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Ulf Büntgen

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Dendroökologie
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Artikel

Autor(en): Reinhard Lässig, Ulf Büntgen, Paolo Cherubini
Redaktion: WSL, Schweiz
Kommentare: Artikel hat 1 Kommentar
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Der Lärchenwickler hinterlässt Spuren in den Jahrringen

Kahlfrass durch Lärchenwickler
Abb. 1 - Lärchen beim Befallshöhepunkt im Engadin.
Foto: Beat Wermelinger (WSL)
 
Raupe des Lärchenwicklers
Abb. 2 - Raupe des Lärchenwicklers (links) und abgefressenes Nadelbüschel (rechts).
Foto: Beat Wermelinger (WSL)
 
Zyklus von 1950-1990
Abb. 3 - Zyklus des Lärchenwicklers zwischen 1950 und 1990 im Oberengadin.
 
Schmaler Jahrring einer Lärche mit Lärchenwicklerbefall unter dem Mikroskop
Abb. 4 - Schmaler Jahrring einer Lärche mit Lärchenwicklerbefall unter dem Mikroskop.
Foto: Fritz Schweingruber  (WSL)
 

Alle acht bis zehn Jahre verfärben sich die Lärchen im Engadin bereits im Hochsommer (Abb. 1). Ursache dafür ist der Graue Lärchenwickler (Zeiraphera griseana), ein 2-3 cm grosser, graubrauner Schmetterling.

Der Lärchenwickler hat einen einjährigen Lebenszyklus. Die Raupen (Abb. 2) schlüpfen im Frühling und ernähren sich von den frisch ausgetriebenen Lärchennadeln. Im Zeitraum von 4-5 Jahren findet ein Anstieg der Lärchenwickler-Populationen um einen Faktor von bis zu 100'000 statt, der in eine Massenvermehrung mit Kahlfrass der Lärchen mündet. Danach brechen die Populationen wieder zusammen. Dieser Zyklus dauert 8-9 Jahre (Abb. 3).

Die erstaunliche Regelmässigkeit ist einerseits auf die Verschlechterung der Nahrungsqualität der Nadeln nach einem Kahlfrass zurückzuführen. Dies bewirkt eine höhere Absterberate bei den Raupen. Anderseits müssen die Raupen bei Mangel an Lärchennadeln auf die Arven ausweichen, wo die Mortalität ebenfalls viel höher ist. Die Lärchen treiben nach dem Kahlfrass Ende Juli wieder aus und überstehen diese periodische Entnadelung meist problemlos.

Massenvermehrungen über Jahrzehnte gespeichert

Wissenschaftler wiesen nach, dass nicht nur die Nahrungsqualität der Lärchennadeln die Vermehrung der Insektenpopulation beeinflusst, sondern auch die Witterung und die Hanglage. Diese Erkenntnis erlangten sie durch die Analyse der Jahrringe alter Lärchen.

Die Holzanalysen von Bäumen an unterschiedlichen Hanglagen zeigen, dass es meistens nicht im ganzen Engadin gleichzeitig zu einem starken Lärchenwicklerbefall kommt. Zuerst verfärben sich die Lärchen, die an wärmeren Hängen in südlichen Expositionen stehen, und erst im Folgejahr diejenigen an Nordhängen.

Dies ist sichtbar an den sehr kleinen, eng beieinander liegenden Holzzellen der Jahrringe, die der Baum nach einem intensiven Raupenfrass anlegt (Abb. 4). Diese besonders ligninhaltigen Zellen bilden eine dunkle Spätholzschicht. Im Folgejahr wird dann aufgrund der knappen Nährstoffreserven nochmals nur ein schmaler Jahrring gebildet. Ein typischer Lärchenwicklerbefall ist also in den Annalen des Baumes festgeschrieben.

Komplexe Wechselbeziehung Lärchenwickler–Lärchennadeln

Die im Lärchenholz dokumentierte Regelmässigkeit der Lärchenwickler-Massenvermehrung zeigt auch, dass sich Baum und Insekt langfristig im Gleichgewicht befinden. Sie brauchen einander vielleicht sogar, denn der Nadelfrass bewirkt, dass sich die Lärchenwälder vorübergehend aufhellen, so dass sich der Boden erwärmt und Nährstoffe für die kommenden Jahre freigesetzt werden. Und die zahlreichen Insekten hinterlassen jede Menge Kot, was einer flächigen Düngung gleich kommt.

Die Populationsentwicklung des Lärchenwicklers hängt vor allem von der Nahrungsqualität der Lärchennadeln ab. Denn nach einem vier- bis fünfjährigen Aufbau der Raupenpopulation, die zum Nadelfrass und zur Verbräunung der Lärchen führt, bricht die Population jeweils zusammen. Anschliessend bilden die Bäume etwa Ende Juli ein neues Nadelkleid, können aber keine Nährstoffreserven mehr für den Austrieb im nächsten Frühjahr anlegen.

Hinzu kommt, dass die Ersatznadeln häufig bei frühzeitigen Herbstfrösten erfrieren, so dass die Bäume auch die in den neuen Nadeln vorhandenen Nährstoffreserven verlieren. Und ohne diese Reservenährstoffe bilden die Lärchen im folgenden Jahr nur noch sehr kurze Nadeln mit geringerem Stickstoff- und hohem Rohfasergehalt. Diese Zusammensetzung ist für die aus den Eiern schlüpfenden Raupen ungeeignet; sie gehen letztlich zu Grunde.

Stört der Klimawandel die Massenvermehrung?

Seit den 1980er Jahren ist zu beobachten, dass sich die Massenvermehrungen des Lärchenwicklers im Engadin im Vergleich zu früheren Jahren deutlich abgeschwächt  haben. Dies zeigt sich auch in den Jahrringen.

Wissenschaftler haben Hinweise dafür gefunden, dass die steigenden Temperaturen die geringere Intensität der zyklischen Massenvermehrungen dieses Schmetterlings verursachen. Anhand von vielen tausend Jahrringdaten von Lärchen aus den Europäischen Alpen sowie mittels der ökologischen Modellierung von Veränderungen im Populationswachstum konnten sie zeigen, dass sich das Verbreitungsgebiet des Lärchenwicklers aufgrund des Klimawandels in höher gelegene Lärchenwälder verschoben hat. Die markantesten Einbrüche in Jahrringbreite und Spätholzdichte sind von ursprünglich rund 1600 m auf heute über 2000 m Meereshöhe angestiegen.

Wälder sind "träge" Ökosysteme, weil eine Baumgeneration in der Regel weit über hundert Jahre dauert. Die Waldgrenze steigt deshalb nicht mit der Geschwindigkeit der Klimaerwärmung in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts nach oben, sondern wesentlich langsamer. Die Lärchenwickler sind hingegen deutlich anpassungsfähiger. Sie suchen sich schnell einen höher gelegenen, kühleren Lebensraum und sind somit viel flexibler als ihre langsam wachsenden Futterquellen, die Lärchen.

Die Unterschiede im Reaktionsverhalten des sich schnell anpassenden Lärchenwicklers und des trägeren Wirtsbaums Lärche auf den Klimawandel führen vermutlich dazu, dass der Schlüpfzeitpunkt der Lärchenwicklerraupen und der Nadelaustrieb der Lärche bei höheren Temperaturen nicht mehr optimal aufeinander abgestimmt sind. Dies verursacht eine abgeschwächte Massenvermehrung des Schmetterlings und hat damit fundamentale Auswirkungen auf das Ökosystem Lärchen-Arvenwald, das sich nachweislich über mehr als tausend Jahre im Gleichgewicht befunden hat.

Literatur/Download

  • Baltensweiler, W.; Weber, UM.; Cherubini, P. (2008): Tracing the influence of larch-bud-moth insect outbreaks and weather conditions on larch tree-ring growth in Engadine (Switzerland). Oikos 117: 161-172. (PDF, 348 KB)
  • Büntgen, U.; Frank, DC.; Liebhold, A.; Johnson, D.; Carrer, M.; Urbinati, C.; Grabner, M.; Nicolussi, K.; Levanic, T.; Esper, J. (2009) Three centuries of insect outbreaks across the European Alps. New Phytologist 182: 929-941
  • Esper, J.; Büntgen, U.; Frank, DC.; Nievergelt, D.; Liebhold, A. (2007) 1200 years of regular outbreaks in alpine insects. Proceedings of the Royal Society B 274: 671-679
  • Johnson, DM.; Büntgen, U.; Frank, DC.; Kausrud, K.; Haynes, KJ.; Liebhold, AM.; Esper, J.; Stenseth, NC. (2010): Climatic warming disrupts recurrent Alpine insect outbreaks. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., PNAS doi:10.1073/pnas.1010270107

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