Im Trockenstress: Jenaer Forscher untersucht Ursache des Baumsterbens

Jena  Jenaer Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie untersucht Ursachen für Trockenstress bei Bäumen

Zeichen von Trockenstress an einer Eiche im Jenaer Forst

Zeichen von Trockenstress an einer Eiche im Jenaer Forst

Foto: Hejja

Nicht nur Menschen stöhnen, kaum dass die Sommersonne drei Tage ununterbrochen scheint, unter der Hitze. Auch Gemüse und Blumen im Garten lassen da ihre Köpfe und Blätter hängen. Doch wir Menschen können uns mit einem Sprung in den Badesee oder unter die Dusche erfrischen, der Gärtner hilft seinen Pflanzen mit einer Gießkanne Wasser. Bäume jedoch, zumal ganze Wälder, sind Hitzeperioden hilflos ausgeliefert. Halten diese durch Klimaveränderungen lange an – sterben die Bäume.

Wissenschaftler registrieren weltweit eine Zunahme von dürrebedingtem Baumsterben, sowohl in den Wäldern Nordeuropas als auch in den tropischen Wäldern südlich des Äquators. Das hat weitreichende Konsequenzen auch für uns Menschen. „Denn die Landpflanzen sind nicht nur ein bedeutsamer Kohlenstoffspeicher, sondern nehmen auch etwa die Hälfte der menschengemachten Kohlendioxidemissionen aus der Atmosphäre wieder auf. Es ist deshalb wichtig, die Zukunft der Landvegetation unter sich drastisch verändernden Umweltbedingungen voraussagen zu können“, erklärt Henrik Hartmann, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie. Er gehört zu einem international besetzten Forscherteam, das Ursachen des Baumsterbens global untersucht hat.

„Etwa seit 2010 beobachten wir Phänomene des Waldsterbens, die nur mit der Klimaerwärmung zu erklären sind. Und wir haben beobachtet, dass selbst Arten, die an bestimmte Klimabedingungen besser angepasst sind, dem Trockenstress nicht gewachsen sind“, erklärt der studierte Forstwissenschaftler und promovierte Forstökologe.

Wissenschaftler untersuchten in diesem Zusammenhang schon seit langem die physiologischen Mechanismen des Baumsterbens bei Dürre. Sie fragen sich: Verdursten die Bäume, weil der Wassertransport zusammenbricht oder verhungern sie aus Mangel an Kohlehydraten?

„Bäume verdunsten große Mengen Wasser für den Transport von Nährstoffen, zur Kühlung und für die Photosynthese. Bei diesem Transpirationsprozess erleichtern kleine Poren in den Blättern, die Spaltöffnungen, den Austausch von Gasen wie Kohlendioxid und Sauerstoff. Leidet der Baum unter Hitze und Trockenheit, schließt er die Öffnungen und reduziert damit den Wasserverlust – kann aber gleichzeitig weniger Kohlenstoff aufnehmen“, erklärt Hartmann. Hält der Trockenstress an, kann der Eigenbedarf an Kohlehydraten für den Stoffwechsel nicht mehr gedeckt werden, der Baum verhungert am Ende.

„Bei gleichzeitig weiter austrocknendem Boden steigt die Wasserspannung im Leitgewebe und damit auch das Risiko für die Bildung von Embolien, das heißt Gasblasen in den Leitbahnen. Sie unterbrechen den Wassertransport teilweise oder vollständig, und es kann zur verhängnisvollen Austrocknung von Geweben kommen.“

Bislang waren sich die Forscher nicht einig, welcher dieser Mechanismen,vorrangig für das Absterben der Bäume verantwortlich ist. Deshalb wurden jetzt in einer internationalen Studie Daten von 19 Trockenstressexperimenten ausgewertet. „Wir fanden heraus, dass für alle 26 untersuchten Baumarten die Unterbrechung des Wassertransports ausschlaggebend ist für ihren Trockentod“, fasst Hartmann Ergebnisse zusammen.

Bäume haben nicht nur Durst – sie hungern auch

In etwa der Hälfte der Fälle spiele auch „Kohlenstoffhunger“ eine begleitende Rolle. Henrik Hartmann hat dabei in Jena in einem Freilandversuch und im Gewächshaus Dürre-Experimente mit Fichten durchgeführt. Kollegen in anderen Ländern untersuchten andere typische Baumarten.

„Die Studie ist besonders wertvoll, weil wir durch eine einheitliche Analyse der Experimente nun allgemeine Schlussfolgerungen ziehen können“. Praktische Relevanz können die Ergebnisse unter anderem bei Pflege- und Wiederaufforstungsmaßnahmen bekommen, indem erwiesenermaßen robustere Arten angepflanzt werden. „Die Meta-Analyse zeigt deutlich die Verbindung beider Prozesse und wird dazu beitragen, Vegetationsmodelle und Prognosen zum Klimawandel zu verbessern“, ist Hartmann überzeugt.

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