In nicht-tropischen Wäldern hemmen kalte Winter das Baumwachstum. Die Klimaerwärmung verlängert dort den Zeitraum, in dem Bäume durch Photosynthese Kohlenstoff aufnehmen und im Holz speichern – die sogenannte Vegetationsperiode. Potenziell könnte dies den weiteren Klimawandel abmildern, da mehr Holz gebildet und in diesem mehr Kohlenstoff gespeichert wird. Aber ist das wirklich der Fall?
Um dies herauszufinden, analysierte ein internationales Team, zu dem auch Forschende der Forschungsanstalt WSL gehörten, mehr als 50'000 Holzproben aus Nadelwäldern auf vier Kontinenten.
Abb. 1: Höhere Temperaturen führen in Mitteleuropa zu einer längeren Vegetationsperiode. Es ist deshalb anzunehmen, dass Bäume dank der längeren Photosynthesedauer in einem Jahr mehr Holz produzieren könnnen. In Gebirgsnadelwäldern ist dies in der Regel der Fall, doch in wärmeren Gebieten kann sich der Temperaturanstieg aufgrund zunehmender Trockenheit auch hemmend auf die Holzbildung auswirken. Foto: Thomas Reich (WSL)
Woche für Woche, Zelle für Zelle
«Die Zusammenstellung dieses einzigartigen Datensatzes war eine langjährige Gemeinschaftsarbeit», sagt Antoine Cabon, Waldökologe an der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL und am spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC). «Forschende aller Partnerinstitute sammelten während der gesamten Vegetationsperiode regelmässig Holzproben. Im Labor musste jede Probe aufbereitet, unter dem Mikroskop fotografiert und Zelle für Zelle analysiert werden.»
Die Forschenden untersuchten die Xylogenese – also wie sich Holzzellen (Xylemzellen) in den äussersten Baumringen bilden und entwickeln. «Indem wir die Proben unter dem Mikroskop betrachten, können wir genau erkennen, wann Bäume aktiv Holz bilden», sagt Cabon. «So konnten wir beobachten, wann dieser Prozess beginnt und endet und mit welcher Geschwindigkeit er abläuft.»
Abb. 2: Eine präparierte Probe einer Lärche (Larix decidua) unter dem Mikroskop. Links sind die Xylemzellen in Rosa zu erkennen; die rechte Seite der Probe liegt der Baumrinde am nächsten. Foto: Patrick Fonti (WSL)
20 Jahre Erforschung des Baumwachstums im Lötschental
Zu den untersuchten Standorten gehörte auch das Lötschental im Schweizer Kanton Wallis. In verschiedenen Höhenlagen dieses Tals haben WSL-Forscher in den letzten 20 Jahren während der gesamten Vegetationsperiode jede Woche Holzproben entnommen.
«Solche langfristigen und häufigen Beobachtungen sind äusserst selten und wertvoll», sagt Patrick Fonti, Dendrochronologe an der WSL, der die Langzeitbeobachtung koordiniert. «Indem wir dieselben Bäume über viele Jahre hinweg untersuchen, können wir rekonstruieren, wie die Holzbildung auf sich verändernde Umweltbedingungen reagiert.»
Abb. 3: Antoine Cabon bei der Probenentnahme im Lötschental (Kanton Wallis). Forschende der WSL untersuchen diesen Wald schon seit 20 Jahren. Foto: Marta Torres Béjar
Abb. 4: Holzproben von etwa 1,5 cm Länge werden direkt unter der Rinde aus Baumstämmen herausgeschnitten. Foto: Marta Torres Béjar
Abb. 5: Im Lötschental (Kanton Wallis) untersuchen Wissenschaftler der WSL das Wachstum der Bäume seit 20 Jahren. Foto: Patrick Fonti (WSL)
Geschwindigkeit ist wichtiger als Dauer
Insgesamt stellten die Forscherinnen und Forscher fest, dass die Geschwindigkeit, mit der Bäume neue Xylemzellen bildeten, einen stärkeren Einfluss auf die jährliche Zellproduktion hatte als die Dauer der Vegetationsperiode. Auch die Geschwindigkeit der Holzbildung variierte stark, von einer neuen Holzzelle pro Monat bis zu zwei Zellen pro Tag.
Die Temperatur wirkte sich auf unterschiedliche Weise auf die Geschwindigkeit und Dauer der Holzbildung aus. Wärmere Bedingungen verlängerten im Allgemeinen die Vegetationsperiode, doch die Geschwindigkeit der Zellproduktion stieg nicht unbegrenzt an. Oberhalb einer durchschnittlichen Jahrestemperatur von rund 6 °C verlangsamte sich die Zellproduktion, wahrscheinlich aufgrund der geringeren Wasserverfügbarkeit. Somit führte eine längere Vegetationsperiode nicht zwangsläufig zu einer höheren jährlichen Holzproduktion, wie unsere früheren Untersuchungen an Schweizer Bäumen gezeigt haben.
Diese Erkenntnis hilft zu erklären, warum sich längere Vegetationsperioden je nach Breitengrad unterschiedlich auf Wälder auswirken können. Die Studie zeigt, dass kältere, boreale Wälder im Allgemeinen von wärmeren Temperaturen profitieren, da sie länger und schneller wachsen. In wärmeren mediterranen und gemässigten Wäldern wird der potenzielle Nutzen einer längeren Vegetationsperiode jedoch oft durch die verlangsamte Zellbildung ausgeglichen – oder sogar aufgewogen.
Abb. 6: In warmen Gegenden, wie hier auf der griechischen Insel Euböa, wird der potenzielle Nutzen einer längeren Vegetationsperiode oft durch die verlangsamte Zellbildung ausgeglichen – oder sogar aufgewogen. Foto: Thomas Reich (WSL)
Die Aussichten für die Wälder der Zukunft
«Da die Temperaturen weiter steigen, könnte es sein, dass selbst boreale Wälder irgendwann langsamer Holz bilden und die Vorteile einer längeren Vegetationsperiode einbüssen», mutmasst Cabon. «Unsere Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, bei der Vorhersage, wie Wälder auf die Klimaerwärmung reagieren werden, nicht nur die Dauer der Holzbildung zu berücksichtigen, sondern auch deren Geschwindigkeit.»
Die Ergebnisse stellen die Annahme in Frage, dass längere Vegetationsperioden zwangsläufig die Kohlenstoffspeicherung in Wäldern verbessern und dadurch den Klimawandel abmildern. «Obwohl die Kohlenstoffspeicherung nicht allein von den Xylemzellen abhängt», sagt Fonti, «verringert eine langsamere Holzbildung letztlich die Fähigkeit der Wälder, als Kohlenstoffsenken zu fungieren.»
Wissenschaftliche Publikation
Cabon A. et. al. Growth rate overrides the benefit of extended growing season from boreal to semiarid conifers. Science 2026; 393(6816):1101-1106. DOI: 10.1126/science.aec8866
