In gemäßigten Regionen wie bei uns in Deutschland hemmen kalte Winter das Baumwachstum in den Wäldern. Doch die durch den Klimawandel steigenden Temperaturen verlängern inzwischen die Vegetationsperiode: Die Bäume können länger Photosynthese betreiben, mehr Kohlenstoff aufnehmen und in Form von Biomasse im Holz speichern. Könnte das die Pufferwirkung der Wälder erhöhen, weil mehr Holz gebildet und somit auch mehr Kohlenstoff gespeichert wird? Ein Forschungsteam um Antoine Cabon von der Schweizer Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) hat untersucht, wie die Holzbildung auf das Klima reagiert.
Über 50.000 Holzproben aus verschiedenen Phasen der Vegetatiponsperiode
Dafür analysierte das Team mehr als 50.000 Holzproben aus Nadelwäldern auf vier Kontinenten. Diese wurden über Jahre hinweg in verschiedenen Phasen der Vegetationsperiode gesammelt. Zu den untersuchten Standorten gehört auch das Schweizer Lötschental. In verschiedenen Höhenlagen haben WSL-Forscher dort in den letzten 20 Jahren während der Vegetationsperiode jede Woche Holzproben entnommen. „Solche langfristigen und häufigen Beobachtungen sind äußerst selten und wertvoll”, sagt Co-Autor Patrick Fonti vom WSL. „Indem wir dieselben Bäume über viele Jahre hinweg beobachten, können wir rekonstruieren, wie die Holzbildung auf sich verändernde Umweltbedingungen reagiert.”
Unter dem Mikroskop untersuchte das Forschungsteam an diesen Proben die Xylogenese. Das ist der Prozess, bei dem sich neue Holzzellen, die sogenannten 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.”
Angefärbte Probe von Xylemzellen in jungem Lärchenholz unter dem Mikroskop. Die rechte Seite der Probe liegt der Baumrinde am nächsten. — © Patrick Fonti
Die Zellbildung ist entscheidend
Anders als frühere Untersuchungen an Schweizer Bäumen gezeigt haben, ergab diese Studie, dass eine längere Vegetationsperiode nicht zwangsläufig zu einer höheren jährlichen Holzproduktion führt. Die Forschenden stellten fest, dass für die jährliche Holzproduktion die Geschwindigkeit, mit der Bäume neue Xylemzellen bilden, eine größere Rolle spielt als die Länge der Vegetationsperiode. Wie schnell die Bäume neue Holzzellen produzierten, unterschied sich dabei erheblich. Einige bildeten nur etwa eine neue Zelle pro Monat, andere bis zu zwei Zellen am Tag.
Wärmere Bedingungen verlängerten zwar meist die Vegetationsperiode, doch die Geschwindigkeit der Zellproduktion nahm nicht unbegrenzt mit steigenden Temperaturen zu. „Die Wachstumsrate zeigt ein Optimum bei rund sechs Grad, darüber verringert sich die Holzproduktion jedoch wieder“, berichten Cabon und seine Kollegen. Bei höheren Temperaturen bremst wahrscheinlich zunehmender Wassermangel die Bildung neuer Holzzellen.
Positiver Effekt in kühleren Breiten stärker
Das könnte auch eine Erklärung dafür sein, warum sich längere Vegetationsperioden je nach Breitengrad unterschiedlich auf die Wälder auswirken. Die Forschenden zeigen, dass kältere, boreale Wälder im Allgemeinen von wärmeren Temperaturen profitieren und länger und schneller wachsen. In wärmeren mediterranen und gemäßigten Wäldern wird der potenzielle Nutzen jedoch oft durch eine verlangsamte Zellbildung ausgeglichen oder sogar aufgewogen.
„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.” Auch wenn die Kohlenstoffspeicherung nicht allein von den Xylemzellen abhängt: Bildet ein Baum langsamer neues Holz, kann er letztlich auch weniger Kohlenstoff binden. Eine längere Vegetationsperiode bedeutet daher nicht automatisch, dass Wälder mehr Kohlenstoff speichern und den Klimawandel bremsen.
Quelle: Schweizer Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft. Fachartikel: Science, doi: 10.1126/science.aec8866
