Wie verändert der Klimawandel unsere Wälder?

Die Klima.Zukunftslabore DIVERSA und FoResLab laden am 19. September von 10 bis 14 Uhr im Rahmen der Deutschen Waldtage zu einer interaktiven Exkursion in den Göttinger Stadtwald ein. An mehreren Stationen geben Wissenschaftler*innen der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt, der Georg-August-Universität Göttingen und weiterer Partnerinstitutionen Einblicke in moderne Methoden der Waldforschung und aktuelle Forschungsprojekte. Die folgenden Beiträge zeigen, mit welchen Ansätzen die Forschenden die Auswirkungen des Klimawandels auf Wälder untersuchen und welche Erkenntnisse daraus für ihren Erhalt und ihre Anpassung gewonnen werden.

Bioakustik in der Waldforschung#

Die Bioakustik ist eine moderne Methode zur Erforschung von Tiergemeinschaften und gewinnt insbesondere in der Waldökologie zunehmend an Bedeutung. Mit automatisierten Aufnahmegeräten wird die gesamte Geräuschkulisse eines Waldes erfasst. Anhand der aufgezeichneten Rufe und Laute lassen sich Rückschlüsse auf das Vorkommen, die Aktivität und die Zusammensetzung von Tiergemeinschaften ziehen. Im Fokus der Forschung stehen dabei Vögel und Fledermäuse, die besonders sensibel auf Veränderungen der Waldstruktur reagieren.

Für die Untersuchungen werden sogenannte AudioMoth-Geräte eingesetzt – kleine, robuste akustische Rekorder, die über längere Zeiträume selbstständig Aufnahmen erstellen. Im Vergleich zu klassischen Erfassungsmethoden ermöglichen sie eine zeitlich und räumlich hochauflösende Datenerfassung. So können nicht nur Arten nachgewiesen, sondern auch Aktivitätsmuster im Tages- und Jahresverlauf untersucht werden.

Die gewonnenen Daten helfen zu verstehen, wie Störungen und Veränderungen im Wald Artengemeinschaften beeinflussen und welche Folgen dies für die biologische Vielfalt haben kann.

Nachtfalter im Wald – verborgene Vielfalt mit großer Wirkung#

Nachtfalter gehören zu den artenreichsten Insektengruppen unserer Wälder und doch bleiben sie den meisten Menschen verborgen, weil sie überwiegend nachts aktiv sind. Sie erfüllen wichtige Funktionen im Ökosystem: Sie dienen zahlreichen Tieren wie z. B. Fledermäusen und Vögeln als Nahrungsquelle, tragen zur Bestäubung von Pflanzen bei und spielen als Raupen eine zentrale Rolle im Nährstoffkreislauf. Einige Arten können unter bestimmten Bedingungen auch in Massen und somit als Schädlinge auftreten. Sie eignen sich daher besonders gut, um Veränderungen der biologischen Vielfalt im Wald zu untersuchen. Durch klimabedingte Störungen, kann sich die Zusammensetzung der Artengemeinschaften dort nämlich verschieben – mit möglichen Folgen für Bestäubung, Nahrungsnetze und die natürliche Regulation von Schädlingen.

Die Forschung beschäftigt sich daher aktuell mit der Frage, wie sich Dürre, Veränderungen der Waldstruktur und unterschiedliche Formen der Waldbewirtschaftung auf die Nachtfaltergemeinschaften auswirken.

Zur Erfassung werden Lichtfallen eingesetzt. Sie machen die überwiegend nachtaktiven Tiere sichtbar und ermöglichen einen standardisierten Vergleich der Artenvielfalt an verschiedenen Waldstandorten – auch in schwer zugänglichen Bereichen wie den Baumkronen.

Laserscanning in der Waldforschung#

Laserscanning (LiDAR) ist eine moderne Methode zur Erfassung von Waldstrukturen. Dabei werden Laserstrahlen ausgesendet und ihre Reflexionen gemessen. Aus diesen Daten entstehen hochauflösende dreidimensionale Modelle des Waldes.

Zur Erfassung der Waldstrukturen wird vor allem Mobiles Laserscanning (MLS) eingesetzt. Im Vergleich zu traditionellen Messungen ermöglicht es eine schnelle, präzise Erfassung von Waldgebieten, ohne in die Natur einzugreifen. So lassen sich wichtige Eigenschaften wie Baumhöhe, Stammdurchmesser, Holzvolumen, Biomasse oder Kohlenstoffspeicher bestimmen.

Die Methode hilft außerdem dabei, Veränderungen durch Stürme, Trockenheit oder Schädlingsbefall zu dokumentieren und verschiedene Waldtypen miteinander zu vergleichen. Die gewonnenen Daten liefern wertvolle Grundlagen, um die Entwicklung von Waldökosystemen besser zu verstehen und Strategien für eine klimaresiliente Waldbewirtschaftung zu entwickeln.

Turmstation „Eddy“ – Ein Messturm über den Baumkronen#

Mithilfe des Messturms wird der Austausch von Kohlenstoffdioxid (CO₂), Wasserdampf und Energie zwischen Wald und Atmosphäre untersucht. Dafür erfassen Messinstrumente in 44 Metern Höhe kontinuierlich Daten zu Luftbewegungen sowie CO₂- und Wasserdampfkonzentrationen.

Die verwendete Methode heißt Eddy-Kovarianz. Sie misst kleine Luftwirbel über dem Kronendach, die CO₂, Wasserdampf und Wärme transportieren. Aus den schnellen Schwankungen der Luftbewegungen und Konzentrationen lässt sich berechnen, wie viel Kohlenstoff, Wasser und Energie zwischen Wald und Atmosphäre ausgetauscht werden.

So kann bestimmt werden, ob ein Wald CO₂ aufnimmt oder abgibt und wie sich Trockenheit, Hitze oder andere Wetterbedingungen auf seine Funktion auswirken. Die Messungen liefern wichtige Erkenntnisse darüber, wie Wälder auf den Klimawandel reagieren und wie sich ihre Rolle als Kohlenstoffspeicher künftig verändern könnte.

Saftfluss – Wassertransport im Wald verstehen#

Die zunehmende Häufigkeit von Trockenperioden stellt Wälder vor große Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf den Wasserhaushalt der Bäume. Aufgrund ihrer Langlebigkeit können sie sich nur begrenzt an rasch veränderte Klimabedingungen anpassen. Deshalb wird untersucht, wie unterschiedlich aufgebaute Waldbestände – also Wälder mit verschiedenen horizontalen und vertikalen Strukturen – auf Trockenstress reagieren und welche Faktoren ihre Widerstandsfähigkeit beeinflussen.

Im Fokus stehen Prozesse, die zeigen, wie Bäume Wasser aufnehmen, transportieren und speichern. Dafür werden moderne Messmethoden direkt im Wald eingesetzt. Sogenannte Dendrometer – Maßbänder, die den Umfang des Baumes messen – sowie Saftflusssensoren erfassen, wie sich Wachstum der Bäume und Wassertransport im Tagesverlauf verändern.

Ergänzend werden Jahrringe analysiert, was Rückschlüsse auf frühere Wasserverfügbarkeiten und die Reaktion der Bäume auf Trockenphasen ermöglicht. Diese ermöglichen Rückschlüsse auf frühere Wasserverfügbarkeiten und die Reaktion der Bäume auf Trockenphasen. So entsteht ein detailliertes Bild davon, wie Buchenwälder mit Dürre umgehen und welche Waldstrukturen dabei besonders vorteilhaft sind.

Wälder im Wandel erleben – Einblicke mit 360°-Aufnahmen#

360°-Aufnahmen ermöglichen realistische Naturaufnahmen, die digital oder mit Virtual-Reality-Brillen als Rundumblick erlebt werden können. In der Wahrnehmungsforschung eröffnen sie die Möglichkeit, unterschiedliche Waldzustände unabhängig von Ort und Zeit erlebbar zu machen.

Mithilfe dieser Technologie wird untersucht, wie Menschen klimawandelbedingte Veränderungen im Wald wahrnehmen. Über einen Online-Fragebogen bewerten Teilnehmende verschiedene Waldzustände, die zusätzlich mit unterschiedlich hoher Vogelstimmendiversität kombiniert wurden. Dabei wird erfasst, wie sich Faktoren wie Artenvielfalt, Naturnähe oder persönliches Wohlbefinden auf die Wahrnehmung auswirken.

Zusammen mit weiteren Ergebnissen des Fragebogens liefert dieser Einblicke in Wissen, Naturverbundenheit und Einstellungen der Bevölkerung. Sie können dazu beitragen, Bildungs- und Kommunikationsangebote zum Thema Wald und Klimawandel gezielter zu gestalten.

Baumhydrologie und Klimawandel – Wie reagieren Wälder auf Trockenheit und Hitze?#

Trockenperioden und Hitzewellen, die durch den Klimawandel immer häufiger werden, setzen Wälder zunehmend unter Stress. Um besser zu verstehen, wie Bäume mit diesen Belastungen umgehen, wird die Wasserversorgung verschiedener Baumarten und ihre Anpassungsfähigkeit an Trocken- und Hitzestress untersucht.

Im Mittelpunkt steht die Baumhydrologie – also die Frage, wie Wasser innerhalb eines Baumes transportiert und genutzt wird. Gerät dieser Wassertransport ins Stocken, kann dies schwerwiegende Folgen für die Gesundheit der Bäume haben.

Untersucht werden verschiedene Laubbaumarten in bewirtschafteten und unbewirtschafteten Wäldern. Neben hydraulischen Eigenschaften von Ästen und Blättern kommt die Methode der Blattspektroskopie zum Einsatz. Damit lassen sich Blatteigenschaften schnell und zerstörungsfrei erfassen. Spektrale Messungen und statistische Modelle ermöglichen zudem Rückschlüsse auf chemische und funktionale Eigenschaften vieler weiterer Blätter.

Mithilfe dieser Forschungsarbeit lässt sich besser verstehen, welche Baumarten und Waldstrukturen besonders widerstandsfähig gegenüber den Folgen des Klimawandels sind.

Waldinventur – den Wald vermessen#

Wälder erfüllen zahlreiche Funktionen: Sie bieten Lebensraum für Tiere, Pflanzen und Pilze, speichern Kohlenstoff, halten Wasser zurück, filtern die Luft und liefern den nachwachsenden Rohstoff Holz. Um diese Leistungen bewerten zu können, müssen ihre Eigenschaften genau erfasst werden.

Bei Waldinventuren werden Bäume und andere Waldeigenschaften systematisch vermessen. Erfasst werden beispielsweise Baumarten, Baumhöhen, Holzvorräte oder Totholzanteile. Bundesweite Erhebungen wie die Bundeswaldinventur liefern wichtige Informationen über den Zustand und die Entwicklung der Wälder in Deutschland. Für einzelne Waldflächen sind jedoch oft detailliertere Untersuchungen notwendig, um konkrete Maßnahmen planen und bewerten zu können.

Je nach Fragestellung kommen unterschiedliche Methoden zum Einsatz – von klassischen Messgeräten wie Maßband und Höhenmesser bis hin zu modernen Schallmessverfahren. Sie ermöglichen präzise Einblicke in die Struktur von Einzelbäumen und ganzen Waldbeständen und schaffen wichtige Grundlagen für Forschung und Waldmanagement.