Bäume im Klimawandel: Schneller groß mit leichterem Holz

14.8.2018

Bäume im Klimawandel wachsen schneller. Das klingt wie eine gute Nachricht. Denn es bedeutet, dass Bäume mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre im Holz speichern und damit der Erderwärmung den Treibstoff entziehen. Doch ist die Rechnung so einfach? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat Holzproben der ältesten existierenden Versuchsflächen aus 150 Jahren daraufhin analysiert – und kommt zu einem überraschenden Ergebnis.

An Holzproben seit den 1870er-Jahren beispielsweise von Buchen konnte das Team am Wissenschaftszentrum Weihenstephan zeigen, dass das jährlich wachsende Holz allmählich leichter geworden ist. (Bild: iStockphoto/ mb-fotos)

Das Team um Hans Pretzsch, Professor für Waldwachstumskunde an der TUM, hat Holzproben von mehreren hundert Bäumen untersucht und jeden einzelnen Jahresring mit einem Hightech-Verfahren analysiert – es sind mehr als 30.000. „Das Herz der LIGNOSTATION ist eine Hochfrequenzsonde, mit der jede Probe in Hundertstelmillimeterschritten abgetastet wird“, erklärt Pretzsch das Analyseverfahren. „Damit messen wir das spezifische Gewicht des Holzes in einer Genauigkeit und Auflösung, die bis vor Kurzem nicht denkbar war.“

Die Holzproben stammen von den ältesten Waldversuchsflächen in Europa, die zeitgleich mit der Gründung der TU München vor 150 Jahren angelegt wurden. Die Proben wurden von gängigen europäischen Baumarten genommen, wie etwa von Fichten, Kiefern, Buchen und Eichen. „Wir kennen die Geschichte jeder einzelnen Fläche, jedes einzelnen Baumes, sehr genau“, sagt Pretzsch. „Damit können wir ausschließen, dass unsere Ergebnisse daher kommen, dass der Wald heute anders bewirtschaftet wird als vor hundert Jahren.“

Der Klimawandel macht das Holz leichter

Mit der Kombination von Holzproben seit den 1870er-Jahren bis heute gekoppelt mit modernster Messtechnik konnte das Team am Wissenschaftszentrum Weihenstephan zeigen, dass das jährlich wachsende Holz seit Beginn der Beobachtungen allmählich leichter geworden ist: Seit 1900 um acht bis zwölf Prozent. Im gleichen Zeitraum hat sich das Volumenwachstum der Bäume in Mitteleuropa um 29 bis hundert Prozent beschleunigt.

Mit anderen Worten: Auch wenn heute mehr Holzvolumen produziert wird, ist es inzwischen mit weniger Substanz gefüllt als noch vor einigen Jahrzehnten. Die Erklärung, die sich vordergründig aufdrängt, trifft allerdings nicht zu. „Vielleicht mutmaßen nun manche, dass das schnellere Wachstum an sich schon die Ursache für unsere Beobachtungen sein könnte“, sagt Dr. Peter Biber, Mitautor der Studie – „bei manchen Baumarten ist es in der Tat so, dass breitere Jahresringe tendenziell auch leichteres Holz haben. Diesen Effekt haben wir aber berücksichtigt. Die Abnahme der Holzdichte, von der wir jedoch sprechen, hat andere Ursachen.“

Die Ursachen sehen Pretzsch und sein Team vielmehr im langfristigen Temperaturanstieg, hervorgerufen durch den Klimawandel und der damit zusammenhängenden Verlängerung der Vegetationszeit. Aber auch in den Stickstoffeinträgen aus Landwirtschaft, Verkehr und Industrie. Darauf deuten für Fachleute etliche Details hin, wie etwa ein Rückgang der Spätholzdichte und eine Zunahme des Frühholzanteils in den Jahresringen.

Leichteres Holz – wo ist das Problem?

Leichteres Holz ist weniger stabil und sein Brennwert ist geringer. Dies ist für zahlreiche Verwendungen entscheidend, vom Holzbau bis zur energetischen Nutzung. Weniger stabiles Holz in lebenden Bäumen steigert zugleich das Risiko von Schadereignissen wie Wind- und Schneebruch in Wäldern.

Das für Praxis und Politik wohl wichtigste Ergebnis der Studie ist jedoch, dass die aktuelle klimawirksame Kohlenstoffbindung der Wälder überschätzt wird, solange sie mit den gängigen veralteten Holzdichten berechnet wird. „Immer noch führt das beschleunigte Wachstum auch zu einem Mehr an Kohlenstoffbindung“, sagt Pretzsch. „Auf die Wälder von Mitteleuropa hochgerechnet liegt aber die traditionelle Schätzung um zehn Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr zu hoch.“

Mehr Informationen:

Die Forschergruppe am Lehrstuhl für Waldwachstumskunde des Wissenschaftszentrum Weihenstephan der TUM unter Leitung von Hans Pretzsch untersucht den Effekt des Klimawandels auf das Wachstum, die Stabilität und Vitalität von Bäumen. Eine wichtige Basis dafür bilden die Versuchsflächen des Lehrstuhls, auf denen die Dynamik von Wäldern für ökologische und ökonomische Fragen seit 1870 gemessen wird. Hier tragen sie dazu bei, den Fußabdruck des Menschen in Waldökosystemen aufzudecken.

Publikationen:

Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Kemmerer, J. and Uhl, E.: Wood density reduced while wood volume growth accelerated in Central European forests since 1870, Forest Ecology and Management, Volume 429/2018. DOI: doi.org/10.1016/j.foreco.2018.07.045

Pretzsch, H., Biber, P., Uhl, E., Dahlhausen, J., Schütze, G., Perkins, D., Rötzer, T., Caldentey, J., Koike, T., van Con, T., Chavanne, A., du Toit, B., Foster, K., Lefer, B.: Climate change accelerates growth of urban trees in metropolises worldwide. Scientific Reports 7/ 2017. DOI:10.1038/s41598-017-14831-w.

Pretzsch, H., Biber, P., Schütze, G., Uhl, E., Rötzer, T.: Forest stand growth dynamics in Central Europe have accelerated since 1870. Nature Communications 5/ 2014.