„Wald im Wandel“.
Auf unserer Erde wachsen 3 Billionen Bäume. Das sind mehr als 400 Bäume pro Mensch.
Der Wald mit seinen Bäumen erfüllt viele wichtige Aufgaben für uns Menschen: er liefert Holz, schützt vor Muren und Lawinen, er dient als Erholungsraum und gestaltet das Landschaftsbild. Und natürlich ist er auch Lebensraum für unzählige Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen. Wie jedoch sieht die Zukunft unserer Wälder aus? Der Klimawandel wird große Veränderungen für Wälder
und Bäume mit sich bringen. Der Sämling von heute wird in 100 Jahren ein riesiger Baum sein, muss dann jedoch unter wesentlich wärmeren und trockeneren Bedingungen wachsen. Wir stehen erst am Beginn eines
gewaltigen Wandels, der auch die Wälder unserer Erde betreffen wird. Erste Auswirkungen sind aber bereits jetzt zu erkennen.
Hier startet ein Rundweg, der sich mit wichtigen Prozessen und Vorgängen in Bäumen und Wäldern und deren Zukunft beschäftigt. Die im Wald verteilten Stationen beinhalten jeweils kurze, informative Texte und Abbildungen. Bei jeder Station findet sich zudem eine Skulptur, die Inhalte der Station widerspiegelt (oder einfach als Klettergerät genutzt werden kann). Für die jüngeren Besucher wurden Metallplaketten montiert: die Bilder dieser Schraffurplaketten können mit einem Bleistift auf Papier übertragen werden. Viel Vergnügen im Wald im Wandel!
CO2 – Treibhausgas und Nahrung der Bäume.
Warum Kohlendioxid so wichtig ist, was Pflanzen damit machen und wie Pflanzen den Klimawandel bremsen
CO2 ist ein farbloses Gas das nur in ganz geringen Konzentrationen in unserer Atmosphäre vorkommt. Dennoch spielt es für uns und die Natur eine ganz entscheidende Rolle. Es ist das Hauptnahrungsmittel all unserer Pflanzen. CO2 ist aber auch der wichtigste Antriebsfaktor für den globalen Klimawandel. Seit 1750, dem Beginn der industriellen Revolution, ist die die CO2-Konzentration in der Atmosphäre um über 40% gestiegen. Sie ist damit so hoch wie seit mehr als 800 000 Jahren nicht mehr. Für Pflanzen hingegen ist CO2 das Grundnahrungsmittel. Pflanzen nehmen bei genügend Licht durch die Photosynthese in ihren Blättern CO2 aus der Atmosphäre auf und geben Sauerstoff (O2) an die Luft ab. Den Kohlenstoff (C) aber verwenden sie dafür um daraus Zucker herzustellen, sogenannte Kohlenhydrate. Ein großer Teil der festen Bestandteile von Pflanzen besteht aus diesen Kohlenhydraten. Durch die Photosynthese aller Pflanzen weltweit wird ungefähr 1/4 jenes Kohlendioxids aus der Atmosphäre wieder aufgenommen das durch menschliche Aktivitäten produziert wird. Ein weiteres ¼ „schlucken“ die Ozeane und die restliche 1/2 verbleibt in der Atmosphäre und führt zum Anstieg der Konzentration.
Schädlinge – Wald in Gefahr.
Wie Insekten, Pilze und Pflanzen die Gesundheit des Waldes bedrohen
Es gibt unzählige Organismen, die dem Wald und seinen Bäumen schaden. Auch eingewanderte Arten (Neobiota), die bei uns nicht heimisch sind, können eine Bedrohung darstellen. Wenn sich etwa das aus stammende Drüsige Springkraut (Impatiens glandulifera) massiv ausbreitet (siehe Umgebung), wird der natürliche Unterwuchs verdrängt. Und ein eingeschleppter Pilz (Falsches Weißes Stängelbecherchen, Chalara fraxinea) ist der Grund für das Eschentriebsterben und den dadurch verursachten Tod von tausenden Eschen in Europa.
Aber auch altbekannte Schädlinge sind eine ständige Gefahr: Borkenkäfer profitieren von der Klimaerwärmung, da ihre Entwicklung begünstigt und gleichzeitig die Abwehrkräfte der Bäume beeinträchtigt wird. In warmen Sommern werden bis zu drei Käfergenerationen gebildet, wodurch sich deren Population vertausendfacht. Bei einer Massenvermehrung werden auch gesunde Bäume befallen und sterben rasch ab. Die wichtigsten und gefährlichsten Arten sind der Buchdrucker und der Kupferstecher. Beide befallen die Fichte, andere Borkenkäferarten verursachen Schäden an Kiefern, Lärchen, Tannen oder Laubbaumarten.
Trockenheit – gefährlicher Stress für Bäume.
Warum Wasser für Bäume lebensnotwendig und Wassermangel lebensgefährlich ist
Ein Baum kann täglich mehr als 100 Liter Wasser transpirieren. Diesen Wasserverlust nimmt er in Kauf, um Photosynthese betreiben zu können. Unzählige winzige Öffnungen (Spaltöffnungen, Stomata) in der Blattoberfläche sorgen nämlich dafür, dass Kohlendioxid zu den Photosynthesezellen im Blatt gelangt. Gleichzeitig und unvermeidlich entweicht über diese Öffnungen jedoch Wasserdampf aus den Blättern (Transpiration).
Die Wasserverluste werden durch nachströmendes Wasser aus dem Boden ausgeglichen. Pflanzen haben dafür keine Pumpe, sondern nutzen den durch die Transpiration entstehenden Sog. Wird der Sog allerdings zu groß, können die Wassersäulen abreißen und gefährliche „Embolien „entstehen, die – ähnlich einem Loch in einem Strohhalm – ein weiteres Heben von Wasser unterbinden. Das kann für Bäume aufgrund ihrer Größe lebensbedrohlich sein.
Um zu große Wasserdefizite und Embolien zu vermeiden, können Pflanzen die Blattöffnungen verschließen. Da sie dann jedoch keine Photosynthese mehr betreiben können, drohen sie langfristig zu verhungern. Der Klimawandel bringt für viele Bäume und Wälder vermehrten Trockenstress und damit die Gefahr zu verdursten, zu verhungern oder geschwächt Schädlingen zum Opfer zu fallen.
Holz – eine bahnbrechende Erfindung der Natur.
Welche Rolle die mikroskopisch kleinen Strukturen des Holzes selbst für große Bäume spielen
Holz ist ein wichtiger Rohstoff mit vielen beeindruckenden Eigenschaften. Aufgrund dieser Eigenschaften verwenden wir Holz etwa zur Herstellung von Werkzeuggriffen, Schneidbrettern, Schnitzereien, zum Bau von Fenstern, Möbeln, Brücken und ganzen Häusern, oder nutzen die im Holz gespeicherte Energie beim Verbrennen von Hackschnitzeln, Pellets oder ganzen Scheiten. Holz besteht aus einem Netz von Zellulosefasern, in die der Holzstoff (Lignin) eingelagert wurde. Die Holzzellen enthalten diesen Verbundstoff, dessen chemische Eigenschaften in Kombination mit der Zellstruktur die Eigenschaften des Holzes bestimmt.
Der Baum jedoch produziert Holz für seine Zwecke: Holz ermöglicht in große Höhen zu wachsen, da es das Gewicht des Baumes trägt und den Windkräften widersteht. Im Holz werden Reserve- und Abwehrstoffe eingelagert und über das Holz erfolgt der gesamte Wassertransport, von den Wurzeln zu den Blättern. Deshalb sind im Holz unzählige röhrenförmige Leitzellen (Tracheiden) zu finden, die das Wasser von unten nach oben transportieren. Spätestens am Ende einer solchen Leitzelle muss das Wasser jedoch in eine benachbarte Zelle übertreten, um bis in die Blätter zu gelangen. Dies geschieht an winzigen Verbindungen,
den so genannten Tüpfel. Die Tüpfel – ein wahres Wunderwerk der Natur – wirken wie Rückschlagventile, die Wasser ungehindert durchfließen lassen, jedoch sicherstellen, dass keine Luft angesaugt werden kann. Die beeindruckenden Höhen, die Bäume erreichen können, sind nur durch diese artspezifischen mikroskopischen Strukturen (z.B. http://www.woodanatomy.ch/, http://insidewood.lib.ncsu.edu) möglich!
Wurzelraum – der unsichtbare und unterschätze Teil des Baumes.
Würden wir die Erde unter unseren Füssen entfernen käme erstaunliches zu Tage. Ein ganz eigener, komplexer Lebensraum
Die Wurzeln der Bäume haben viele Aufgaben und es gibt sie von dick über dünn bis hin zu hauchzarten Fäden. Die Aufgabe der alten, festen Wurzeln ist es den Baum im Boden zu verankern und ihm Halt zu geben. Die feinen und ganz feinen Wurzeln hingegen sorgen dafür, dass der Baum Wasser und Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen und auch speichern kann. Außerdem geben Pflanzen über ihre Wurzeln auch Nährstoffe an den Boden ab und züchten sich so ihre eigene Umgebung von unterstützenden Mikroorganismen. Sie sondern noch viele weitere Stoffe ab, z.B. zur Abwehr von Fraßfeinden im Boden, oder um damit Bodeneigenschaften zu verändern oder um das Wachstum von Konkurrenzpflanzen zu schwächen. Sie kommunizieren sogar damit mit anderen Pflanzen – Buschfunk sozusagen. Unterstützung erhalten fast alle Bäume im Wald von Pilzen im Boden. Diese wachsen auf und auch in die Wurzeln hinein (Mycorrhiza) und vergrößern die Aufnahmefläche der Wurzeln um das Hundertfache. Baum und Pilz bilden dabei eine Symbiose. Die Wurzeln werden über den Pilz mit Wasser und zusätzlichen Nährstoffen versorgt. Der Baum versorgt dafür den Pilz mit Kohlenhydraten (Zucker) die er in den Blättern bildet.
Wälder - Jahreszeiten.
Was sich offensichtlich verändert und was im Verborgenen passiert
Im Winter geht’s ums Überleben. Wasser ist schwer verfügbar. Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht oder zwischen Nadeln und Wurzeln sind enorm. Besonders dann, wenn tagsüber die Sonne auf die Nadeln, Äste oder den Stamm scheint. Dann helfen Zucker und Eiweiße die im Sommer in den Blättern und Nadeln gebildet wurden. Sie dienen als natürliches Frostschutzmittel. Im Frühling haben Nadelbäume einen klaren Startvorteil. Ihre kostspielige Strategie „Blätter“ im Winter am Leben zu erhalten zahlt sich jetzt aus. Sie legen schon an den ersten feinen Frühlingstagen mit der Photosynthese los. Laubbäume müssen jetzt erstmal Energiereserven aktivieren und neue Blätter bilden. Im Sommer wird Energie getankt. Zucker und Eiweiße werden gebildet und von den Blättern bis in die Wurzeln verteilt. Der Herbst dient der Vorbereitung auf den Winter. Laubbäume ziehen den grünen Farbstoff und auch Eiweiße aus den Blättern ein und speichern diese. Die Blätter werden gelb. Angesammelte Schadstoffe werden in die Blätter verschoben und so beim Laubabwurf entsorgt. Eine große Buche verliert dann ca. 60 kg Blätter (Frischgewicht). Im Jahresverlauf werden Nährstoffe im Baum also andauernd neu gebildet, vorschoben und umgebaut. Je nachdem wo sie gebraucht werden. Mit dem Klimawandel haben Bäume weltweit begonnen mehr Nährstoffe in die
oberirdischen Teile zu verschieben und weniger in die Wurzeln. Außerdem hat sich das Baumwachstum beschleunigt.
Wälder - Jahrzehnte, Jahrhunderte und Jahrtausende.
Wie sich Ausdehnung, Zusammensetzung und Nutzung der Wälder ändert(e)
Die Wälder waren und sind in der Geschichte einem ständigen Wandel unterworfen. Eiszeiten führten dazu, dass die Alpen unter einer kilometerdicken Eisdecke lagen und kein Baum überleben konnte und viele Arten in ganz Mitteleuropa ausstarben (z.B. Mammutbaum). Mit dem Ende der letzten Eiszeit vor ca. 10000 Jahren wanderten aber auch die Bäume wieder in den Alpen ein.
Weltweit gibt es immer weniger Wald, in Österreich nimmt die Waldfläche aber seit einiger Zeit stetig zu. Seit den 60er Jahren etwa um 8%, oder um eine Fläche größer als Vorarlberg. Vor allem deshalb weil viele Wiesen, Weiden und Almen aufgelassen und wieder bewaldet wurden. Auch der Klimawandel führt dazu, dass sich die Waldgrenze allmählich weiter nach oben verschiebt und der Wald neue Gebiete erobert. Es gab aber auch Zeiten in denen der Wald übernutzt wurde. Zu Zeiten des intensiven Bergbaus in Hall und Schwaz wurde z.B. sehr viel Holz aus den Wäldern entnommen. Allein für das Aussieden der Salzsole in Hall wurden im Jahr 1923 etwa 120000 Bäume benötigt. Zusätzlich dazu noch jede Menge Bauholz. Mit der Nutzung hat sich aber auch die Artenzusammensetzung der Wälder verändert, so dominiert heute die Fichte vielerorts unsere Wälder. Dies wird sich mit dem Klimawandel wohl in Zukunft wieder ändern.
