ISO-WOOD: Isotopenuntersuchung von Holzproben zur Untersuchung und Kontrolle der Herkunft

Ziel des Projektes ist die Untersuchung der Isotopensignatur von Holz aus verschiedenen Regionen (innerhalb Österreichs, außerhalb Österreichs, Tropenholz, etc.), um zu erforschen, in wieweit sich diese Signaturen regional unterscheiden und zu eruieren, ob mittels dieser Signaturen eine regionale Unterscheidung und Zuordnung möglich ist. Erste Studien (siehe Referenzen) zeigen erfolgversprechende Ansätze dieser Methode, die auf den Unterschieden der regionalen Umweltbedingungen (Klima, Boden, geographische Lage, etc.) beruht. Weiters wird diese Methode auch zur Kontrolle der deklarierten Herkunft von Lebensmitteln angewendet, so dass auch von dieser Seite das erfolgversprechende Potential bestätigt wird. Untersucht werden heimische (österreichische) Holzproben aus alpinen und außeralpinen Regionen. Es werden dabei Holzbohrkerne verwendet, die jeweils eine Probe über den gesamten Wachstumszeitraum des Baumes (vom Kern bis zum Rand) darstellen und damit einen Mittelwert über den gesamten Zeitraum. Weiters werden Tropenhölzer aus unterschiedlichen Regionen Afrikas bearbeitet und untersucht inwieweit eine Unterscheidung der regionalen Herkunft mittels der Isotopensignatur möglich ist. Die Ergebnisse werden zum Aufbau einer Referenzdatenbank verwendet. Da es sich um Holz handelt, das meist über einen langen Zeitraum gewachsen ist, ist zu erwarten, dass sich Änderungen in den Umweltbedingungen nur langsam im Holz manifestieren (wenn Holzbohrkerne von ausgewachsenen Bäumen verwendet werden), und dass somit die Referenzwerte über längere Zeit als aktuell angesehen werden können. Untersuchung der Isotopie (H, C, O) von Holzproben zur Identifizierung bzw. Kontrolle der Herkunft des Holzes und der Bäume: - Schwerpunkt 1 ist die Untersuchung von Werkzeug aus dem prähistorischen Bergwerk Hallstatt zur Rekonstruktion der Herkunft des Holzes und damit der Handelsbeziehungen zur Zeit des Bergbaubetriebs (teilfinanziert über ein FWF-Projekt). - Schwerpunkt 2 ist die Untersuchung von (afrikanischem) Tropenholz zur Kontrolle der deklarierten Herkunft von Tropenholz und damit der Identifizierung von falsch deklariertem, meist illegal geschlägertem Holz (teilfinanziert über ein internationales Projekt (ITTO: International Timber Trade Organisation)). - Schwerpunkt 3 ist die Untersuchung von Holz als Klimaarchiv. Wetteraufzeichnungen gibt es lediglich ein paar (wenige) Jahrhunderte in die Vergangenheit, davor existieren kaum gesicherte Quellen. Die Nutzung von Holz als Bewahrer eines Wetter-/Klimasignals ermöglicht die Rekonstruktion des Wetters/Klimas weiter in die Vergangenheit. ERGEBNISSE - Tropenholz: Untersuchung von Afrikanischem Tropenholz und Entwicklung von Markern zur Differenzierung der Herkunft. Im Rahmen des internationalen ITTO-Projektes wurden von uns Proben der Baumart Ayous (Triplochiton skleroxylon) untersucht, die aus fünf afrikanischen Ländern stammten (Elfenbeinküste, Ghana, Kamerun, Kongo und Demokratische Republik Kongo (DRK)). Untersucht wurde zusätzlich zur H-, C-, O-Isotopie auch noch die N-, S- und Strontiumisotopie der Proben. Es konnte eine gute Unterscheidung der jeweiligen Herkünfte herbeigeführt werden, es zeigte sich jedoch, dass die Proben aus Ghana und Elfenbeinküste sich in ihren Mustern stark ähneln und nicht zu trennen waren und dass aus dem Kongo zu wenig Referenzproben und diese nur von einer Region vorhanden waren und daher damit keine umfassende Abbildung der Realität möglich ist. Weiters zeigte sich, dass die Art der Probe (Holzbohrkern, Holzspäne, Baumrinde) einen signifikanten Einfluss auf das Isotopensignal haben und daher nur Proben gleicher Gewinnungsart verglichen werden sollten. Die positive Teilnahme an einem (im Projekt inkludierten) Blind-Test demonstrierte das Potential der Isotopenanalytik sowie den Vorteil gegenüber den ebenfalls durchgeführten Genetik-Untersuchungen (da diese einen wesentliche größeren Teil der Ressourcen zur Verfügung hatten, ohne bessere Ergebnisse liefern zu können). Entdeckt wurde außerdem der Einfluss von verschiedenen Probenmatrizes (Rinde, Holz) auf die Isotopie. Erste Ergebnisse wurden bereits publiziert, weitere Publikationen sind in Arbeit. Die Ergebnisse wurden außerdem einem internationalen Publikum auf Tagungen präsentiert. Publikationen: 1. Teufl, K., Degen, B., Horacek, M., 2014, Control of declared origin of tropical timber: Applica-tion of stable isotopes. SINA-Konferenz, 21.-22.11.2014, Innsbruck, Abstract. 2. Teufl, K., Hölzl, S., Degen, B., Horacek, M., 2015, Discriminating between different origin of Ayous (Triplochiton scleroxylon) from West- and Central African countries. SINA-Konferenz, 26.-27.11.2015, Tulln, Abstract. 3. Horacek, M., 2017, Controlling the declared geographic origin of wood/timber: Efforts to en-sure forest sustainability and to support regulations and consumer interests. Central European Biomass Conference, Graz, 18.-20.01.2017. 4. Horacek, M., Rees, G., Boner, M., Zahnen, J., 2018, Comment on: Developing forensic tools for an African timber: […], by Vlam et al., 2018. Biological Conservation, DOI: 10.1016/j.biocon.2018.06.037. https://www.itto.int/project_search/information/?proid=PD620%2F11+Rev.1+%28M%29 ERGEBNISSE - Hallstatt-Holz-Artefakte: Die Untersuchung von prähistorischen Holzproben und deren Vergleich mit rezenten Referenzproben sollte die geographische Herkunft der prähistorischen hölzernen Artefakte eingrenzen helfen. Untersucht wurden die H-, C-, O- und Strontiumisotopie, weiters wurde auch die Bestimmung der Breite der Baumringe (letzteres nur für die rezenten Referenzproben) durchgeführt. Es zeigte sich, dass die Breite der Baumringe keine Differenzierung der geographischen Herkunft herbeiführen konnte. Die Strontiumisotopie konnte zwischen Mühl-/Waldviertel und dem restlichen Gebiet (Alpen- und Voralpen) unterscheiden, innerhalb der letztgenannten Regionen konnte sie jedoch keine zufriedenstellende Differenzierung erreichen. Mittels H-, C- und O-Isotopie konnte innerhalb der Alpen- und Voralpenregion zwischen einerseits dem nördlichen und Zentralalpenbereich sowie andererseits dem Voralpengebiet sowie die südlichen Alpenregion unterschieden werden. Die Herkunft der prähistorischen Artefakte konnte noch nicht abschließend geklärt werden, eine Herkunft aus dem nördlichen und zentralalpinen Raum erscheint aufgrund der Ergebnisse wahrscheinlich, allerdings müssen dafür einige Annahmen getätigt werden. Letzteres erklärt sich dadurch, dass die Isotopenmuster durch die jeweiligen Umweltbedingungen beeinflusst werden, über die Umweltbedingungen zu prähistorischer Zeit jedoch keine ausreichenden Informationen vorhanden sind und dieses Fehlen durch Annahmen ersetzt werden muss. Die Identifizierung der Herkunft der prähistorischen Artefakte beruht auf der Annahme, dass die Umweltbedingungen zu prähistorischer Zeit ähnlich den heutigen gewesen sind, und somit die Isotopenmuster der prähistorischen Holz-Proben jenen der rezenten Hölzer gleicher Art und von identischer Lokalität entsprechen. Im Rahmen dieses Projekts wurde die Erarbeitung einer Unterscheidung von rezentem Holz aus dem ostösterreichischem Zentral-Alpenraum und dem südostalpinen sowie den außeralpinen Bereichen, basierend auf Isotopenuntersuchungen, durchgeführt. Erste Ergebnisse wurden bereits publiziert, weitere Publikationen sind in Arbeit. Die Ergebnisse wurden außerdem einem internationalen Publikum auf Tagungen präsentiert. Publikationen: 5. Horacek, M., 2012, Where do the Christmas trees come from? Control of origin by isotope analysis – a pilot study. Bodenkultur, vol. 63/1, p. 35-41. 6. Horsky, M., Tintner, J., Bolka, M., Grabner, M., Kowarik, K., Reschreiter, H., Kern, A., Horacek, M., Prohaska, T., 2014, Towards a strontium isoscape for the determination of provenance of prehistoric wooden findings. 2014 EGU-Meeting, Vienna, 26.4.-2.5.2014. Abstract. 7. Horsky M., Tintner J., Grabner M., Kowarik K., Reschreiter H., Teufl K., Horacek M., Prohaska T., 2015, Towards a Sr isoscape of Austria for the determination of growth regions of prehis-toric wood. 3rd DocDay-Book of Abstracts 2015, PhD Conference, UFT Seminar Centre, Tulln, Austria,13th October, p. 42 8. Horacek M., Kowarik K., Reschreiter H., Tintner J., Grabner M., Horsky M., Prohaska T., Teufl K., 2015, Differentiation of wood origin in the Austrian Alps for the determination of possible growth regions of prehistoric wood. Proceedings of 14th Stable Isotope Network Austria Meet-ing - SINA, p. 23. https://pf.fwf.ac.at/project_pdfs/pdf_final_reports/p23647d.pdf ERGEBNISSE - Holz als Klimaarchiv: Im Rahmen einer Schülerdiplomarbeit wurden die Jahresringe einer über 500 Jahre alten Tanne aus der Region Lunz separiert und einzeln auf H-, C- und O-Isotopie untersucht, ebenfalls wurde die Jahresringbreite gemessen. Es zeigte sich, dass das Jahresringbreitenmuster sich gut mit bereits existierenden Daten korrelieren ließ und eine exakte Aussage über das Absterben des Baumes möglich war. Ein Vergleich der Isotopen- mit Temperaturdaten der Aufzeichnungen vom Kloster Kremsmünster zeigte keine deutliche Korrelation und lässt vermuten, dass lokale Phänomene möglicherweise die überregionalen Trends verdecken. Eine Fortsetzung der Studie ist geplant. Publikationen: 9. Ratz, S., 2013: Isotope ratio mass spectrometry an einer Baumscheibe. HBLFA Francisco-Josephinum, Wieselburg, Schüler-Diplomarbeit.