Mehr Zeit zum Wachsen bedeutet nicht mehr Holz

In nicht-tropischen Wäldern hemmen kalte Winter das Baumwachstum. Die Klimaerwärmung verlängert dort den Zeitraum, in dem Bäume durch Photosynthese Kohlenstoff aufnehmen und im Holz speichern – die sogenannte Vegetationsperiode. Potenziell könnte dies den weiteren Klimawandel abmildern, da mehr Holz gebildet und in diesem mehr Kohlenstoff gespeichert wird. Aber ist das wirklich der Fall?

Um dies herauszufinden, analysierte ein internationales Team, unter der Leitung von Forschenden der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) der Schweiz, mehr als 50.000 Holzproben aus Nadelwäldern auf vier Kontinenten. Auch Richard L. Peters, Professor für Tree Growth and Wood Physiology an der TUM School of Life Sciences, war an der Studie beteiligt. Peters und sein Team lieferten Daten zur Holzbildung und trugen damit zu dem umfangreichen internationalen Datensatz bei, auf dem die Veröffentlichung in Science basiert.

Woche für Woche, Zelle für Zelle

„Die Zusammenstellung dieses einzigartigen Datensatzes war eine langjährige Gemeinschaftsarbeit“, sagt Antoine Cabon, Waldökologe an der WSL und am spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC). „Forschende aller Partnerinstitute sammelten während der gesamten Vegetationsperiode regelmäßig Holzproben. Im Labor musste jede Probe aufbereitet, unter dem Mikroskop fotografiert und Zelle für Zelle analysiert werden.“

Die Forschenden untersuchten die Xylogenese – also 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“, sagt Cabon. „So konnten wir beobachten, wann dieser Prozess beginnt und endet und mit welcher Geschwindigkeit er abläuft.“

20 Jahre Wachstum im Lötschental

Zu den untersuchten Standorten gehörte auch das Schweizer Lötschental. An verschiedenen Höhenlagen im Walliser Tal haben WSL-Forschende in den letzten 20 Jahren während der gesamten Vegetationsperiode jede Woche Holzproben entnommen.

„Solche langfristigen und häufigen Beobachtungen sind äußerst selten und wertvoll“, sagt Patrick Fonti, Dendrochronologe an der WSL, der die Langzeitbeobachtung koordiniert. „Indem wir dieselben Bäume über viele Jahre hinweg beobachten, können wir rekonstruieren, wie die Holzbildung auf sich verändernde Umweltbedingungen reagiert.“

Geschwindigkeit ist wichtiger als Dauer

Insgesamt stellten die Forschenden 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.

Die Temperatur wirkte sich auf unterschiedliche Weise auf die Geschwindigkeit und Dauer der Holzbildung aus. Wärmere Bedingungen verlängerten im Allgemeinen die Vegetationsperiode, doch die Geschwindigkeit der Zellproduktion stieg nicht unbegrenzt an. Oberhalb einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von rund 6 °C verlangsamte sich die Zellproduktion, wahrscheinlich aufgrund der geringeren Wasserverfügbarkeit. Somit führte eine längere Vegetationsperiode nicht zwangsläufig zu einer höheren jährlichen Holzproduktion.

Diese Erkenntnis hilft zu erklären, warum sich längere Vegetationsperioden je nach Breitengrad unterschiedlich auf Wälder auswirken können. Die Studie zeigt, 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.

Die Aussichten für die Wälder der Zukunft

„Da die Temperaturen weiter steigen, könnte es sein, dass selbst boreale Wälder irgendwann langsamer Holz bilden und die Vorteile einer längeren Vegetationsperiode einbüßen“, prognostiziert Cabon. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, bei der Vorhersage, wie Wälder auf die Klimaerwärmung reagieren werden, nicht nur die Dauer der Holzbildung zu berücksichtigen, sondern auch deren Geschwindigkeit.“

Die Ergebnisse stellen die Annahme infrage, dass längere Vegetationsperioden zwangsläufig die Kohlenstoffspeicherung in Wäldern verbessern und dadurch den Klimawandel abmildern. „Obwohl die Kohlenstoffspeicherung nicht allein von den Xylemzellen abhängt“, sagt Fonti, „verringert eine langsamere Holzbildung letztlich die Fähigkeit der Wälder, als Kohlenstoffsenken zu fungieren.“

Diese Meldung der TUM School of Life Sciences beruht auf einer Pressemitteilung von Haoyun Liu von der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL.