Die Dendrochronologie

Im Querschnitt sind die Jahrringe deutlich zu erkennen, Foto © Jan Ahlrichs 2010.

Grundlagen

Die chronologischen Beziehungen zwischen prähistorischen Funden und Fundstellen können mit unterschiedlichen Methoden untersucht werden. Mit der Hilfe von klassisch „archäologischen“ Datierungsverfahren wie der Beobachtung stratigraphischer Verhältnisse, typologischer Abfolgen, Seriationen und Korrespondenzanalysen kann der Fundstoff zur Formulierung relativer Chronologiesysteme verwendet oder in diese eingeordnet werden. Darüber hinaus können auch naturwissenschaftliche Verfahren eingesetzt werden. Mit diesen ist es sogar möglich, Funde und Fundstelle absolutchronologisch zu datieren, das heißt ihnen ein Alter mit einer konkreten Jahreszahl zuzuweisen oder diese zumindest grob in eine gewisse Zeitspanne zu datieren. Möglich ist dies unter anderem mit der sogenannten Dendrochronologie, auch Jahrringchronologie oder Jahrringkalender genannt. Etymologisch setzt sich diese Bezeichnung aus den griechischen Wörtern déndron („Baum“), chrónos („Zeit“) und lógos („Wissenschaft/Lehre“) zusammen. Dendrochronologie ist demnach die Lehre/Wissenschaft von Baumaltern

 

Dieses Datierungsverfahren ist zu Beginn des 20. Jahrhunderts von dem amerikanischen Wissenschaftler Andrew Ellicott Douglass (1867–1962) entwickelt und auch von ihm schon zur Datierung archäologischer Fundstellen eingesetzt worden. In Mitteleuropa wurde dieses Verfahren etwas später von Forschern wie Bruno Huber (1899–1961), Bernd Becker (1940–1994), Ernst Hollstein (1918–1988) oder Dieter Eckstein zur Beantwortung archäologischer Fragestellungen eingesetzt. In den letzten Jahrzehnten ist die Dendrochronologie zu einem der Standarddatierungsverfahren in der archäologischen Forschung avanciert. Inzwischen gibt es sogar Zeitschriften mit einem Fokus auf Dendrochronologie, in denen mitunter archäologische Themen besprochen werden. Zu diesen gehören Dendrochronologia: an interdisciplinary journal of tree-ring science und Tree-Ring Research. Darüber hinaus gibt es im deutschen Sprachraum eine Schriftenreihe zur Dendrochronologie und Bauforschung.

 

Allgemein beruht die Dendrochronologie auf den folgenden vier Grundpfeilern:

 

1. Ein Baum legt seinen Holzzuwachs in deutlich erkennbaren Jahrringen an. Hier kann sogar zwischen einem sogenannten Frühholz und einem sogenannten Spätholz unterschieden werden. Das Frühholz entwickelt im Frühjahr und sorgt für den nötigen Wassertransport. Das Spätholz bildet sich hingegen erst im Sommer heraus und sorgt für die mechanische Festigung des Baumes. Sowohl Früh- als auch Spätholz haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Aufgaben eine mikroskopisch differenzierbare Anatomie. In der Folge kann mit der Hilfe eines Mikroskops festgestellt werden, welche Jahrringe eines Baumes sich im Frühjahr bzw. im Sommer herausgebildet haben.

 

2. Die Mächtigkeit der Jahrringe eines Baumes wird hauptsächlich von lokalen Umweltfaktoren wie dem regional vorherrschenden Niederschlagsverhältnissen und Temperaturen beeinflusst.

 

3. Eine weitere zentrale Voraussetzung für die Dendrochronologie ist, dass Bäume der gleichen Art identische Wachstumsmuster aufzeigen, das heißt auf dieselbe Art und Weise auf Veränderungen in den Niederschlags- und Temperaturverhältnissen reagieren. In der Folge bilden Bäume, die zeitgleich lebten und damit zeitgleich denselben Witterungsbedingungen ausgesetzt waren, Jahrringe mit gleicher Mächtigkeit aus.

 

4. Das Erstellen von Dendrochronologien wird dadurch erleichtert, dass die Abfolge der Jahrringbreiten von Bäumen derselben Art selbst über größere Entfernungen hinweg weitestgehend identisch ist.

Erstellung von Jahrringkalendern

Dendrochronologie
Ein Bohrfräser für die Entnahme von Proben zur dendrochronologischen Datierung von Hölzern. Foto: Hannes Grobe/AWI (Creative Commons CC-BY-SA-2.5)

Das Alter eines Baumes lässt sich anhand der Jahrringe in seinem Stamm bestimmen. Diese werden gezählt, wobei jeweils ein Ring für ein Jahr steht. Anhand der Mächtigkeit der Jahrringe können Rückschlüsse auf jährliche Schwankungen in den regionalen klimatischen Verhältnissen gezogen werden. So deuten dicke Jahrringe an, dass der Baum ein vergleichsweise gutes Jahr hatte, das heißt er wurde mit ausreichend Feuchtigkeit versorgt und konnte wachsen. Dünne Jahrringe hingegen weisen darauf hin, dass die Grundversorgung gering war und der Baum somit in seinem Wachstum beeinträchtigt gewesen ist. Die einzelnen Jahrringe stellen somit nicht nur einen wichtigen Ankerpunkt für die Datierung der Bäume dar, sie dienen darüber hinaus auch als Umwelt- und Klimaarchive. Durch die jährlichen Schwankungen in den Niederschlags- und Temperaturverhältnissen bildet sich eine für jede Baumart individuelle Abfolge dicker und dünner Jahrringe heraus, die vor allem eines ist: zeitspezifisch.


Bevor archäologische Funde und Befunde aber mit der Hilfe der Dendrochronologie absolutchronologisch datiert werden können, müssen zunächst lückenlose Jahrringkalender für die einzelnen Baumarten erstellt werden. Um einen solchen Kalender zu erstellen, werden die Jahrringkurven einzelner Bäume miteinander korreliert. Dies funktioniert allerdings nur dann, wenn zwei Bäume für mehrere Jahre zeitgleich existierten. Wenn beispielsweise ein Baum von 1720 bis 1790 lebte und ein zweiter Baum von 1750 bis 1840, dann können deren Jahrringkurven miteinander abgeglichen werden. Wenn eine solche Überschneidung nicht möglich ist, kann zwischen den jeweiligen Jahrringkurven keine chronologische Beziehung hergestellt werden und es bleibt ungeklärt, welcher der beiden Bäume letztendlich der ältere bzw. der jüngere ist. Problematisch sind des Weiteren lokale Faktoren wie beispielsweise Schädlinge, Pilzbefall oder Insektenfraß, wodurch die Jahrringkurve eines Baumes verzerrt werden kann. Dies kann eine Einordnung in bestehende Jahrringkalender erschweren.

Damit ein Baum für die Erstellung eines Jahrringkalenders benutzt werden kann, sollte dessen Jahrringkurve möglichst viele Jahrringe umfassen, z. B. 40. Grundsätzlich gilt, je mehr Jahrringe, desto besser. Selbiges trifft auch auf die Korrelation von Jahrringkurven zu. Die Jahrringkurven zweier Bäume sollten sich um mindestens 20 Jahre miteinander überschneiden und von derselben Baumart stammen, damit sie zuverlässig miteinander synchronisiert werden können. Besonders geachtet wird hierbei auf charakteristische dünne Jahrringe. Notfalls können auch eng verwandte Baumarten miteinander korreliert werden. Allerdings können hierdurch Unsicherheiten im Bezug auf die Datierung entstehen. Je nach Region werden unterschiedliche Hölzer für die Erstellung von Jahrringkalendern verwendet. Für Mittel- und Westeuropa existieren überwiegend Eichenholzchronologien, während im ost- und nordeuropäischen Raum Nadelholzchronologien geläufiger sind.


Je mehr Jahrringkurven miteinander korreliert werden, desto größere Jahrringkalender können erstellt werden. Einzigartig in dieser Hinsicht ist der Jahrringkalender, welcher am Institut für Botanik an der Universität Hohenheim (Baden-Württemberg) erstellt wurde. Der sogenannte Hohenheimer Jahrringkalender reicht bis an das Ende der letzten Eiszeit zurück, das heißt er deckt einen Zeitraum von 12.500 Jahren ab. 

Probleme dendrochronologischer Datierungen

Datierungen mit der Hilfe der Dendrochronologie können im besten Fall eine Holzprobe auf ein Jahr genau datieren. Aus verschiedenen Gründen ist das aber leider nicht immer möglich. Die Genauigkeit der Dendrochronologie kann durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt werden, die bei der Probenauswertung berücksichtigen werden müssen. Schädlinge, Pilzbefall und Insektenfraß sind leider nicht die einzigen Faktoren. Hölzer von prähistorischen Fundstellen sind außerordentlich lange unterschiedlichen Witterungsbedingungen ausgesetzt gewesen und können durch natürliche Zerfallsprozesse Jahrringe verloren haben. Regen, Wind, Pilze, Insekten, Bakterien und Feuer fördern den Zerfallsprozess. Zudem sind sie in der Regel bearbeitet worden, zum Beispiel um in Baustrukturen eingesetzt werden zu können oder um aus ihnen Gegenstände herzustellen, die für den alltäglichen Bedarf eingesetzt wurden. Mit jedem Bearbeitungsschritt werden den Hölzern allerdings mehr und mehr der äußeren Jahrringe entfernt. Durch das Entfernen der Baumrinde und der äußeren Jahrringe kann nicht mehr festgestellt werden, wann ein Baum gefällt wurde. Je mehr Jahrringe fehlen, desto „älter“ wird eine Probe.


Aus diesem Grunde werden bei der Auswertung dendrochronologischer Proben unterschiedliche Begriffe benutzt. Zu diesen gehört beispielsweise das sogenannte Endjahr, welches durch den letzten an einer Holzprobe erhaltenen Jahrring angegeben wird. Dieses Jahr ist nicht mit demjenigen Jahr gleichzusetzen, in dem der Baum gefällt wurde. Wenn eine Probe exakt datiert und tatsächlich das Jahr der Baumfällung angegeben werden soll, setzt dies das Vorhandensein der sogenannten Waldkante voraus. Gemeint ist hiermit der letzte Jahrring unter der Baumrinde. Hat sich an einer Probe tatsächlich noch ein Rest der Baumrinde erhalten können, so kann diese exakt datiert werden. Darüber hinaus wird zwischen einer Splintgrenzendatierung und einer Kernholzdatierung unterschieden. Als Splintholz wird der äußere Bereich eines Baumstammes unter der Rinde bezeichnet, der sich noch im Wachstum befindet. Im Kern eines Baumstammes befindet sich hingegen das sogenannte Kernholz. Dieses Holz ist physiologisch nicht mehr aktiv und häufig dunkler als das jüngere Splintholz.

Mikroskopisch lässt sich feststellen, ob eine Probe aus Kern- oder Splintholz besteht, wenn nicht sogar beide Bereiche erhalten sind. Wenn einmal festgestellt wurde, dass eine Probe tatsächlich Splintholz aufweist, kann mit der Hilfe dieser Information der Datierungsspielraum eingeschränkt werden. So ist beispielsweise bekannt, dass bei einer hunderjährigen Eiche das Splintholz im Durchschnitt 20 Jahrringe umfasst. Kernholzdatierungen hingegen können nur einen terminus postquem angeben, das heißt den frühesten möglichen Zeitpunkt der Baumfällung.

Anwendungsmöglichkeiten der Dendrochronologie

Bereits in der Altsteinzeit hat der Mensch Werkzeuge und andere Alltagsgegenstände aus Holz hergestellt. Allerdings können diese Funde, sofern sie sich überhaupt bis in die heutige Zeit hinein erhalten konnten, nicht für dendrochronologische Untersuchungen benutzt werden. Ausschlaggebend ist, dass Hölzer nur dendrochronologisch datiert werden können, wenn ihre Jahrringkurven groß genug sind und sie in den Zeitraum datieren, für den bereits lückenlose Kalender wie der Hohenheimer Jahrringkalender vorliegen. Aus diesem Grunde beschränkt sich die Dendrochronologie auf holozäne Holzartefakte, also solche, die nach der letzten Eiszeit hergestellt wurden.
Abgesehen davon ist die Art der potentiell dendrochronologisch datierbaren Artefakt endlos. Holz wurde seit dem Neolithikum beispielsweise für Häuser, Zäune, Brunnen, Pflüge, Werkzeuge, Möbel, Hausrat, Särge, Boote, Wege usw. eingesetzt. Häufig wird Holz dort gefunden, wo es die Zeit unter Luftabschluss in einem feuchten Milieu verweilen konnte. Moorige, torfige Gegenden, lehmhaltige Böden, Schlamm, Flüsse oder Brunnen können es über Jahrtausende erhalten und für die Nachwelt konservieren.


In Südwestdeutschland sind zahlreiche dendrochronologische Untersuchungen an neolithischen und bronzezeitlichen Seeufersiedlungen durchgeführt worden. Mit der Hilfe dieser Methode war es zum Beispiel möglich, wichtige baugeschichtliche Informationen aus den Baumstämmen der Siedlungen am Bodensee zu gewinnen. Es konnten nicht nur einzelne Häuser, sondern ganze Siedlungsphasen rekonstruiert werden.
In besonderen Fällen stellen dendrochronologische Datierungen sogar entscheidende Ankerpunkte für Chronologiesysteme dar. Zum Beispiel sind die dendrochronologischen Datierungen der hölzernen Stangensetzungen im Bereich der Hügelaufschüttung des Magdalenenbergs bei Villingen-Schwenningen oder die Datierung der Toranlage aus Periode 1a auf der Heuneburg von zentraler Bedeutung für die absolutchronologische Datierung der Stufe Hallstatt D.

Dendrochronologie Hallstattzeit
Dendrochronologische Daten für die Hallstattzeit. Einige Hölzer besitzen keine Waldkante, sodass die aus ihnen gewonnenen Datierungen einen terminus post quem darstellen (abgekürzt als t.p.q.).
Dendrochronologie Latènezeit
Dendrochronologische Daten für die Latènezeit.

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