Bedrohung von Waldökosystemen durch Klimawandel: ein weltweites Phänomen. Henrik Hartmann Kontakt:

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1 Bedrohung von Waldökosystemen durch Klimawandel: ein weltweites Phänomen Henrik Hartmann Kontakt:

2 In diesem Vortrag Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Baum- und Waldsterben im Klimawandel, ein weltweites Phänomen Hypothesen des trockenstress-bedingten Baumsterbens Indirekter Einfluss des Klimas Der Bezug zur Buche Die Buche im Klimawandel Fragen 2

3 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! 3

4 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! 4

5 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! Auclair, Quebec, Kanada 5

6 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! Mitglied der Waldbauerngenossenschaft Groupementforestierde l Est du Lac Témiscouata 6

7 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! Forstwart, Forstingenieur, Forstökologe 7

8 Was hat Biogeochemie mit Wald zu tun? Abteilung Biogeochemische Prozesse Schlüsselprozesse und -organismen, die den Austausch von Energie, Wasser und Elementen zwischen Ökosystemen und deren Umgebung regulieren 8

9 Was hat Biogeochemie mit Wald zu tun? Abteilung Biogeochemische Prozesse Schlüsselprozesse und -organismen, die den Austausch von Energie, Wasser und Elementen zwischen Ökosystemen und deren Umgebung regulieren Da spielt der Wald natürlich eine große Rolle Wälder enthalten ~ 90% der terrestrischen Biomasse, dies entspricht ~ 2/3 des atmosphärischen Kohlenstoffs Ca. 8% des atm. CO 2 wird jährlich durch Wälder gepumpt wobei nur ein kleiner Teil des atmosphärischen CO 2 in den Wälder verbleibt (CO 2 Senken) Störungen (Feuer, Insekten, Trockenstress) können aus Wäldern Kohlenstoffquellen machen 9

10 Aber jetzt zum Thema 10

11 Klimawandel = schönere Sommer? In den letzten ~ 30 Jahren gab es häufiger extreme Klimaerscheinungen, vor allem Hitze- und Dürrewellen 11

12 Klimawandel = mehr Dürrewellen In den letzten ~ 30 Jahren gab es häufiger extreme Klimaerscheinungen, vor allem Hitze- und Dürrewellen In 2006, 10% der Landfläche war von starken, 3% von extremen Dürren betroffen bis 2090, diese Anteile könnten sich auf 40% (stark) bzw. 30% (extrem) erhöhen 12

13 Dürre und Wald Außergewöhnliche Dürre-und Hitzewellen können jedoch dürre-sensible Ökosysteme aus dem Gleichgewicht bringen 13

14 Globales Baum- und Waldsterben 14

15 Klimabedingtes Waldsterben eine Fallstudie 15

16 Klimabedingtes Waldsterben eine Fallstudie 16

17 Hypothesen von dürrebedingtem Baumsterben 17

18 Datengrundlage für diese Hypothesen Es gibt so gut wie keine experimentelle Studien über dürrebedingtes Baumsterben Somit können keine Aussagen über die Richtigkeit dieser Hypothesen getroffen werden Dürre-bedingtes Baumsterben wird jedoch z.zt. von mehreren Forschergruppen weltweit untersucht, darunter das MPI in Jena! 18

19 Das Jena Trockenstress Experiment Feld-& Gewächshausversuche 3 Baumarten (Fichte, Kiefer, Thuja) Behandlungen Wasser (Dürre, Zyklus, Kontrolle) CO 2 (Aushungern) 19

20 Das Jena Trockenstress Experiment Es gab keine Anzeichen für dauerhafte Schäden im Xylem Die Kohlenstoffbilanz wurde jedoch rasch negativ was zu einer Umverteilung des verfügbaren Kohlenstoffs führte (Wachstum Atmung) und die Bäume zum Gebrauch von Reserven zwang Speicher in Ästen und Nadeln waren kaum, in Wurzeln jedoch stark reduziert Wurzeln verhungerten während Äste und Nadeln vertrockneten Mehr darüber unter: 20

21 Indirekter Einfluss des Klimawandels Die mit Dürre einhergehende Erwärmung (z.b. milde Winter) beeinflusst Schädlingspopulationen 21

22 Indirekter Einfluss des Klimawandels die wiederum von der Schwächung der Bäume profitieren GeschätzerSchaden270 Mt Kohlenstoff (36 g /m 2 /Jahrauf > 374,000 km 2 Wald) bis

23 Der Bezug zur Buche Die Buche ist von ihren hydrologischen Eigenschaften her gesehen eher dürre-empfindlich Im Leitgewebe bilden sich Kavitationen schon bei recht moderatem Wasserpotential Sie hat einen geringen hydrologischen Sicherheitsspielraum (ΔWasserpotential 10% Spaltöffnung vs.10% Verlust Leitfähigkeit) 23

24 Der Bezug zur Buche Dies zeugt von schwacher Kontrolle des Wasserhaushalts durch Stomata Unter Extrembedingungen, andere Steuerungen müssen daher greifen Verringerung der Blattfläche Bilder von August

25 Die Buche im Klimawandel Die sich dann auf die Kohlenstoffbilanz und auf die Produktivität auswirkt, mit etwas Verzug 25

26 Die Buche im Klimawandel Dies bestätigen unsere Daten aus dem Hainich(Thüringen) 26

27 Die Buche im Klimawandel Aber nicht immer mit Verzug 27

28 Die Buche im Klimawandel und Wachstumseinbrüche auch ohne klimatischen Hintergrund vorkommen

29 Die Buche im Klimawandel Zumal die Auswirkungen auf das Wachstum in der Gesamtbilanz nicht überwiegen Und von gesteigerter Fruchtproduktion mehr als kompensiert werden 29

30 Noch ein paar letzte Worte die Konkurrenzfähigkeit der Buche könnte abhängig von anderen Umweltbedingungen bei den zu erwartenden künftigen Klimaverhältnissen abnehmen. (Geßler et al. 2007) 30

31 Noch ein paar letzte Worte die Konkurrenzfähigkeit der Buche könnte abhängig von anderen Umweltbedingungen bei den zu erwartenden künftigen Klimaverhältnissen abnehmen. (Geßler et al. 2007) Der Einsatz von marginalen Provenienzen könnte ein Mittel zur Förderung der Dürretoleranz sein 31

32 Noch ein paar letzte Worte die Konkurrenzfähigkeit der Buche könnte abhängig von anderen Umweltbedingungen bei den zu erwartenden künftigen Klimaverhältnissen abnehmen. (Geßler et al. 2007) Der Einsatz von marginalen Provenienzen könnte ein Mittel zur Förderung der Dürretoleranz sein Zudem wird die Verjüngung der Buche durch Wildverbiss anderer Baumarten stark gefördert 32

33 Noch ein paar letzte Worte die Konkurrenzfähigkeit der Buche könnte abhängig von anderen Umweltbedingungen bei den zu erwartenden künftigen Klimaverhältnissen abnehmen. (Geßler et al. 2007) Der Einsatz von marginalen Provenienzen könnte ein Mittel zur Förderung der Dürretoleranz sein Zudem wird die Verjüngung der Buche durch Wildverbiss anderer Baumarten stark gefördert Wenn es um die Erhaltung der Biodiversitätin Deutschland geht, bedarf die Buche im Augenblick keines zusätzlichen Schutzes. [ ] Schutzbedürftig sinddie Edellaubholzartenund die Eiche, die auf großer Fläche an Lebensraum verlieren. (Schulze et al. 2010) 33

34 Also Wie sich der Klimawandel auf Waldökosysteme auswirkt wird erst dann klar werden wenn sein Einfluss auf den Baum geklärt ist. In den letzten 3-4 Jahren hat sich ein starkes Interesse in der Wissenschaft gebildelt sich dieser Frage anzunehmen. Das MPI in Jena ist aktiv an diesen Bestrebungen beteiligt. Die Vielfalt der Baumarten und der Einfluss der spezifischen Umweltbedingen(z.B. zeitliche Abfolge der Dürre, Bodenstruktur und - tiefe, Baumhöhe) kompliziert die Forschung und verhindert allgemeine Rückschlüsse. Der Einfluss des Klimawandels auf den Wald bleibt daher eine offene Frage nicht nur für den Buchenwald. 34

35 Fragen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 35

36 Referenzen Adams et al. (2009) "Temperature sensitivity of drought-induced tree mortality portends increased regional die-off under global-change-type drought." PNAS 106(17): Brédaet al. (2006) "Temperate forest trees and stands under severe drought: a review of ecophysiologicalresponses, adaptation processes and long-term consequences." Ann. For. Sci. 63(6): Burke et al. (2006) "Modeling the Recent Evolution of Global Drought and Projections for the Twenty-First Century with the Hadley Centre Climate Model." Journal of Hydrometeorology 7(5): Geßleret al. (2007) "Potential risks for European beech (FagussylvaticaL.) in a changing climate." Trees -Structure and Function 21(1): Kurz et al. (2008) "Mountain pine beetle and forest carbon feedback to climate change." Nature 452(7190): McDowell (2011) "Mechanisms Linking Drought, Hydraulics, Carbon Metabolism, and Vegetation Mortality." Plant Physiology 155(3): McDowell et al. (2008) "Mechanisms of plant survival and mortality during drought: why do some plants survive while others succumb to drought?" New Phytologist 178(4): McDowell et al. (2011) "The interdependence of mechanisms underlying climate-driven vegetation mortality." Trends in ecology & evolution 26(10): Mund, M., W. L. Kutsch, et al. (2010). "The influence of climate and fructification on the inter-annual variability of stem growth and net primary productivity in an old-growth, mixed beech forest." Tree Physiology. Petercord (2008) Zukünftige Gefährdung der Rotbuche durch rinden-und holzbrütende Käfer in Baden-Württemberg. Mitteilungen der Deutschen Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie: Band , Rose et al. (2009) "Are marginal beech (FagussylvaticaL.) provenances a source for drought tolerant ecotypes?" European Journal of Forest Research 128(4): Schulze et al. (2010) "Die Buche. Eine Kultur- und Wirtschaftsgeschichte." Biologie in unserer Zeit 40(3):

37 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! 37

38 Ein Biogeochemiker erzählt vom Wald Von wegen Biogeochemiker! 2004: Feuertaufe im Forst! 38

39 Der Bezug zur Buche Verringerung der Blattfläche bei Trockenstress Bilder von August 2003 Brédaet al Brédaet al

40 Globales Baum- und Waldsterben 40

41 Globales Baum- und Waldsterben 41

42 Globales Baum- und Waldsterben 42

43 Globales Baum- und Waldsterben 43

44 Globales Baum- und Waldsterben 44

45 Globales Baum- und Waldsterben 45

46 Datengrundlage für diese Hypothesen Erste Ergebnisse liegen vor 46

47 Datengrundlage für diese Hypothesen Erste Ergebnisse liegen vor 47