Der Dürretod von Nadelbäumen

Der Hitzesommer des Jahres 2018 war sowohl für die Natur als auch für die Forschung eine besonders Situation. Er machte dem Wald stark zu schaffen. Gleichzeitig bot er Forschenden der Universitäten Basel und Würzburg die Chance, die Reaktion der Bäume auf dieses Klimaphänomen zu untersuchen.

Forschung in den Baumkronen

„Der Sommer 2018 war so heiß und trocken wie in keinem anderen Jahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen“, sagt der Ökophysiologe Professor Bernhard Schuldt von der Universität Würzburg. Er war gemeinsam mit Dr. Matthias Arend und Professor Ansgar Kahmen von der Universität Basel maßgeblich an der Studie beteiligt, die in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht ist. „Für uns ergab sich die einmalige Gelegenheit, den Einfluss von extremer Hitze und Trockenheit auf große und alte Bäume zu untersuchen.“

Mit einem im Wald aufgebauten Kran untersuchte das Forschungsteam zehn zufällig ausgewählte Fichten in der Nähe von Basel. Sie alle waren über 100 Jahre alt und rund 30 Meter hoch. Gemessen wurden die saisonalen Schwankungen des Wasserhaushalts direkt in der obersten Baumkrone.

Geringer, aber kontinuierlicher Wasserverlust

Die Forschenden interessieren sich besonders dafür, ab welcher Dauer und Intensität der Trockenheit es zum Kollaps des wasserleitenden Systems im Holz kommt. Aufgrund ihres flachen Wurzelsystems ist vor allem die Fichte anfällig für Trockenstress.

„Wir konnten zeigen, dass die Bäume letztendlich sterben, weil ihr Wasserleitsystem nach langer Trockenheit innerhalb kürzester Zeit kollabiert“, sagt Professor Schuldt. Das liege an dem zwar geringen, aber kontinuierlichen Wasserverlust, der trotz geschlossener Poren über die Oberflächen der Nadeln stattfindet.

Die Erkenntnis, dass Bäume im Allgemeinen und vor allem die Fichte unter Trockenheit leiden, ist keine Neuigkeit. Für die Forschung ist es aber wichtig, die dem Baumsterben zugrundeliegenden Prozesse im Detail zu verstehen. Genau das hat das Team aus Basel und Würzburg mit der Studie erreicht. „Unsere Ergebnisse liefern einen wichtigen Beitrag, um ein dürrebedingtes Baumsterben vorhersagen zu können“, erklärt Schuldt.

Der Tod kommt sehr plötzlich

Die neuen Ergebnisse belegen, wie gefährlich Hitzewellen aufgrund der hohen Trockenheit der Atmosphäre und damit einhergehend hoher Verdunstung für Bäume sind. Demnach kann das hydraulische System der Bäume bei Trockenheit innerhalb kürzester Zeit komplett kollabieren. Bislang nahm man an, dass dies über einen längeren Zeitraum geschieht, sobald die Wasserzufuhr aus dem Boden unterbrochen und der interne Wasserspeicher aufgebraucht ist.

Entscheidend ist dabei, dass die Austrocknung des pflanzlichen Gewebes kein kontinuierlicher Prozess zu sein scheint, sondern nach dem Überschreiten eines artspezifischen Grenzwertes abrupt stattfindet. Davon konnten sich die Fichten nicht mehr erholen. „Ob das für weitere Baumarten wie die ebenfalls von der Trockenheit stark betroffene Buche gilt, muss noch geklärt werden“, so Schuldt.

Publikation

Matthias Arend, Roman M. Link, Rachel Patthey, Günter Hoch, Bernhard Schuldt, and Ansgar Kahmen. Rapid hydraulic collapse as cause of drought-induced mortality in conifers, PNAS (2021), DOI: 10.1073/pnas.2025251118

Kontakt

Prof. Dr. Bernhard Schuldt, Lehrstuhl für Ökophysiologie und Vegetationsökologie, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften, Universität Würzburg, bernhard.schuldt@uni-wuerzburg.de

Webseite Prof. Schuldt