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09.12.2021 | Roman Zweifel, Sophie Etzold, Michèle Kaennel Dobbertin | News WSL
Steigende Temperaturen verlängern die Wachstumsperiode in unseren Breiten, was sich theoretisch positiv auf das Waldwachstum auswirken könnte. Eine Studie unter Leitung der Eidg. Forschungsanstalt WSL zeigt nun aber, dass Bäume nur an wenigen Tagen überhaupt wachsen. Wärmere Tage im Frühling und Herbst können dadurch kaum zum Holzwachstum beitragen, was für die künftige Kohlenstoff-Senkenleistung von Wäldern von Bedeutung ist.
Das Wachstum von Bäumen in Abhängigkeit von Temperatur, Wasserverfügbarkeit und Lichtverhältnissen zu verstehen, ist entscheidend, um die Vorhersage der Kohlenstoff-Senkenleistung von Wäldern zu verbessern. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Ecology Letters veröffentlicht wurde, gingen WSL-Forschende und ihre internationalen Co-Autoren einen Schritt weiter und quantifizierten nicht nur wie, sondern auch wann und warum Bäume innerhalb eines Jahres wachsen.
Dafür verwendeten sie Wachstumsdaten, die während acht Jahren täglich an 160 Bäumen an 47 Standorten in der ganzen Schweiz automatisch gemessen wurden. Alle sieben Baumarten legten an überraschend wenigen Tagen neue Holzzellen an. Im Allgemeinen wuchsen Bäume im Frühjahr zunehmend schnell, mit einem Spitzenwachstum in April bis Juni und einem meist starken Rückgang kurz vor der Sommersonnenwende. Die Studie ging der Frage nach, warum die Anzahl der Wachstumstage so klein ist.
Die Ergebnisse zeigen, dass nur ein kleiner Teil der Vegetationsperiode (12% bis 30%) tatsächlich für das jährliche Wachstum genutzt wird: Von den 365 Tagen des Jahres zählen etwa 250 Tage zur Vegetationsperiode und davon wiederum sind 90-120 Tage mögliche Wachstumstage. Die Messdaten ergaben, dass die Bäume aber tatsächlich noch seltener wuchsen.
«Erstaunlich war, dass alle sieben untersuchten Baumarten durchschnittlich an nur 29 bis 77 Tagen pro Jahr wuchsen», kommentiert Sophia Etzold, Biologin an der WSL in Birmensdorf und Erstautorin der Studie. Die meisten Tage pro Jahr wuchs die Tanne, die wenigsten die Waldföhre. Die Fichte wiederum verzeichnete die grössten täglichen Wachstumsraten (25 µm/Tag), erreichte aber durchschnittlich nur 43 Wachstumstage pro Jahr.
Je grösser der Holzzuwachs, desto mehr Kohlenstoff vermag ein Baum aus der Luft zu binden. Die neue Studie zeigt, dass die Länge der Wachstumsperiode dabei kaum eine Rolle spielt, und ein früher Wachstumsstart vor April, sowie ein spätes Ende nach Oktober sogar tendenziell zu weniger Jahreswachstum führt.
«Das ist im Kontext von steigenden CO2-Konzentrationen und der damit verbundenen Klimaerwärmung eine wichtige Erkenntnis», betont Roman Zweifel, Leiter des Messnetzwerks TreeNet, aus dem die Daten stammen. Die globale Erwärmung hat zwar die Vegetationsperiode, in der ausreichende Wachstumsbedingungen für unsere Bäume herrschen, verlängert. Dieser Vorteil kann aber den negativen Einfluss von Hitze und Trockenheit während der eigentlichen Wachstumsmonate April bis Juni nicht kompensieren.
Es deutet vieles darauf hin, dass unsere Bäume einer inneren Uhr folgen, die das Wachstum ab der Sonnenwende (ca. 21. Juni) verringert, auch wenn die äusseren Bedingungen noch gut sind. «Wir nehmen an, dass die abnehmende Tageslänge als Signal wirkt, um das Wachstum abzuschliessen und anderen Prozessen den Vorrang zu geben (z. B. Verholzung der sekundären Zellwände, Anlage von Früchte, Knospen und Reserven), womit der Baum sich auf den kommenden Winter vorbereitet», erklärt Sophia Etzold. Für alle untersuchten Arten bestimmt das jährliche Tageslängenmuster ein Zeitfenster für Wachstum. Innerhalb dessen ist dann aber die Wasserverfügbarkeit in Luft und Boden entscheidend, ob die Bäume auch wirklich wachsen. Ist die Luft oder der Boden zu trocken, wird das Stammwachstum gehemmt.
Diese Studie zeigt, dass schlechte Wachstumsbedingungen, z. B. Trockenheit und Hitze in der Hauptwachstumsperiode von April bis Juni sich kaum mehr kompensieren lassen. Was in dieser Zeit an Wachstum verpasst wird, bleibt weitgehend als Wachstumsdefizit bis Ende Jahr in der Form eines schmaleren Jahrringes bestehen. Dies trifft generell Nadelbäume mehr als Laubbäume, da erstere in der Regel bis zu 30 Tagen später anfangen, Holz anzulegen und damit ein kürzeres Zeitfenster mit optimalem Wachstum haben. Fichten in tieferen, trockeneren Lagen dürften auch deswegen in der gegenwärtigen Klimaentwicklung kaum eine Chance haben. In höheren Lagen jedoch können höhere Temperaturen helfen, das optimale Wachstumszeitfenster besser zu treffen, weil kalte Bedingungen erwiesenermassen den Wachstumsstart verzögern.
Für die Kohlenstoff-Senkenleistung von Wäldern spielt es weniger eine Rolle, ob sich die Vegetationsperiode verlängert, sondern vielmehr ob sich Zeitfenster mit guten Wachstumsbedingungen auch in Zukunft noch einstellen werden. Wie kürzlich ebenfalls von der WSL berichtet, erlauben vor allem die feuchten Nachtstunden die Zellteilung von Bäumen. Es besteht damit die Hoffnung, dass wenige feuchte Nächte auch innerhalb von generell trockeneren Bedingungen für das jährliche Holzwachstum ausreichen.
TreeNet ist ein Umwelt-Monitoring-Netzwerk zur Messung von Baumwachstum und Trockenheit. Es wird betrieben durch die wissenschaftlichen Institutionen WSL, ETH Zürich, Universität Basel und dem Institut für angewandte Pflanzenbiologie IAP in Zusammenarbeit mit weiteren Partnern. TreeNet wird finanziell unterstützt durch das Bundesamt für Umwelt BAFU.