Baumhöhe verstärkt Sterberisiko bei intensiver Dürre

Millionen hoher Bäume durch Klimawandel besonders gefährdet

Forscher der Fakultät für Umweltwissenschaften an der Universität von Virginia haben festgestellt, dass die Waldsterblichkeit aufgrund des Klimawandels zunimmt, was zunächst nicht überrascht, aber: die größten Bäume sind möglicherweise am stärksten gefährdet und gefährden kritische ökologische, wirtschaftliche und soziale Vorteile, sagen die Autoren Atticus E. L. Stovall, Herman Shugart und Xi Yang in Ihrem in Nature Communications erschienen Artikel.

Es zeigte sich, dass die Baumhöhe der stärkste Indikator für die Sterblichkeit bei extremer Dürre ist. Große Bäume sterben doppelt so schnell wie kleine Bäume – Umweltfaktoren wie Temperatur, Wasser und Konkurrenzsituation bestimmen die Intensität des Verhältnisses von Höhe und Mortalität. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass zukünftige anhaltende Dürren zu einer weit verbreiteten Sterblichkeit der größten Bäume der Erde führen können.

Ein hoher Baum im Tropenwald auf der Insel Barro Colorado im Panamakanal starb nach einem Blitzschlag im Jahr 2018 – Foto © Science, Evan Gora – weitere Veröffentlichung unter sciencemag.org/giant-trees-are-particularly-susceptible-these-three-killers

Dürren werden sich im Laufe des nächsten Jahrhunderts wahrscheinlich weiter ausbreiten, verlängern und extrem werden. Tropische, gemäßigte und boreale Wälder erleben bereits eine historisch beispiellose Dürre, die mit einer massiven Zunahme der Baumsterblichkeit einhergeht. Schwere Dürrebedingungen erhöhen die Umgebungstemperatur stark und verringern den Niederschlag, was die Bäume in Übereinstimmung mit der Erhöhung des Dampfdruckdefizits an ihre physiologischen Grenzen bringt. Der weit verbreitete Baumsterben verändert die Ökosystemstruktur und führt zu Rückkopplungen in der Oberflächenenergiebilanz, was die Fähigkeit der Wälder, das Klima zu vermitteln, verringert und die Dürrebedingungen verschärft. Große Bäume tragen zu den bedeutendsten baumbezogenen mikroklimatologischen Vorteilen bei und verdeutlichen die Notwendigkeit, die Mortalität dieser Bäume zu begrenzen, um zukünftige Rückkopplungen zwischen Vegetation und Klima besser vorherzusagen.

Hauptmechanismen des Baumsterbens während der Dürre sind der Kohlenstoffmangel und das hydraulische Versagen – beides wird durch das Vorhandensein biotischer Substanzen (z.B. Käfer) verschlimmert. Theoretische und empirische Arbeiten deuten auf ein erhöhtes Risiko für große Bäume unter Trockenstress hin. Es wird jedoch ebenfalls eine höhere Mortalität bei kleinen Bäumen gemeldet.

Atticus E. L. Stovall, Umweltwissenschaftler an der Universität von Virginia und einer der Autoren, sagte: “Höhe ist wichtiger als jeder andere Faktor, einschließlich Niederschlag und Temperatur, für die Frage, ob ein Baum die Dürre überlebt”, sagt er. Er hat berechnet, dass für jede zehn Meter Zunahme der Höhe eines Baumes die Sterblichkeitsrate um 2,4% pro Jahr steigt. Stovall und andere Wissenschaftler glauben, dass größere Bäume teilweise anfälliger sind, weil sie Wasser über längere Strecken von den Wurzeln zu ihren Kronen ziehen müssen. Wenn die Bedingungen dazu führen, dass Wasser in den Blättern zu schnell entweicht, können sich in den Wasserleitkanälen eines Stammes Blasen bilden, die den Fluss stören. “Sobald ein Baum zu viele Blasen hat, ist er normalerweise erledigt”, sagt er. Die Dürre schwächt auch die Abwehrkräfte der Bäume gegen Borkenkäfer, die wiederum Krankheitserreger enthalten, die den Baum töten können, in einer von Stovall als “Todesspirale” bezeichneten Situation.

Aus der Einführung

Mount Darwin, südliche Sierra Nevada, USA – Foto © MtDarwinUpload.wikipedia.commmons

“Zu diesem Zweck verfolgen wir die Sterblichkeit von 1,8 Millionen Bäumen in von Nadelbäumen dominierten Wäldern über einen Zeitraum von acht Jahren während einer der schwersten und längsten Dürren im Südwesten Nordamerikas, um die Hauptursache für den Tod von Bäumen zu bestimmen. Wir kombinieren hochauflösende dreidimensionale, optische Daten aus Luftaufnahmen für mehr als 40.000 Hektar im südlichen Teil der Sierra Nevada, um einzelne Bäume zu lokalisieren und die Mortalität in der gesamten Landschaft zu beurteilen. Wir identifizierten und verfolgten die Baumsterblichkeit auf Kronenebene (88% Genauigkeit) in den hochauflösenden Luftbildern für jedes Erfassungsjahr und testeten während der höchsten Sterblichkeitsperiode (2014-2016) biologische, topografische, boden- und klimatologische Variablen als Treiber für die Mortalität. Wir stellen fest, dass die Baumhöhe der wichtigste Vorhersagefaktor für den Tod von Bäumen während der Dürre ist. Fast die Hälfte aller mehr als 30 m hohen Bäume starben während des Untersuchungszeitraums – mehr als doppelt so viele wie die unter 15 m hohen. Wir zeigen dann, wie Extreme in der Umwelt die Sterblichkeitsintensität verschärfen. Da die Umweltstressfaktoren zunehmen, stellen wir fest, dass häufigere und extreme Dürren den größten Bäumen der Erde am meisten schaden könnten.”

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