Vorhersage der Wirkung des Klimawandels auf Wälder
Höhere Temperaturen führen zu höherem Wasserbedarf in den Wäldern und damit zu stärkerer Trockenheit (und Waldbrandgefahr) in vielen Regionen der Erde, wie auch im Mittelmeerbecken. Um die zukünftigen Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur von Wäldern und deren Auswirkungen auf wichtige Ökosystemleistungen zu verstehen, muss unbedingt geklärt werden, welche Waldarten und -gebiete für verringerte Wasserverfügbarkeit anfällig sein könnten. Das EU-finanzierte Horizont 2020-Projekt PHLOEMAP griff auf funktionale Merkmale zurück, um besser vorhersagen zu können, wo und wann aufgrund von Trockenheit wahrscheinlich dramatische Veränderungen der Leistungen des Ökosystems Wald auftreten. Funktionale Merkmale sind messbare Eigenschaften, die das Wachstum, die Reproduktion oder das Überleben von Bäumen beeinflussen können und damit wichtige Informationen zu ökologischen und demographischen Prozessen liefern. Anpassungsfähigkeit verbessert Resilienz der Bäume Die Initiative hat untersucht, wie Pflanzen ihre Struktur und Funktionsweise an das Klima anpassen und wie diese Anpassung innerhalb einer Art oder zwischen verschiedenen Arten deren Fähigkeit beeinflusst, Trockenheit auszuhalten. „Wir haben die sechs dominanten Baumarten in Katalonien im Nordosten Spaniens mit einem großen Gradienten der Wasserverfügbarkeit untersucht. Dazu haben wir Landstücke aus dem Netzwerk der spanischen Forstinventur genutzt. So konnten wir unsere detaillierten Messungen der Merkmale mit Informationen zur Walddynamik auf Bestandsebene kombinieren“, so Projektkoordinator Dr. Jordi Martínez Vilalta. Die Forscher untersuchten Struktur und Anatomie des Holzes, insbesondere die Rolle des Phloems und des Parenchymgewebes bei der Funktionsweise von Bäumen und Wäldern bei Trockenheit. Das Phloem ist das lebende Gewebe, das die löslichen organischen Bestandteile transportiert, die bei der Photosynthese in den Blättern entstehen. Das Parenchymgewebe hingegen enthält lebende dünnwandige Zellen, die aktiv an der Sekretion, Nährstoffspeicherung und anderen Vorgängen beteiligt sind. Die Wissenschaftler stellten zudem einen umfassenden Datensatz zur Variabilität von Merkmalen des Xylems und Phloems entlang der Gradienten der Wasserverfügbarkeit auf regionaler Ebene zusammen, wobei es sowohl um Variabilität innerhalb einzelner Arten als auch zwischen verschiedenen Arten ging. Das Xylem leitet Wasser und gelöste Mineralstoffe von den Wurzeln zum Rest der Pflanze und sorgt auch für physikalische Stabilität. „Wir haben unseren Schwerpunkt auf die Wasserverfügbarkeit gelegt, um besser zu verstehen wie die Arten sich an verschiedene Umgebungen anpassen und wie sie einander entlang der Umweltgradienten ersetzen“, erklärt Forscherin Dr. Elisabeth Robert. Vorhersage von Veränderungen des Waldes Aus dem Datensatz ergaben sich Zusammenhänge zwischen den Merkmalen und Reaktionen der Bäume auf Trockenheit, sodass die Forscher die beste Merkmalskombination zur Vorhersage von Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit einzelner Baumarten und zwischen verschiedenen Baumarten bestimmen konnten. Die Forscher untersuchten zudem wie die Variabilität der Merkmale von Xylem und Phloem die Leistung und die Verwundbarkeit des Waldes in verschiedenen Szenarien des Klimawandels in unterschiedlichen ökologischen Dimensionen beeinflusst. PHLOEMAP hat aufgezeigt, welche Rolle die Variabilität der funktionalen Merkmale innerhalb einzelner Pflanzenarten spielt und wie Merkmale von Geweben wie Xylem, Phloem und Blättern sich entlang der Gradienten der Wasserverfügbarkeit verändern. „Die physiologischen und strukturellen Veränderungen legen fest, welche Art eher für Änderungen der Wasserverfügbarkeit vor Ort anfällig sein wird. Da wir uns auf regional dominante Baumarten konzentriert haben, können wir jetzt vorhersagen welche Art die anfälligeren Arten ersetzen könnte“, so Dr. Martinez Vilalta. Dank des Projekts werden Wissenschaftler wesentlich besser verstehen und vorhersagen können, wie sich Wälder in Zukunft verändern. Da Waldökosysteme für die Regulierung von Energie, Kohlenstoff und Wasser von großer Bedeutung sind, kann ein stärkeres Bewusstsein für die Wirkungen des Klimawandels auf die Wälder dabei helfen, negativen Wirkungen besser durchdacht zu begegnen.
Schlüsselbegriffe
PHLOEMAP, Wald, Wasser, funktionales Merkmal, Ökosystem
