously reduce uncertainties in tree-ring-based quantifications of forest growth and increase the comparability of datasets beyond individual studies, investigators, laboratories, and geographical boundaries.