Das Punktdendrometer kann kleinste Stammradiusänderungen (im Mikrometerbereich) registrieren. / Bild: zvg
Natur: Wie und wann wachsen Bäume? «Tagsüber, wenn die Sonne scheint», dürften viele antworten. Aktuelle Untersuchungen zeigen aber auf, dass dem nicht so ist.
«Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass Bäume mehrheitlich tagsüber wachsen», sagt Roman Zweifel von der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL. Eine Studie unter der Leitung der WSL hat nun gezeigt, dass das Wachstum von Bäumen vor allem im Dunkeln stattfindet.
Wie wachsen Bäume eigentlich? Sie bilden neue Zellen, indem sie die Kohlenhydrate nutzen, welche die Blätter und Nadeln mittels der Photosynthese und mit Hilfe des in der Luft vorhandenen Kohlendioxids produzieren.
Was das Wachstum begrenzt
Es sei jedoch nicht die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten, die das Wachstum begrenzt, sondern die Saugspannung des Wassers im Baum, das sogenannte Wasserpotenzial. Dies zeigt eine kürzlich in der Zeitschrift New Phytologist veröffentlichte Studie. Das internationale Forscherteam um Roman Zweifel von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) ist zum überraschenden Ergebnis gekommen, dass Bäume überwiegend in der Nacht wachsen und dass dies vor allem durch die Luftfeuchtigkeit erklärt wird, die nachts höher ist als tagsüber.
In der weltweit ersten umfassenden Studie zum Dickenwachstum wurden Baumstämme stündlich gemessen. Während bis zu acht Jahren wurden so 170 Buchen, Fichten und andere häufige Baumarten an 50 Standorten in der ganzen Schweiz überwacht. An der Studie waren auch Forschende der ETH Zürich, des Instituts für angewandte Pflanzenbiologie sowie weiterer Forschungseinrichtungen aus der Schweiz und Europa beteiligt.
Um die Radiusänderungen der Baumstämme feststellen zu können, haben die Forschenden hochpräzise Punktdendrometer eingesetzt.
Die Daten zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit des Baumwachstums über die 24 Stunden eines Tages stark variiert: Der Radius von Stämmen schrumpft und dehnt sich unter dem Einfluss von Wasserstress in einem Bereich von 1 bis 200 Mikrometer pro Tag. Diese Schwankungen werden vom Wachstum von Holz- und Rindenzellen überlagert. Demnach beträgt das durchschnittliche Wachstum etwa ein bis fünf Mikrometer pro Stunde.
Luftfeuchtigkeit ist entscheidend
Das Forscherteam kam zum Schluss, dass die Luftfeuchtigkeit eine Schlüsselrolle spielt, da sie das Wachstum hauptsächlich in der Nacht ermöglicht. «Die grösste Überraschung für uns war, dass die Bäume sogar in mässig trockenen Böden wuchsen, sofern die Luft ausreichend feucht war. Umgekehrt blieb das Wachstum sehr gering, obwohl der Boden feucht, zeitgleich die Luft aber trocken war», erinnert sich Roman Zweifel. Sobald die Luft trockener wird, verlieren die Bäume vorübergehend mehr Wasser durch Transpiration, als sie über ihre Wurzeln aufnehmen können. Der gesamte Baum gerät unter Spannung und sein Wachstum stoppt, unabhängig von der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten. «Mit anderen Worten: Bäume hören auf zu wachsen, bevor die Photosynthese gehemmt wird», fasst Roman Zweifel zusammen. Das könnte erklären, warum Bäume in trockeneren Umgebungen zwar noch Kohlenhydrate speichern, aber kaum noch wachsen.
Ein kurzes Zeitfenster
Die Studie zeigt weiter auf, dass die Bäume nur während eines engen Zeitfensters von wenigen Stunden innerhalb eines Tages und auch nur während einer begrenzten Zeit innerhalb der Vegetationsperiode wachsen. «Wenn wir alle Stunden zusammenzählen in denen die Bäume wachsen, kommen wir auf ein Resultet von 15 bis 30 Tage während der ganzen Vegetationsperiode von rund 180 Tagen», erklärt Roman Zweifel auf Anfrage. «Die Bäume wachsen also nur in einer sehr begrenzten Zeit!» Dies habe unter anderem damit zu tun, dass die neuen Zellen im Stamm für den Transport von Wasser (nach oben) und Kohlenhydraten (nach unten) gebraucht werden. «Für das Stammwachstum sind darum auch die Frühlings- und Frühsommerbedingungen sehr wichtig», führt Zweifel an.
Bisher verwendete Klima-Waldentwicklungsmodelle hingegen beruhen nur auf dem Wissen aus hauptsächlich Jahresmittelwerten des Wachstums, gehen also auf die tageszeitlich unterschiedlich vorkommenden Prozesse nicht ein. Die neuen Erkenntnisse könnten die Art und Weise verändern, wie die Auswirkungen des Klimawandels auf Wälder zu beurteilen sind, ist Zweifel überzeugt, «insbesondere wenn es um langfristige Vorhersagen der Kohlenstoffspeicherung von Wäldern unter zunehmend trockeneren Bedingungen geht».