WaldÖkologie

Warum Bäume nachts wachsen

Bearbeitet von Mirjam Kronschnabl-Ritz

Es ist ein weit verbreiteter Irrtum, dass Bäume mehrheitlich tagsüber wachsen. Eine Studie unter Leitung der Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL in der Schweiz hat nun gezeigt, dass das Wachstum von Bäumen v. a. im Dunkeln stattfindet, weil es bei Sonnenlicht durch die trockenere Luft gehemmt wird, selbst bei feuchten Bodenverhältnissen.

Bäume wachsen nur für eine geringe Anzahl von Stunden pro Tag und dies auch nur an vergleichsweise wenigen Tagen pro Jahr. Diese Erkenntnis könnte die Art und Weise verändern, wie wir die Auswirkungen des Klimawandels auf Wälder betrachten, insbesondere für die Vorhersage der Kohlenstoffspeicherung von Bäumen.

Wasserpotenzial begrenzt Wachstum

Bäume bilden neue Zellen, indem sie die Kohlenhydrate nutzen, welche die Blätter und Nadeln im Rahmen der Photosynthese mit Hilfe des in der Luft vorhandenen Kohlendioxids produzieren. Es ist jedoch nicht primär die Verfügbarkeit von Kohlenhydraten, die das Wachstum begrenzt, sondern die Saugspannung des Wassers im Baum, das sog. Wasserpotenzial, wie dies eine kürzlich in der Zeitschrift New Phytologist veröffentlichte Studie zeigt. Das internationale Forscherteam um Roman Zweifel von der Eidg. Forschungsanstalt WSL ist zu dem überraschenden Ergebnis gekommen, dass Bäume überwiegend in der Nacht wachsen und dass dieser Trend v. a. durch die Luftfeuchtigkeit erklärt wird, die nachts höher ist als tagsüber.

Punktdendrometer an einem Stamm zur Messung von kontinuierlichen Stammradiusänderungen mit Mikrometerauflösung. Die Daten liefern Informationen zum Wachstum und zum Wasserhaushalt von Bäumen.  Foto: R. Zweifel

Baumwachstum variiert stark an einem Tag

In der weltweit ersten umfassenden Studie zum Dickenwachstum von Baumstämmen mit einer stündlichen Datenauflösung analysierten die Forschenden Daten, die bis zu acht Jahre an 170 Buchen, Fichten und anderen häufigen Baumarten an 50 Standorten in der ganzen Schweiz aufgezeichnet wurden (> 60 Mio. Datenpunkte). Die Daten zeigen, dass die Wahrscheinlichkeit des Baumwachstums über die 24 Stunden eines Tages stark variiert: Der Radius von Stämmen schrumpft und dehnt sich unter dem Einfluss von Wasserstress in einem Bereich von 1 bis 200 Mikrometer/Tag. Diese Schwankungen werden vom Wachstum von Holz- und Rindenzellen, das durchschnittlich etwa 1 bis 5 Mikrometer/Stunde beträgt, überlagert.

Luftfeuchtigkeit ist der Schlüssel zum Baumwachstum

Das Forscherteam kam zum Schluss, dass die Luftfeuchtigkeit eine Schlüsselrolle spielt, da sie das Wachstum hauptsächlich in der Nacht ermöglicht. In ihrer Studie schränkte ein hohes VPD (trockene Luft) tagsüber das Dickenwachstum stark ein, außer am frühen Morgen. „Die größte Überraschung für uns war, dass die Bäume sogar in mäßig trockenen Böden wuchsen, sofern die Luft ausreichend feucht war. Umgekehrt blieb das Wachstum sehr gering, obwohl der Boden feucht, zeitgleich die Luft aber trocken war“, erinnert sich Roman Zweifel. Sobald die Luft trockener wird, verlieren die Bäume vorübergehend mehr Wasser durch Transpiration, als sie über ihre Wurzeln aufnehmen können. Der gesamte Baum gerät unter Spannung, das Stammwasserpotenzial sinkt, und sein Wachstum stoppt, unabhängig von der Verfügbarkeit von Kohlenhydraten. „Mit anderen Worten: Bäume hören auf zu wachsen, bevor die Photosynthese gehemmt wird“, fasst er zusammen. Das könnte zum Beispiel erklären, warum Bäume in trockeneren Umgebungen zwar noch Kohlenhydrate speichern, aber kaum noch wachsen.

Neue Sicht auf Kohlenstoffdynamik von Wäldern

Diese Studie zeigt, dass Bäume nur während eines engen Zeitfensters von wenigen Stunden innerhalb der 24-Stunden eines Tages und somit nur während einer begrenzten Zeit über die gesamte Vegetationsperiode wachsen (aufsummiert ca. 15 bis 30 Tage je nach Baumart). Da Kohlenstoffgewinn (Photosynthese während des Tages) und Kohlenstoffverbrauch (Wachstum während der Nacht) zu anderen Tageszeiten stattfinden, reagieren diese zwei Prozesse auch unterschiedlich auf die dann herrschenden Witterungsbedingungen. Bisher verwendete Klima-Waldentwicklungsmodelle hingegen beruhen nur auf dem Wissen aus hauptsächlich Jahresmittelwerten des Wachstums. Sie gehen also auf die tageszeitlich unterschiedlich vorkommenden Prozesse nicht ein. Diese Erkenntnisse könnten die Art und Weise verändern, wie die Auswirkungen des Klimawandels auf Wälder zu beurteilen sind, insbesondere wenn es um langfristige Vorhersagen der Kohlenstoffspeicherung von Wäldern unter zunehmend trockeneren Bedingungen geht.

Quelle: WSL