Mithilfe von Laser-Scans untersuchen die Wissenschaftler, wie sich Strukturen in Baumkronen verändern. © G. Schütze / TUM
Die Bäume wachsen zwar immer noch nicht in den Himmel, aber seit den 1960er-Jahren hat sich ihr Wachstum deutlich beschleunigt. Auf den ersten Blick kann man diese Veränderung dem Wald nicht ansehen: Denn die typischen Entwicklungsphasen einzelner Bäumen und ganzer Baumbestände haben sich als solche kaum verändert. Sie laufen nur beschleunigt ab. Und zwar um bis zu 70 Prozent. Dies zeigt eine Studie, die auf Langzeit-Daten von Baumbeständen basiert, die seit 1870 beobachtet werden.
Noch vor drei Jahrzehnten war das „Waldsterben“ in aller Munde: Das Überleben großflächiger Waldökosysteme schien auf dem Spiel zu stehen. Aktuelle Untersuchungen weisen allerdings eher auf ein beschleunigtes Wachstum, als auf einen Kollaps der Wälder hin. Ob, wie und warum die Waldbestände innerhalb des letzten Jahrhunderts ihr Wachstum verändert haben, wird nach wie vor kontrovers diskutiert.
Cynthia Schäfer und Eric Thurm, Doktoranden am Lehrstuhl für Wachstumskunde, nehmen eine Jahresring-Probe von einem Baum auf einer Versuchsfläche. © L. Steinacker / TUM
Die jetzt veröffentlichte Studie trägt zur Klärung der offenen Fragen bei. Die Untersuchung beruht auf Daten von Versuchsflächen, die seit 1870 systematisch beobachtet werden. Diese Baumbestände gehören damit zu den ältesten waldwissenschaftlichen Anlagen weltweit. Zudem repräsentieren diese Waldflächen typische Klima- und Vegetationszonen in Mitteleuropa. „Unsere Erkenntnisse basieren damit auf einem einzigartigen Datenbestand“, sagt Hans Pretzsch vom Lehrstuhl für Wachstumskunde an der Technischen Universität München, der die Studie leitete.
Wachstum wie im Zeitraffer
Für Fichte und Buche, jeweils die wichtigste Nadel- und Laubbaumart in Mitteleuropa, ermittelten die Wissenschaftler ein deutlich beschleunigtes Wachstum. Einzelne Buchen entwickelten sich um 77 Prozent schneller als noch 1960, Fichten um immerhin 32 Prozent. Bei der Betrachtung ganzer Baumbestände wuchsen die Buchen um 30 Prozent, die Fichten um 10 Prozent schneller. „Der Wert auf Bestandsebene liegt niedriger als das Wachstum einzelner Bäume, da – vereinfacht gesagt – größere Bäume mehr Platz brauchen, das heißt, die Gesamtzahl sinkt“, erklärt Pretzsch.
Die Wissenschaftler führen das rapide Wachstum der Bäume auf das wärmere Klima und die längere Vegetationszeit zurück. Weitere Wachstumsmotoren sind die Zunahme von Kohlendioxid (CO2) und Stickstoff in der Atmosphäre, deren Konzentration seit 100 Jahren stetig ansteigt. „Interessanterweise haben wir beobachtet, dass der saure Regen das Wachstum unserer Versuchsflächen nur vorübergehend beeinträchtigt hat, der Eintrag von Schadstoffen wurde ja auch seit den 1970er-Jahren deutlich reduziert“, sagt Pretzsch. „Allerdings liegen nur wenige unserer Versuchsflächen in den Kammlagen der Mittelgebirge – wo die größten Schäden zu verzeichnen waren.“
Veränderungen betreffen gesamtes Waldökosystem
Die Bäume wachsen und altern schneller, doch dadurch ändert sich das Erscheinungsbild des Waldes nicht: Das konnten die Wissenschaftler durch Scannen der Strukturen von Baumkronen feststellen. Aber dieselben Baum- und Bestandsgrößen werden wesentlich früher erreicht als in der Vergangenheit. Davon könnte die Forstwirtschaft profitieren: Die Zieldurchmesser und der bestmögliche Zeitpunkt der Bestandsernte werden früher erreicht. Zudem lässt sich mehr Holz ernten, ohne das Prinzip der Nachhaltigkeit zu verletzen.
Bisher ist die veränderte Zeitskala noch nicht in die klassischen Ertragsmodelle der Forstwirtschaft aufgenommen worden. Sie betrachtet das Wachstum weiterhin nur in Abhängigkeit vom Alter der Bäume. So besteht die Gefahr, dass der erhöhte Zuwachs gar nicht ausgeschöpft wird. Aber das schnellere Wachstum und die frühere Alterung von Bäumen ist auch für das gesamte Waldökosystem von Bedeutung, wie Pretzsch erläutert: „Das bekommen besonders die Pflanzen- und Tierarten zu spüren, deren Habitate von speziellen Waldentwicklungsphasen und -strukturen abhängen. Höhere Mobilität kann für sie zu einer Lebensnotwendigkeit werden.“
Langzeitbeobachtung liefert einzigartigen Datenbestand
Die Studie basiert auf insgesamt 600.000 Einzelmessungen die seit 1870 an den Bäumen der Versuchsflächen durchgeführt wurden. Am Wachstum der Bäume über einen so langen Zeitraum lässt sich ablesen, wie diese auf die sich wandelnden Umweltbedingungen reagiert haben. Pretzsch: „Obwohl die Versuchsflächen hinsichtlich Klima und Bodenbeschaffenheit variieren, lässt sich überall ein Trend zum schnelleren Wachstum erkennen.“
Doch die Daten sind nicht nur wegen der Versuchsflächen und des langen Beobachtungszeitraumes so interessant. „Wir betrachten die Bäume nicht isoliert, sondern immer in der Wechselwirkung mit ihren Nachbarn. So können wir verstehen, wie sich die Dynamik einzelner Bäume auf den ganzen Bestand auswirkt. Die Wachstumstrends auf Bestandsebene sind entscheidend für die Forstwirtschaft, wenn wir über Produktivität, CO2-Speicherung und Klimarisiken sprechen“, so Pretzsch abschließend.
Technische Universität München, 16.09.2014.
Mehr Informationen:
- Das Netz der Versuchsflächen
- Messtechniken für Bäume und Bestände
- Geschichte des ertragskundlichen Versuchswesens in Bayern
Publikation:
Forest stand growth dynamics in Central Europe have accelerated since 1870, Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Uhl, E., Rötzer, Th., (2014) Nat. Commun. 5:4967, DOI:10.1038/ncomms5967