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Im US-Forschungszentrum konnten Freiburger Forscher Dürrestrategien in einem ganzen Waldsystem erforschen © Universität Freiburg/Christiane Werner

Forschung

Wälder resilienter gegen Dürre machen

Ein Artikel von Renate Stoiber (bearbeitet) | 18.01.2022 - 15:19

Die Prozessen mit denen ein Waldsystem auf extreme Dürre reagiert zu verstehen ist entscheidend dafür unsere Wälder widerstandsfähiger gegen die zunehmende Trockenheit zu machen. Das Wissen dient auch der Präzisierung von Klimamodellen. Ein Team der Universität Freiburg hat nun das umfassendste Experiment mit Einsatz von stabilen Isotopen als Markern durchgeführt. Dafür haben die Wissenschafter einen künstlichen Regenwald für 9,5 Wochen der Dürre ausgesetzt und die von unterschiedlichen Pflanzen verwendeten Strategien beobachtet, mit denen diese auf die Trockenheit reagierten und wie sie miteinander und der Umgebung (Boden, Atmosphäre) interagierten.

Pflanzen mit unterschiedlichen Reaktion arbeiten zusammen

Ausschlaggebenden für die Stabilität des Waldsystems zeigte sich ein komplexes Zusammenwirken von unterschiedliche dürreresistenten Bäumen und Pflanzen. Das Experiment gab auch Hinweise auf die Auswirkungen der Dürre auf die CO2-Speicherung des Waldes und wie Gas-Emissionen von den dürregestressten Pflanzen Atmosphäre und Klima beeinflussen können.

Ort des Experiments war das US-Forschungszentrum Biosphere 2 (ein großes Gewächshaus mit ca. 30jährigem Wald), im internationalen Team der Universität Freiburg und der University of Arizona waren 80 Wissenschafter beteiligt. Die Ergebnisse veröffentlichte das Team in der Zeitschrift Science.

Die Forscher unterschieden vier Pflanzentypen mit unterschiedlichen Reaktionen auf die Dürre: Trockentolerante und Trockenheitsempfindliche mit jeweils den Untergruppen große, kronenbildende Bäume und Unterwuchsarten. Dabei ergaben sich interessante Zusammenwirkungen: Die großen trockenheitsempfindlichen Bäume verbrauchen v. a. das Wasser aus dem Oberboden, sie litten am schnellsten durch den Mangel. Entgegen der Erwarten griffen sie aber nicht gleich auf die Reserven im tieferen Boden zu, sondern drosselten ihren Verbrauch und schützten so die Vorräte für die trockenheitstoleranten Bäume. Diese wiederrum konnten dadurch länger ihr Blätterdach aufrechterhalten, was eine längere Feuchtigkeit im Unterwuchs ermöglichte. Ein geschonter Unterwuchs wiederrum wirkt der Austrocknung im Oberboden entgegen. So blieb das Wasser länger im System erhalten und es blieb damit länger stabil. Die Erkenntnisse zu diesen Strategien können dabei helfen, Wälder resilienter gegen die klimawandelbedingten Dürren zu machen.

Die Untersuchungen bezogen sich dabei auf die Flüsse von Wasser, CO2 und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) wie Isopren und Monoterpene. Dafür verwendeten die Forscher markiertes 13CO2 und 2H2O und verfolgten die Verteilung innerhalb des Systems im Verlauf des Experiments. So ein Markierungsexperiment konnte zum ersten Mal in einem ganzen Wald angewendet werden.

Die Kohlenstoffspeicherung des Waldes verringerte sich um ca. 70 % im Experiment, unter zunehmendem Dürrestress stießen die Pflanzen vermehrt VOCs aus. Diese können in Wechselwirkung mit der Atmosphäre zu Bildung von Ozon führen. Monoterpene können die Bildung von Regen bzw. Wolkenkondensation unterstützen – ein weitere Schutzmechanismus gegen Dürre.

Eine kurze Zusammenfasssung des Experiments und seiner Erkenntnisse durch Prof. Dr. Christiane Werner finden Sie im Video auf der Seite der Universität Freiburg.


Quelle: Universität Freiburg