Baumkronen im Laubwald © IMSI MasterClips

Neben den Bodenverhältnissen und der Bewirtschaftung (Baumartenwahl, Ernte- bzw. Verjüngungsmethode) bestimmt das Klima die Baumartenzusammensetzung von Wäldern. Maßgeblich sind dabei Temperatur und Niederschlag sowie extreme Klimaereignisse wie Trocken- und Hitzeperioden, Stürme, Früh- und Spätfröste. Für das künftige Wachstum der Wälder – einschließlich der Baumartenverteilung – ist von ausschlaggebender Bedeutung, inwieweit sich Baumarten an die Klimabedingungen anpassen können und damit im Hinblick auf eine ausreichende Stoffproduktion konkurrenzfähig bleiben. Mit dieser Frage befassen sich verschiedene Institute der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft (BFH).

Auswirkungen von Klimaänderungen
Steigende Durchschnittstemperaturen fördern in vielen Gebieten der Erde die Photosynthese, aber gleichzeitig auch die Atmung der Pflanzen. Daher muss die Netto-CO2-Bilanz, die für die Stoffproduktion entscheidend ist, mit steigender Temperatur nicht zunehmen. Höhere nächtliche Temperaturen und – vor allem bei immergrünen Baumarten – höhere Wintertemperaturen können die Stoffbilanz sogar verschlechtern.

Mildere Winter begünstigen einen frühen Austrieb der Blätter und bei früh blühenden Bäumen auch der Blüten. Durch Spätfröste entstandene Blattverluste können in Verbindung mit erhöhten winterlichen Atmungsverlusten die Pflanzen empfindlich schwächen. Die Reproduktionsfähigkeit kann durch Erfrieren der Blüten oder der Keimlinge oder durch einen Verlust an Reservestoffen, verursacht durch erneuten Austrieb nach Frostschäden, erheblich vermindert werden. Spätfröste können daher die natürliche Verjüngung von Wäldern stark beeinflussen.

Neben der Temperatur hat der Wasserhaushalt eines Gebietes – also Niederschlagsmenge und -verteilung, Wasserspeicherung im Boden, Abfluss und Verdunstung – großen Einfluss auf das pflanzliche Wachstum. Höhere Sommertemperaturen gehen mit erhöhten Verdunstungsraten von Vegetation und Bodenoberfläche einher. Nehmen Trocken- und Hitzeperioden zu, kann dies die Vitalität der Bäume erheblich beeinträchtigen. So ergab die Waldschadenserhebung 2004 in vielen Gebieten Deutschlands einen deutlichen Anstieg geschädigter Bäume – eine Reaktion auf die extreme Trockenheit im Sommer 2003.

Während das Ausmaß möglicher regionaler Veränderungen der Klimaparameter Temperatur und Niederschläge noch unsicher sind, herrscht Gewissheit darüber, dass die CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei unverminderter CO2-Freisetzung weiter ansteigen wird. Welche Auswirkungen hat das auf das Wachstum der Bäume?

Rückkopplungseffekte erschweren die Aussage

	Blätter © IMSI MasterClips

Für die meisten Pflanzenarten wird erwartet, dass die erhöhte CO2-Konzentration die Photosyntheseleistung stimuliert, was zu einer verstärkten Bildung von Biomasse führt. Untersuchungen an verschiedenen Baumarten und Herkünften einer Baumart zeigen aber, dass dies nicht generell gilt. Anhand von herbarisiertem Blattmaterial von Waldbäumen lässt sich zudem der Rückgang der Spaltöffnungsfläche in den Blättern um rund 30 Prozent in den letzten 200 Jahren belegen.

Gleichzeitig ist in diesem Zeitraum der CO2-Gehalt der Luft um 25 Prozent angestiegen. Bei verringerter Spaltöffnungsfläche kann auch weniger CO2 in das Blatt einströmen. Auf diese Weise würde die zunächst erwartete CO2-bedingte Produktivitätserhöhung der Pflanzen wieder weitgehend ausgeglichen. Gelegentlich wird sogar eine reduzierte Photosynthese-Rate bei Bäumen gemessen, die langfristig erhöhten CO2-Gehalten ausgesetzt waren. Ursache hierfür ist möglicherweise ein Mangel an Nährstoffen, hervorgerufen durch die zunächst erhöhte Produktivität.

Inwieweit die Wasserbilanz von Pflanzenbeständen bzw. ganzen Regionen durch den erhöhten CO2-Gehalt der Luft beeinflusst wird, lässt sich derzeit nicht abschätzen. Es gibt Hinweise, dass auch hier ein Regelmechanismus zum Tragen kommt: Zwar kann man bei Einzelpflanzen beobachten, dass der Wasserverbrauch durch die CO2-induzierte verringerte Spaltöffnungsweite sinkt, dies kann aber im Bestand durch eine stärkere Belaubung kompensiert werden. Unstrittig ist hingegen, dass steigende Sommertemperaturen den Wasserverbrauch der Wälder ansteigen lassen.