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Bisher ging die Wissenschaft davon aus, dass die Menge des in den Nadeln gebildeten Kohlenstoffs die einzige treibende Kraft für das Wachstum aller Äste, Stämme und Wurzeln von Nadelbäumen ist. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Eidg. Forschungsanstalt WSL fand nun im Lötschental (Kt. Wallis) heraus, dass die Höhe des Wasserdrucks im Stamm auch ein entscheidender Faktor für das Wachstum ist.
Eine sieben Jahre dauernde Studie zur Wachstumsentwicklung von Lärchen und Fichten bei Ferden im Lötschental (VS) zeigt erstmals, dass Bäume in ihrer Wachstumsschicht (Kambium) nur dann Holz bilden, wenn der Wasserdruck in diesen Zellen genügend hoch ist. Ist er zu niedrig, können sich keine neuen Holzzellen bilden, auch wenn genügend Kohlenstoff vorhanden ist. Zu diesem Schluss kommt ein Team der WSL mit Forschungspartnern aus Belgien, Frankreich, Spanien und den USA.
Ist Licht oder Wasser wichtiger?
Bäume an gut mit Wasser versorgten Standorten bilden mehr Holz als an Orten, an denen die Böden schneller austrockneten oder weniger Niederschlag erhielten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten vor Beginn der Untersuchung erwartet, dass ein Mehr an Sonnenlicht auf den trockenen Standorten auch zu mehr Wachstum führt.
Um diese überraschende Beobachtung zu klären, legte die WSL in mehreren Höhenlagen an schattigen Nordhängen und stark besonnten Südhängen Probeflächen an, auf denen die Forschenden im Wochentakt das Holzwachstum von Fichten und Lärchen untersuchten. Sie entnahmen aus der Wachstumszone von ca. 40 Nadelholzstämmen frische Mini-Bohrkerne. Darüber hinaus erfassten zahlreiche Messgeräte und Sensoren dort kontinuierlich Daten aus dem Boden sowie die Niederschlagsmenge und Lufttemperatur. Zudem wurde gemessen, wie viel Wasser die Bäume verdunsteten.
«Diese Studie ist die erste, die das Holzwachstum von ausgewachsenen Bäumen, die in einer natürlichen Umgebung wachsen, über einen so langen Zeitraum jede Woche exakt gemessen hat», sagt Richard Peters (WSL), der Erstautor eines kürzlich in der Fachzeitschrift «New Phytologist» erschienenen Artikels. «Dieser Versuch bot eine einmalige Gelegenheit, die Rolle des Wassermangels als limitierenden Wachstumsfaktor zu beschreiben», betont der Baumphysiologe.
Holzmasse nimmt trotz steigender Temperaturen womöglich weniger zu als erwartet
Die Untersuchung der Forschenden ist von Bedeutung, um die Auswirkungen des globalen Klimawandels auf das Holzwachstum abzuschätzen. Bisherige Studien zum Holzwachstum konzentrieren sich vor allem auf den Einfluss des während der Photosynthese (siehe Fussnote) aufgenommenen Kohlenstoffs. In Zukunft sollte stärker als bisher auch die Wasserversorgung der Bäume und der Wasserdruck im Holz berücksichtigt werden. Denn wenn der Klimawandel trockenere Sommer bringt, wirkt sich dies auch auf den Wasserdruck und somit das Stammwachstum aus. Die weltweiten Schätzungen des Holzzuwachses in Wäldern müssten folglich nach unten korrigiert werden.
Ein Rechenbeispiel: Erhöht sich die Durchschnittstemperatur bis 2050 um etwa 3 Grad Celsius, dann wäre die sommerliche Wachstumsphase für Fichten und Lärchen bei der gleichen Niederschlagsmenge allein wegen fehlenden Wasserdrucks etwa 18 Tage kürzer als an Standorten mit mehr Wasser. Der Wassermangel reduziert also das jährliche Holzwachstum.
«Offen bleibt für uns vorerst noch die Frage, was in den Bäumen während Trockenphasen sowie bei niedrigem Wasserdruck mit dem neu gebildeten Kohlenstoff passiert», sagt der Studienleiter Patrick Fonti (WSL). Auf der Basis der bisherigen Daten könnten weiterführende Untersuchungen im Lötschental mehr Licht ins Dunkel des Baumwachstums bringen.
Fussnote
Vereinfacht formuliert wandelt bei der Photosynthese das grüne Farbpigment Chlorophyll in Nadeln und Blättern von Pflanzen Wasser und Kohlendioxid mit Hilfe von Sonnenlicht in Zucker (Kohlenstoff) und Sauerstoff um.