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Holger Gärtner

Forschungsanstalt WSL

Eidg. Forschungsanstalt WSL
Dendroökologie
Zürcherstrasse 111
CH - 8903 Birmensdorf

Tel: +41 44 739 24 25
Fax: +41 44 739 22 15

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Artikel

Autor(en): Lukas Denzler (externer Autor)
Redaktion: WSL, Schweiz
Kommentare: Artikel hat 0 Kommentare
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Mit Jahrringen Naturgefahren auf der Spur

Die Jahrringforschung ist ein äusserst vielfältiges Forschungsgebiet. So geben Jahrringe beispielsweise auch Auskunft über frühere Naturereignisse. Wissenschafter versuchen herauszufinden, wie sich die von Lawinen, Steinschlägen und Murgängen verursachten Reaktionen im Baumholz unterscheiden lassen.

Steinschlag
Abb. 1 - Naturereignisse wie Lawinen, Steinschläge oder Murgänge hinterlassen im Holz Spuren, die noch Jahrzehnte später sichtbar sind.
Foto: Ulrich Wasem (WSL)

Mit dendrochronologischen Methoden lassen sich jahrhundertealte Holzstücke anhand der unregelmässigen Abfolge der Jahrringbreiten sehr genau datieren. Doch die Jahrringforschung bietet zahlreiche weitere Anwendungen, insbesondere bei der Erforschung von Umweltveränderungen. Seit einiger Zeit werden Baumjahrringe nun auch für die Beurteilung von Naturgefahren herangezogen: Lawinen, Steinschläge und Murgänge hinterlassen im Holz nämlich Spuren (Abb. 1). Eine genaue Datierung und Bewertung dieser Spuren würde es ermöglichen, vergangene Naturereignisse und ihre Häufigkeit an einem bestimmten Standort zu rekonstruieren.

Schwierige zeitliche Zuordnung

Bei Naturgefahren ist die Kenntnis über das zeitliche Auftreten vergangener Ereignisse wichtig, um die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Ereignisse zuverlässig abschätzen zu können. Bisher sei es jedoch nicht möglich gewesen, anhand von Holzproben und Jahrringanalysen auf die Art des mit deren Hilfe festgestellten Naturereignisses zu schliessen, sagt Ingo Heinrich vom Geographischen Institut der Universität Freiburg (derzeit GeoForschungsZentrum GFZ Potsdam). Zusammen mit Holger Gärtner von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) möchte er in einem durch den Schweizerischen Nationalfonds (SNF) geförderten Projekt die von Lawinen, Steinschlägen und Murgängen im Baumholz verursachten Reaktionen experimentell nachweisen und herausfinden, wie sich diese voneinander unterscheiden lassen. Dies wäre nützlich, weil beispielsweise Lawinen und Murgänge oft am selben Ort vorkommen.

Eine Möglichkeit der Unterscheidung bestünde darin, das Auftreten eines Ereignisses einer Jahreszeit zuzuordnen - Murgänge gleiten als Geröll- und Schlammlawinen in der Regel im Spätsommer ins Tal, während Schneelawinen ausschliesslich im Winter oder Frühjahr auftreten. Wie Gärtner erklärt, ist die Bestimmung der Jahreszeit jedoch schwierig, weil die Ereignisse entweder am Ende der Vegetationsperiode oder während der Vegetationsruhe stattfinden und die betroffenen Bäume in beiden Fällen erst im nachfolgenden Frühjahr reagieren, wenn die neue Vegetationsperiode beginnt.

Die Forscher versuchen deshalb herauszufinden, ob unterschiedliche Naturereignisse spezifische, unterscheidbare Reaktionen im Holz nach sich ziehen. Sie führten daher an vier Standorten an insgesamt 260 natürlich gewachsenen Fichten, Lärchen, Buchen und Erlen Untersuchungen durch. Den Steinschlag simulierten die Forscher mit einem Hammer. Bei Lawinen werden Bäume gebogen, daher spannte man diese im Experiment auf den Boden. Bei einem Murgang schliesslich treten verschiedene Prozesse auf. Zum einen werden die untersten Stammbereiche mit Material umschüttet. Zum anderen findet Erosion statt, so dass Wurzeln freigelegt und Bäume schräg gestellt werden. Auch diese Vorgänge simulierten die Wissenschafter.

Um später bei den entnommenen Holzproben feststellen zu können, was genau und wann im Holz geschehen ist, stachen die Forscher alle zwei Wochen mit einer Nadel in die Bäume. Damit fügten sie dem Kambium, der Schicht mit den teilungsfähigen Zellen, feine Verletzungen zu. Das Kambium reagiert auf diese Verletzungen mit der Bildung eines speziellen Gewebes, das im Holzquerschnitt sichtbar bleibt. Anhand dieser Skala lassen sich später unter dem Mikroskop sämtliche Reaktionen innerhalb des Jahrrings auf zwei Wochen genau datieren.

Verzögerte Bildung von Druckholz

Druckholzscheibe
Abb. 2 - Querschnitt einer Lärchenwurzel (Larix decidua Mill.), die eine deutliche Exzentrizität der Jahrringe als Folge einer Druckbelastung zeigt. Der Zeitpunkt des zunächst schwachen Einsetzens ist mit einem Pfeil gekennzeichnet.
Foto: Holger Gärtner (WSL)

Auf mechanische Belastungen, die beispielsweise durch die Schrägstellung des Stammes entstehen, reagieren Bäume mit der Bildung von sogenanntem Reaktionsholz. Laubhölzer bilden Zugholz, Nadelhölzer Druckholz (Abb. 2). Letzteres zeichnet sich durch stark verdickte Zellwände, runde Zellformen und Hohlräume zwischen den Zellen aus.

Wie die ersten Ergebnisse zeigen, setzt die Bildung von Druckholz bei Nadelbäumen, die im Winter oder Frühjahr einem Ereignis ausgesetzt waren, nicht gleichzeitig mit dem ersten Wachstum im Frühling ein. Vielmehr werden zuerst ganz normale Frühholzzellen gebildet, und erst nach einer gewissen Zeit beginnt die Ausprägung der speziellen Druckholzzellen. Diese Verzögerung in der Druckholzbildung kann je nach Baumart und Standortbedingungen zwischen wenigen Tagen und mehreren Wochen dauern.

Aus früheren Studien haben die Forscher hingegen Hinweise, dass bei Einwirkungen im Herbst die Bildung von Druckholz ohne Verzögerung mit dem Beginn der neuen Vegetationsperiode einsetzt. Diese These wird gegenwärtig mit weiteren Testbäumen überprüft. Trifft sie zu, so würde dieses holzanatomische Merkmal eine recht genaue jahreszeitliche Zuordnung der Naturereignisse ermöglichen. Auch in Laubhölzern sind unterschiedliche Reaktionsmuster auszumachen. Laubhölzer werden für solche dendro-geomorphologischen Fragestellungen zurzeit aber noch wenig herangezogen, weil sie einen wesentlich komplizierteren Holzaufbau als Nadelhölzer aufweisen.

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