Wald im Schnelldurchlauf

Moose traten auf den Plan und überzogen die Erde mit Grün. Auch deren Welt würden wir kaum wiedererkennen. Der Superkontinent Laurussia war gerade entstanden, der Südpol lag da, wo heute das Amazonasbecken ist. Es war warm und trocken und kein Eis tüpfelte die Erde. Die Pflanzen gediehen, und mit ihnen die Insekten. Die hatten es nämlich auch bereits an Land geschafft und sich munter ausgebreitet. Wirbeltiere waren noch nicht dem Meer entsprungen.

In diese aufregende Zeit kam eine Revolution in der Pflanzenwelt: die ersten Gefäßpflanzen. Ihre Besonderheit ist die Spezialisierung. Bei ihnen gibt es bereits eine Wurzel, eine Sprossachse, Blätter und Leitbündel, die Wasser und Nährstoffe transportieren. Die Pflanze Psilophyton ist so ein Pionier, eine Art Farn, der allerdings mit der ganzen Pflanze Fotosynthese betrieben hat, nicht bloß mit ein paar Blättern. Der neue Trick sind seine Tracheiden, wasserleitende Zellen, die der Pflanze eine gewisse Festigkeit verleihen. So brauchten sie nicht mehr am Boden zu kriechen, sondern konnten in die Höhe wachsen. Pflanzen stand nun der Himmel offen.

Damit stellt sich die Frage, warum Pflanzen überhaupt in die Höhe wachsen sollten. Das kostet wertvolle Energie und braucht mitunter Jahre und Jahrzehnte, bis eine solche Pflanze in der Lage ist, Nachkommen zu produzieren. Wäre es nicht besser, wie Gräser und alle möglichen Blumen auf die schnelle Lösung zu setzen: wachsen, blühen, Samen bilden, sterben?

Ein Baum geht anders vor. Zwar dauert es Jahre, bis er hochgewachsen ist, aber dafür hat er dann auch Jahre, in denen er die Umgebung quasi beherrscht. Er stellt seine Konkurrenz sprichwörtlich in den Schatten, sichert sich die Ressourcen seiner Umgebung und ist groß genug, um auch einmal eine Durststrecke oder hungrige Tiere überstehen zu können. Kein Wunder, wenn dieses Konzept sich fast überall auf der Welt durchgesetzt hat. Und das schon seit dem Erdaltertum.

Wenn man genau hinblickt, waren die Urwälder des Erdaltertums nach heutigen Maßstäben eher baumlose Wälder, so wie im Bergischen Land vor Millionen Jahren. Denn statt der Bäume, wie wir sie kennen, beherrschten Pflanzen wie die bereits erwähnten Cladoxylopsiden die ersten waldähnlichen Pflanzengesellschaften.

Die frühen Wälder erneuerten sich ständig

Diese frühen „Wälder“ waren von Pflanzen geprägt, die bis zu zehn Meter in die Höhe wuchsen, aber nicht die verholzten, einheitlich strukturierten Stämme moderner Bäume besaßen. Stattdessen bestanden diese „Pseudo-Bäume“ aus zahlreichen kleinen Stämmchen, die kreisförmig um eine hohle Mitte angeordnet waren. Jedes Stämmchen wuchs individuell, jedoch waren sie miteinander verbunden. Ihre wachsende Struktur war alles andere als beständig – sie zerfiel und erneuerte sich ständig, was die Gestalt dieser frühen Wälder zu etwas sehr Dynamischem und Flüchtigem machte.

Vor rund 300 Millionen Jahren, als die Cladoxylopsiden und ihre Mitpflanzen sich ausbreiteten, erlebte das Konzept „Wald“ eine erste Blütezeit. Zwar gab es noch keine Buchen oder Eichen, noch nicht einmal Nadelbäume, doch große Pflanzen begannen nun, den Planeten zu prägen.

Mächtige Wälder aus hochgewachsenen Urbärlappen, Urfarnen und Urschachtelhalmbäumen bedeckten weite Teile der Erde. Deutschland lag mitten in den Tropen. Es war eine feuchtwarme Welt und Sümpfe und Sumpfwälder bestimmten die Landschaft.

Diese gewaltigen Pflanzenmengen begannen, immense Mengen an Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu absorbieren und in immer neue Pflanzengenerationen einzubauen. Dabei haben sie CO2 in gewaltigen Mengen für Jahrmillionen gespeichert. Die Überreste dieser Wälder kennen wir heute als Steinkohle, die wir noch immer zur Erzeugung von Stahl, Strom und Wärme verwenden.

Der Prozess der Kohlenstoffspeicherung kann uns heute noch ein wenig an die Ablagerungen in Mooren erinnern. Neue Generationen von Pflanzen wuchsen auf den Überresten der alten, die wiederum auf den toten Pflanzen älterer Generationen wuchsen. Das ging ganze Erdzeitalter so weiter. Immer wieder überschwemmten Meere diese Schichten und hinterließen Sand und Schlamm, nur um nach einiger Zeit erneut trockenzufallen. Neue Pflanzen begannen zu wachsen, und so lagerten sich immer mehr Pflanzenreste ab. Wie in einer Schichttorte wechselten sich alte Wälder und Sedimente ab. Im heutigen Ruhrgebiet beispielsweise sind die Schichten des Oberkarbons, die Steinkohle enthalten, 3.000 bis 4.000 Meter dick.

Heute ist es selbst in üppig wuchernden Regenwäldern undenkbar, dass sich wieder neue Steinkohle bildet. Denn diese Ansammlungen konnten sich nur deshalb so ausgiebig bilden, weil der Abbau der organischen Materie damals durch das Lignin der Pflanzen stark gehemmt war.

Lignin ist ein Zauberstoff, der der Zellulose in Bäumen überhaupt erst die Festigkeit gibt. Man kann sogar so weit gehen: ohne Lignin keine Bäume. Doch das Biopolymer Lignin ist schwer verdaulich, es ist sehr stabil und kaum einer kann es knacken. Heute haben sich Weißfäulepilze wie der Wurzelschwamm oder die Hallimasche auf den Abbau spezialisiert.

Jetzt kommt der Clou: Ein entscheidender Faktor für die Kohlebildung war, dass die Weißfäulepilze zu jener Zeit noch nicht auf der Bildfläche erschienen waren – sie tauchten erst vor etwa 290 Millionen Jahren auf. Mit ihrem Erscheinen endete auch die Entstehung neuer Kohle in großem Maßstab. Es gab vorher niemanden, der die toten Pflanzen abgebaut hätte. Das machen wir erst heute, wenn wir die Kohle verfeuern.

Nun überspringen wir einige Millionen Jahre. Der Weg bis zu den heutigen Wäldern war noch weit. Die ersten Samenpflanzen, die vor rund 270 Millionen Jahren auftraten, gehörten allesamt zu den Nacktsamern – Pflanzen, deren Samen nicht von einem schützenden Fruchtknoten umhüllt waren. Doch in dieser Zeit fingen die ersten Nadelbäume unter diesen Nacktsamern an, ihre Wurzeln zu schlagen. Eine Erfolgsgeschichte begann.

Fast 200 Millionen Jahre lang dominierten diese Nadelbäume die Erde. In den Wäldern aus Kiefern, Tannen und Zypressen streiften Dinosaurier umher, deren imposante Silhouetten sich zwischen den immergrünen Bäumen abzeichneten.

Nadelbäume haben ihre Stärken, die sie bis heute auszeichnen. Im Mesozoikum war das Klima in vielen Regionen wärmer und trockener als heute. Nadelbäume waren gut an solche Bedingungen angepasst, da ihre Nadeln eine geringe Oberfläche haben und somit weniger Wasser verdunsten. Ihre Wachsschicht und die schmalen Nadeln minimieren den Wasserverlust und machen sie resistent gegen Dürreperioden. Obendrein bleiben ihre Nadeln, die ihre Fotosynthese-Organe sind, das ganze Jahr über erhalten. Abgesehen von den Lärchen, die ihre Nadeln im Winter abwerfen, bleiben die Nadeln der anderen Nadelbäume immer grün und ermöglichen es den Bäumen, auch im Winter Energie zu sammeln, wenn die Bedingungen günstig sind. So können Tannen, Kiefern und Fichten im Frühjahr schneller wachsen und benötigen nicht erst die Zeit, die andere Bäume mit dem Austreiben von Blättern verbringen.

Trotz dieser Erfolge haben Nadelbäume auch ihre Schwächen. Irgendwann endete die Ära der Nacktsamer. Heute stellt diese Gruppe nur noch einen Bruchteil der Pflanzenwelt. Nadelbäume sind nach wie vor die erfolgreichsten Vertreter der Nacktsamer und haben sich vor allem in höheren Breitengraden und in Gebirgslagen behauptet. Was wären Sibirien oder Kanada ohne ihre borealen Nadelwälder?

Bedecktsamer überholen die Nacktsamer

Dennoch: Nadelbäume sind nicht mehr die Beherrscher des Pflanzenreichs, die sie einst waren. Während sie sich über Jahrmillionen hinweg gut an ihre Umwelt angepasst haben, wurde ihnen von der Natur irgendwann ein überlegenes Modell präsentiert: der Bedecktsamer. Vor etwa 145 Millionen Jahren trat diese Pflanzengruppe auf den Plan, die heute die dominierende Pflanzenform ist – und zu der auch unsere modernen Laubbäume gehören. Bedecktsamer sind die fortschrittlicheren Pflanzen, da ihre Samen von einem schützenden Fruchtknoten umhüllt sind. Diese Umhüllung schützt die Samen vor Trockenheit und Fressfeinden und ermöglicht eine effizientere Bestäubung.

Im Gegensatz zu den Nacktsamern, die Unmengen an Pollen in die Luft entlassen, in der Hoffnung, dass ein Teil davon auf die weiblichen Blüten trifft, setzen die Bedecktsamer auf eine gezieltere Methode. Bestäuber wie Bienen transportieren die Pollen direkt von einer Blüte zur nächsten, ohne unnötige Streuverluste. Diese Art der Fortpflanzung ist nicht nur effektiver, sondern hat sich auch in der Evolution durchgesetzt.

Aus kleinen Bedecktsamern wurden größere und noch größere. Vor etwa 100 Millionen Jahren schickten sich die ersten Laubbäume an, die Wälder zu erobern. Doch die große Zeit der Buchen war noch immer nicht gekommen. Zu den ersten modernen Bäumen gehörten die Magnolien, die sich zu einer weitverbreiteten Familie entwickelten. Magnolien sind ein echter Evergreen im Pflanzenreich. Der Erfolg dieser Pflanzen ist unbestreitbar, und die Magnolien haben sich seitdem als stabile Baumarten auf der Erde behauptet.

Gigantische Vielfalt der Laubbäume

Heute gehören die meisten Bäume zu den Bedecktsamern. Diese Laubbäume gedeihen nicht nur in den gemäßigten Zonen, sondern auch in den extremen Regionen der Erde, von der Arktis bis in die Wüsten und Regenwälder. Ihre Vielfalt ist gewaltig: von den Polarweidenwäldchen, die auf eine Handfläche passen, bis hin zu einem Flügelfruchtbaum in Sabah auf der Insel Borneo. Der ist gewaltige 94 Meter hoch. Allein in den Tropen soll es zwischen 40.000 und 50.000 Baumarten geben. Laubwälder dominieren auch die Wälder unserer Breitengrade – oder würden dies zumindest tun.

Um die Zeitenwende herum lag der Waldanteil in Mitteleuropa noch bei über 80 Prozent, und die Laubbäume bestimmten das Waldbild. Doch dann übernahm der Mensch und gestaltete mit Abholzung und Kultivierung die Landschaft neu.

Wandel über Jahrmillionen

Die alten Wälder, die aus der Zeit der Dinosaurier, in denen Schachtelhalme, Nadelhölzer und Verwandte des Ginkgo die Landschaft dominierten, sind längst verfallen. Was wir heute als moderne Wälder kennen, stellt das Fortgeschrittenste dar, was die Natur hervorgebracht hat. Die grundlegende Struktur dieser modernen Wälder hat sich seit dem Pliozän vor fünf Millionen Jahren kaum mehr verändert. In dieser Zeit gab es bereits Buchen und Eichen in den Wäldern Mitteleuropas – und auch viele Baumarten, die heute nicht mehr zu finden sind. Denn die Waldwildnis des urzeitlichen Europas wurde von Gletschern hinweggefegt. Dabei wurden die Bäume weniger von Eisströmen zermalmt, stattdessen verschlechterten sich die Bedingungen für Bäume zu sehr. Der Mix aus Kälte und Trockenheit war der limitierende Faktor. Die Eiszeit-Kälte, die vor 2,6 Millionen Jahren begann, hat die Wälder Europas nahezu ausgelöscht. Einige Baumarten kehrten danach zurück, viele andere blieben verschwunden und manche sind erst mit menschlicher Hilfe wieder heimisch geworden.

So haben sich die Wälder über Jahrmillionen gewandelt, die Natur hat ihre besten Lösungen im Laufe der Zeit hervorgebracht, und der heutige Wald ist das Produkt dieser langen Entwicklung. //