Eine aktuelle Forschung unter der Leitung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums (SBiK-F) in Frankfurt hat neue Erkenntnisse darüber geliefert, wie europäische Buchenwälder auf die Herausforderungen des Klimawandels reagieren. Durch die Kombination von Satellitendaten und innovativen genetischen Analysen konnten Wissenschaftler den Einfluss des Klimawandels auf das Laubverhalten der Rotbuche (Fagus sylvatica) genauer untersuchen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Global Change Biology“ veröffentlicht und bieten wertvolle Einblicke für die Forstwirtschaft und den Naturschutz.
Der jährliche Zyklus des Laubaustriebs und des Blattfalls, der auch als Phänologie bezeichnet wird, spielt eine entscheidende Rolle für die Gesundheit der Wälder und deren Wechselwirkungen mit dem Klima. Die Phänologie beeinflusst die Photosynthese der Bäume, was wiederum das Wachstum und den Austausch von Kohlendioxid und Wasser mit der Atmosphäre steuert. Der Klimawandel hat jedoch begonnen, diese saisonalen Muster zu verändern, was das Verständnis und die Vorhersage der Reaktionen langlebiger Baumarten zu einer großen Herausforderung macht. Professor Markus Pfenninger vom SBiK-F erklärt, dass es bislang schwierig war, zwischen den direkten Umwelteinflüssen, wie Temperatur, und den genetischen Eigenschaften der Bäume zu unterscheiden.
Das Forschungsteam entwickelte daher einen neuen Ansatz, um diese Komplexität zu bewältigen. Sie nutzten hochauflösende Satellitendaten aus den Jahren 2015 bis 2022, um den genauen Zeitpunkt des Laubaustriebs und des Laubfalls bei 46 verschiedenen Rotbuchenpopulationen in Deutschland zu überwachen. Diese Methode, die als „Phänotypisierung aus dem Weltraum“ bezeichnet wird, ermöglicht es, große Waldflächen über Jahre hinweg zu beobachten und gleichzeitig die genetische Variabilität innerhalb der Populationen zu erfassen. Pfenninger beschreibt diesen innovativen Ansatz als bahnbrechend und hebt hervor, dass er einen einzigartigen Blick auf die Funktionsweise und Anpassungsfähigkeit dieser bedeutenden Ökosysteme eröffnet.
Die Ergebnisse der Studie zeigen deutlich, dass der Zeitpunkt des Laubaustriebs in erster Linie durch Temperatur und Wasserverfügbarkeit beeinflusst wird. Die Analysen ergaben, dass sich die Vegetationsperiode der Buchen seit den 1970er Jahren um etwa acht Tage verlängert hat. Dieser Anstieg in der Frühjahrsaktivität ist fast ausschließlich auf einen früheren Laubaustrieb zurückzuführen und fand nicht schrittweise, sondern abrupt Ende der 1980er Jahre statt, als die Temperaturen in Europa dokumentiert anstiegen.
Ein besonders bemerkenswerter Aspekt der Studie ist die Feststellung, dass Buchenpopulationen genetisch an ihre jeweiligen Standorte angepasst sind. Professor Thomas Hickler, ein Mitautor der Studie, hebt hervor, dass nicht alle Buchenpopulationen gleich sind; sie sind spezifisch auf ihre lokalen Bedingungen abgestimmt. Nördliche Populationen beispielsweise zeigen eine genetische Neigung, ihre Blätter früher austreiben zu lassen, als es klimatisch erwartet werden würde. Diese Anpassung könnte helfen, die kürzere Vegetationsperiode optimal zu nutzen, was auf eine vererbbare Grundlage für ihre Phänologie hinweist.
Darüber hinaus konnten die Wissenschaftler auch die Gene identifizieren, die für diese Anpassungsmechanismen verantwortlich sind, und deren Verbindung zur inneren „circadianen Uhr“ der Bäume untersuchen, die den Laubaustrieb und den Blattabwurf steuert. Mit der Kombination aus Umwelt- und genetischen Daten sind die Forscher nun in der Lage, Vorhersagen darüber zu treffen, wie verschiedene Buchenpopulationen auf zukünftige Klimaszenarien reagieren werden.
Pfenninger beschreibt dieses präzise Vorhersagemodell als einen bedeutenden Fortschritt für die Waldbewirtschaftung und den Naturschutz. Die Ergebnisse zeigen, dass die Europäische Buche in der Lage ist, sich an veränderte Bedingungen anzupassen, sofern die genetische Vielfalt in den Wäldern erhalten bleibt und natürliche Selektionsprozesse gefördert werden. Diese Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die nachhaltige Bewirtschaftung von Wäldern in Zeiten des Klimawandels und bieten wertvolle Grundlagen für zukünftige Maßnahmen im Naturschutz.
