Welche Baumarten sind bei Trockenheit und Hitze gefährdet?

Weltweit leiden Bäume unter Trockenheit und extremer Hitze. Aktuell macht die Dürre in Südostasien Schlagzeilen und auch Südeuropa ist immer wieder stark betroffen. Forscher um Prof. Steven Jansen haben untersucht, welche Eigenschaften einen Baum in einer Trockenperiode besonders gefährden. Tatsächlich erlauben ausschließlich Parameter, die die Wasserversorgung betreffen, Vorhersagen über die Sterblichkeit bei extremen klimatischen Ereignissen. Nun sollen die Erkenntnisse der Wissenschaftler in Klimamodelle integriert werden. Außerdem helfen die Parameter Förstern vorherzusehen, welche Baumarten bei Trockenheit besonders gefährdet sind.

Herbstlicher Buchenwald bei GaflenzGefährdeter Buchenwald (Foto: Public Domain)

Trockenheit und extreme Hitze bringen Wälder auf der ganzen Welt an ihre Grenzen: Alleine in Kalifornien sind im vergangenen Jahr mehr als 12 Millionen Bäume eingegangen. Aktuell macht die Dürre in Südostasien Schlagzeilen und auch Südeuropa ist immer wieder stark betroffen. Dieses Massensterben hat nicht nur negative Auswirkungen auf die Zukunft unserer Wälder, sondern auch auf das Klima der Erde. Eine internationale Forschergruppe, darunter der Ulmer Biologieprofessor Steven Jansen, versucht zu verstehen, wie die globale Erwärmung das Waldsterben beeinflusst – und welche Auswirkungen extreme klimatische Ereignisse wie beispielsweise der „Jahrhundertsommer“ 2003 auf Bäume haben. In der Fachzeitschrift PNAS berichten die Forscher, welche Eigenschaften verschiedene Baumarten in Trockenzeiten gefährden. So wird ein Blick in die Zukunft unserer Wälder möglich.

Als „grüne Lungen“ filtern Pflanzen Kohlendioxid aus der Luft und produzieren für Menschen und Tiere überlebenswichtigen Sauerstoff. Stirbt jedoch ein Baum, wird er selbst zum Klimakiller: Bei seiner Zersetzung gelangen Treibhausgase in die Atmosphäre. Bisher hatten Forscher Schwierigkeiten, diese durch Trockenheit und Hitzestress ausgelöste Mortalität in Klimamodelle zu fassen, denn sie gilt als unvorhersehbar. Nun haben die Wissenschaftler um Jansen untersucht, welche physiologischen Eigenschaften einen Baum in einer Trockenperiode besonders gefährden.

Dazu hat die Forschergruppe 33 Studien zum Waldsterben in Trockenzeiten und bei Hitze ausgewertet sowie die Sterblichkeitsraten von 475 Arten verglichen. In einem zweiten Schritt wurden physiologische Eigenschaften wie die Holzdichte, Wurzeltiefe oder die Wasserversorgung gegenübergestellt. Mit eindeutigem Ergebnis: Tatsächlich erlauben ausschließlich die „hydraulischen“ Eigenschaften Vorhersagen über die Gefährdung in Trockenzeiten.

Zur Erinnerung: Bäume nehmen Wasser über die Wurzeln auf und pumpen es durch „Leitungen“ bis in die Blätter, wo auch die überlebenswichtige Photosynthese stattfindet. „In Zeiten ausreichender Wasserversorgung funktioniert der Flüssigkeitstransport störungsfrei. Bei höheren Temperaturen steigt jedoch nicht nur der Wasserbedarf durch Verdunstung, die Wurzeln müssen auch stärker pumpen, um Flüssigkeit aus dem trockenen Boden zu transportieren. Dabei erhöht sich die Spannung in den Leitbahnen des Baumes kontinuierlich und schließlich können sich Luftblasen bilden, die den Wasserfluss blockieren“, erklärt Co-Autor Jansen. Eine solche „Embolie“ kann – wie auch beim Menschen – tödlich enden.

Die Forscher konnten zeigen, dass drei physiologische Parameter signifikant mit dem Baumsterben korrelieren. Diese Parameter stehen in direktem Zusammenhang mit der Bildung von Luftblasen in den Leitbahnen der Pflanzen.

„Insgesamt sind Bäume wie Zitterpappeln, die eine ausreichende Wasserversorgung gewohnt sind, in Trockenzeiten eher gefährdet als solche, die meist wenig Wasser bekommen – wie etwa der Wacholder“, erklärt Erstautor William Anderegg, Assistant Professor an der University of Utah, der die Gruppe koordiniert hat. Nun müssen die Erkenntnisse der Wissenschaftler in Klimamodelle integriert werden. Außerdem können ihre Ergebnisse Förstern helfen vorherzusehen, welche Bäume in einer Trockenperiode besonders gefährdet sind.

An der Studie waren Forscher der Universitäten Utah, Princeton, Los Angeles (UCLA), Ulm, der Western Sydney University sowie des israelischen „Institute of Soil, Water and Environmental Science“ beteiligt. Professor Jansen wurde vor allem mit Mitteln des Australischen Forschungsrats (Australian Research Council – New Zealand Research Network for Vegetation Function) gefördert.

William R. L. Anderegg, Tamir Klein, Megan Bartlett, Lawren Sack, Adam F. A. Pellegrini, Brendan Choat, and Steven Jansen. Meta-analysis reveals that hydraulic traits explain cross-species patterns of drought-induced tree mortality across the globe. PNAS. doi: 10.1073/pnas.1525678113

Universität Ulm