Wald und Klimaerwärmung: Längere Vegetationsperiode bedeutet nicht mehr Holz

Weil sich die Vegetationsperiode im Zuge der Klimaerwärmung verlängert, haben Bäume mehr Zeit, Holz zu bilden. Doch das stimmt nicht ganz, wie eine Studie unter Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft zeigt: Die Holzbildung hängt stärker davon ab, wie schnell Bäume wachsen, als wie lange die Holzbildung dauert.

Quelle: Colin Horn, Unsplash

Waldbäume, deren Wachstum von tieferen Temperaturen im Winter ausgebremst wird, können von der Klimaerwärmung profitieren. Aber nicht nur. (Symbolbild)

In Wäldern ausserhalb der Tropen hemmen kalte Winter das Baumwachstum. Mit der Klimaerwärmung verlängert sich dort die Vegetationsperiode oder vielmehr der Zeitraum, in dem Bäume durch Photosynthese Kohlenstoff aufnehmen und im Holz speichern. Weil damit auch mehr Holz gebildet und in diesem mehr Kohlenstoff gespeichert wird, könnte dies möglicherweise den weiteren Klimawandel abmildern. Aber ist das wirklich der Fall?

Diese Frage stellte sich ein internationales Forschungsteam unter Leitung der WSL und analysierte dazu mehr als 50'000 Holzproben aus Nadelwäldern auf vier Kontinenten, die in aufwendiger Gemeinschaftsarbeit während der gesamten Vegetationsperiode gesammelt worden waren. Konkret untersuchte man dabei die Xylogenese, das heisst, wie sich Holzzellen (Xylemzellen) in den äussersten Baumringen bilden und entwickeln. «Indem wir die Proben unter dem Mikroskop betrachten, können wir genau erkennen, wann Bäume aktiv Holz bilden», erklärt dazu Antoine Cabon, Waldökologe an der WSL und am spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC).. «So konnten wir beobachten, wann dieser Prozess beginnt und endet und mit welcher Geschwindigkeit er abläuft.»

20 Jahre Baumwachstum im Lötschental 

Zu den untersuchten Standorten gehörte auch das Walliser Lötschental: Hier haben Foscherinnen und Forscher der WSL in verschiedenen Höhenlagen über die  den letzten 20 Jahren während der gesamten Vegetationsperiode allwöchentlich Holzproben entnommen. «Solche langfristigen und häufigen Beobachtungen sind äusserst selten und wertvoll», sagt Patrick Fonti, Dendrochronologe an der WSL, der die Langzeitbeobachtung koordiniert hat. Indem man dieselben Bäume über viele Jahre hinweg beobachtet habe, habe man rekonstruieren können, wie die Holzbildung auf sich verändernde Umweltbedingungen reagiert.

Insgesamt stellten die Forschende fest, dass die Geschwindigkeit, mit der Bäume neue Xylemzellen bildeten, einen stärkeren Einfluss auf die jährliche Zellproduktion hatte als die Dauer der Vegetationsperiode. Auch die Geschwindigkeit der Holzbildung variierte stark, von einer neuen Holzzelle pro Monat bis zu zwei Zellen pro Tag.

Quelle: Patrick Fonti

Eine präparierte Probe einer Lärche (Larix decidua) unter dem Mikroskop. Links sind die Xylemzellen in Rosa zu erkennen; die rechte Seite der Probe liegt der Baumrinde am nächsten.

Die Temperatur wirkte sich unterschiedlich auf die Geschwindigkeit und Dauer der Holzbildung aus: Zwar verlängerten wärmere Bedingungen im Allgemeinen die Vegetationsperiode, aber die Geschwindigkeit der Zellproduktion stieg nicht unbegrenzt an: Die Zellproduktion verlangsamte sich oberhalb einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von rund 6 Grad Celsius, laut WSL wahrscheinlich aufgrund der geringeren Wasserverfügbarkeit. Damit führte eine längere Vegetationsperiode nicht zwangsläufig zu einer höheren jährlichen.

Nicht nur Dauer der Holzbildung ist wichtig, sondern auch ihre Geschwindigkeit

Diese Erkenntnis hilft zu verstehen, weshalb sich längere Vegetationsperioden je nach Breitengrad unterschiedlich auf Wälder auswirken können. Zeigt die Studie doch, dass kältere, boreale Wälder im Allgemeinen von wärmeren Temperaturen profitieren, da sie länger und schneller wachsen. In wärmeren mediterranen und gemässigten Wäldern wird der potenzielle Nutzen einer längeren Vegetationsperiode jedoch oft durch die verlangsamte Zellbildung ausgeglichen – oder sogar aufgewogen.

Antoine Cabon dazu: «Da die Temperaturen weiter steigen, könnte es sein, dass selbst boreale Wälder irgendwann langsamer Holz bilden und die Vorteile einer längeren Vegetationsperiode einbüssen.» Die Ergebnisse zeigten, wie wichtig es sei, bei der Vorhersage, wie Wälder auf die Klimaerwärmung reagieren werden, nicht nur die Dauer sondern auch die Geschwindigkeit der Holzbildung zu berücksichtigen.

Die Ergebnisse stellen die Annahme in Frage, dass längere Vegetationsperioden zwangsläufig die Kohlenstoffspeicherung in Wäldern verbessern und dadurch den Klimawandel abmildern. «Obwohl die Kohlenstoffspeicherung nicht allein von den Xylemzellen abhängt», sagt Patrick Fonti, «verringert eine langsamere Holzbildung letztlich die Fähigkeit der Wälder, als Kohlenstoffsenken zu fungieren.» (mai/mgt)

Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht worden.
Den Originaltext lesen auf www.wsl.ch