Bäume sind für ihre Gesundheit auf Wasser und Stickstoff angewiesen, zwei essentielle Ressourcen, deren Verfügbarkeit sich durch den Klimawandel zunehmend verändert. Insbesondere die oberen Bodenschichten, die schnell austrocknen, bieten oft nicht mehr die nötigen Nährstoffe. Eine aktuelle Studie der Universität Göttingen hat nun gezeigt, wie Bäume in einem solchen Szenario auf Wasser und Stickstoff aus tieferen Erdschichten zugreifen.
Die Erkenntnisse stammen von Forschenden, die den Transport dieser lebenswichtigen Ressourcen in ausgewachsenen Bäumen untersuchten. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Plant, Cell & Environment veröffentlicht. Dabei fokussierten die Wissenschaftler auf 18 Exemplare von Douglasien und Buchen, die in zwei unterschiedlichen Waldgebieten standen: einem nährstoffreichen, lehmigen Boden in Winnefeld und einem sandigen, nährstoffarmen Boden in Unterlüß.
Um den Transport von Wasser und Stickstoff zu verfolgen, injizierten die Forschenden stabile Isotope – ²H für Wasserstoff und ¹⁵N für Stickstoff – in eine Tiefe von 60 Zentimetern im Boden. Diese Isotope sind besonders geeignet, da sie nicht zerfallen und damit nach ihrem Transport durch die Bäume nachweisbar bleiben. Mit einem speziellen Messgerät zur Erfassung des Saftflusses konnten die Forscher ermitteln, wie schnell das Wasser durch die Bäume zirkuliert.
Erste Ergebnisse zeigten, dass Wasser die Baumkronen innerhalb von vier Wochen oder sogar schneller erreichte. Im Gegensatz dazu waren die Stickstoff-Isotope erst nach einem Zeitraum von vier bis sechs Wochen nachweisbar. Diese Beobachtungen legen nahe, dass Wasser in den Baum-Leitbahnen als schneller, kontinuierlicher Fluss von den Wurzeln zu den Blättern transportiert wird. Stickstoff hingegen wird während des Transports durch verschiedene biologische Prozesse, wie die Aktivität von Mikroben und Pilzen, verzögert und nicht einfach mit dem Wasserstrom mitgeführt.
Dr. Klara Mrak, eine der Hauptautoren der Studie, erläutert: „Die schnelle Bewegung des Wassers im Baum und die verzögerte Ankunft des Stickstoffs sind bemerkenswert. Bisher wurde dieser Zusammenhang hauptsächlich in Laborstudien untersucht, nicht jedoch unter natürlichen Bedingungen in einem Wald.“ Dies ist ein wichtiger Schritt, um zu verstehen, wie Bäume mit den Herausforderungen des Klimawandels umgehen.
Ein weiterer interessanter Aspekt der Studie war die Beobachtung, dass Bäume, die in sandigen Böden wachsen, tendenziell mehr Ressourcen aus tieferliegenden Erdschichten aufnehmen als jene, die in lehmigen Böden stehen. Douglasien, die in diesen sandigen Böden wachsen, weisen eine besonders ausgeprägte Fähigkeit auf, Wasser und Stickstoff aus größeren Tiefen zu nutzen, was ihre Anpassungsfähigkeit an Trockenstress unterstreicht. Dr. Christina Hackmann, die zweite Erstautorin der Studie, fügt hinzu: „Diese Eigenschaften sind vielversprechend für die Entwicklung klimaresilienter Wälder, die angesichts der zunehmenden Dürreperioden in vielen Regionen der Welt gefordert sind.“
Die Ergebnisse dieser Forschung sind nicht nur für das Verständnis der Baumphysiologie von Bedeutung, sondern auch für das Waldmanagement und die Ökologie im Kontext des Klimawandels. Sie zeigen auf, wie wichtig es ist, die Wechselwirkungen zwischen Wasserverfügbarkeit, Nährstoffaufnahme und den Anpassungsmechanismen von Bäumen zu verstehen.
In Anbetracht der globalen Herausforderungen durch den Klimawandel und die damit verbundenen Veränderungen in den Ökosystemen gewinnen solche Erkenntnisse zunehmend an Bedeutung. Die Forschung leistet einen wertvollen Beitrag dazu, wie wir die Resilienz von Wäldern und anderen Ökosystemen stärken können, um sie besser auf die Herausforderungen der Zukunft vorzubereiten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fähigkeit von Bäumen, Wasser und Stickstoff aus tieferen Bodenschichten zu nutzen, eine Schlüsselstrategie darstellt, um unter den drängenden Bedingungen des Klimawandels zu überleben. Die Studie aus Göttingen bietet dazu wichtige Einblicke, die sowohl für die wissenschaftliche Gemeinschaft als auch für die Praxis im Waldmanagement von Bedeutung sind.
