Blick auf grünen und teilweise vertrockneten Waldstrich
Im Jahr 2016 haben Hitze und Trockenheit diesem thüringischen Wald ziemlich geschadet. Ein Teil der Bäume, Blätter und Äste ist vertrocknet. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Wenn die Pumpe versagt Hitzestress tötet Bäume

Hitze und Trockenheit setzen auch Bäumen ziemlich zu. Sie schaffen es nach einer Weile nicht mehr, genügend Wasser aufzunehmen. Wissenschaftler haben nun ermittelt, ab wann der Wassermangel tödlich wird.

Blick auf grünen und teilweise vertrockneten Waldstrich
Im Jahr 2016 haben Hitze und Trockenheit diesem thüringischen Wald ziemlich geschadet. Ein Teil der Bäume, Blätter und Äste ist vertrocknet. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Anhaltende Hitze und Trockenheit machen Bäumen zu schaffen. Der Boden trocknet aus und die Pflanzen verlieren ihre Fähigkeit, Wasser in Blätter und Baumkrone zu transportieren. Im schlimmsten Fall vertrocknet ein Baum und stirbt. Das schadet auch uns, denn tote Bäume können kein CO2 binden und Sauerstoff erzeugen. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und internationale Kollegen haben nun ermittelt, ab wann die Bäume zu wenig Wasser pumpen können und sterben.

Mehr Druck, bitte!

Grüne und braune, vetrocknete Eichenblätter am Baum.
Ein Teil der Eichenblätter wird nicht mehr mit genügend Wasser und Nährstoffen versorgt. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Bäume funktionieren im Prinzip wie Pumpen. Die Pflanzen haben ein Leitgewebe, das Wasser aus dem Boden mittels Druck bis zu 100 Meter hoch in die Baumwinkel bringt. So versorgen sie Blätter und Zellen mit Wasser und Nährstoffen. Verliert jedoch der Boden durch Trockenheit an Wasser, wird es für den Baum immer schwerer, Wasser zu pumpen. Die Folge: In der Baumpumpe wird der Druck immer schwächer.

Irgendwann ist er so tief gesunken, dass das Wasser gasförmig wird. Es bilden sich Gasblasen, die den Wassertransport hemmen. Wenn nun weniger als die Hälfte des Leitgewebes im Baum Wasser transportieren kann, dann verdurstet der Baum und stirbt.

Bäume hungern durch Hitze

Ein Mann blickt in die Kamera.
Henrik Hartmann ist studierter Förster und untersucht seit Jahren, wie sich der Klimawandel auf Bäume und Wälder auswirkt. Bildrechte: Max-Planck-Institut für Biogeochemie

Henrik Hartmann vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und internationale Kollegen haben die Ergebnisse zahlreicher Experimente noch einmal unter die Lupe genommen. Bei den Untersuchungen ging es um die Frage, wie Eukalyptusbäume, Fichten oder Kiefern mit Hitze und Trockenheit umgingen. Zentrales Ergebnis: Die Bäume starben, wenn ihre Wasserleitfähigkeit auf unter 40 Prozent fiel. Nun haben die Wissenschaftler erstmals einen Wert, der das Baumsterben durch Trockenheit genau beschreibt.

Ein weiteres Problem folgt aus der Überlebensstrategie vieler Bäume gegen Hitze: Sie schließen bestimmte Zellen und verhindern, dass zu viel Wasser verdunstet. Das führt allerdings dazu, dass sie weniger Kohlenstoffdioxid aufnehmen können. Dadurch aber hungern die Bäume.

Wälder haben Einfluss auf das Klima

Ein Drittel der weltweiten Landfläche ist mit Wäldern bedeckt. Wälder fangen ein Viertel der menschengemachten CO2-Emissionen ein. Durch Hitzestress und Trockenheit kommt es allerdings vermehrt zu Waldbränden, wie zuletzt in Kroatien, Griechenland oder Portugal. Für Umwelt- und Klimaforscher ist es wichtig, wie sich die Bewaldung in den nächsten Jahren und Jahrzehnten verändert. Sie wollen wissen, wie Wälder auf den Klimawandel reagieren. Dafür haben die Forscher Klimamodelle, die Prognosen über die Entwicklung des Waldes abgeben.

Auch am Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg arbeiten Forscher an Klimamodellen. Die Klimaforscherin Julia Pongratz untersucht die Rolle des Waldes beim Speichern von CO2. Die Ergebnisse ihrer Kollegen aus Jena hält sie für sehr hilfreich.

Viele Vegetationsmodelle können den Trockenstress noch nicht richtig darstellen. Es ist eine ganz zentrale Frage, wie der Trockenstress sich auf die Fähigkeit der Bäume auswirkt, Kohlenstoff zu speichern.

Julia Pongratz - Klimaforscherin mit dem Fokus auf die Rolle des Waldes im Klimasystem

Rechenmodelle werden genauer

Mit dem Wissen, dass Bäume sterben, wenn ihre Wasserleitfähigkeit unter 40 Prozent sinkt, gibt es nun eine konkrete Angabe, die Klimaforscher in die Modelle einbauen können. So lasse sich in Zukunft der Zustand und die Entwicklung des Waldes genauer prognostizieren, sagt Henrik Hartmann.

Wir haben die Möglichkeit, uns jetzt Gedanken zu machen, wie unsere Welt in Bezug auf den Wald in 50 oder 60 Jahren aussieht. Ohne die Wälder wären wir nicht hier.

Henrik Hartmann - Wissenschaftler am Max-Planck Institut für Biogeochemie

Prognose Wetter kann man direkt beobachten, Klima nur indirekt erfassen. Klima ist der errechnete Mittelwert des Wetters über längere Zeiträume. Es hängt stark davon ab, wie sich etwa die Atmosphäre zusammensetzt (bspw. CO2-Gehalt in der Luft) oder wie die Atmosphäre mit Wäldern und Ozeanen interagiert. Um diese Auswirkungen auf das Klima prognostizieren zu können, entwickeln Forscher mathematische Modelle. Modelle auf Basis von Beobachtungen und physikalischen Prozessen. Damit können sie das Klimasystem auf Hochleistungsrechnern simulieren.
Für Zukunftsprognosen analysieren Klimaforscher den simulierten Verlauf von Temperatur, Niederschlag und vielen anderen Klimagrößen. Diese Modelle werden präziser, je mehr Prozesse und Wechselwirkungen berücksichtigt werden können - was auch von der Leistungsfähigkeit der Computer abhängt.

Über dieses Thema berichtet MDR auch im: MDR Thüringen Journal | 26.02.2017 | 19:00 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 18. August 2017, 15:42 Uhr