_ "Dilemma - Warum wir unsere Ressourcen zerstören, obwohl wir es doch besser wissen"

__ Zweite Auflage; G.Mair, Novum Verlag, 2023

Zwänge und Möglichkeiten

 

Wald der Zukunft

April 2024

Die folgenden Informationen entstammen großteils dem Buch "Wald im Klimawandel" des Bundesamtes für Umwelt, Bern (1). Es ist eine wissenschaftliche Synthese aus mehr als 40 Forschungsprojekten.
Die Alpennordseite der Schweiz unterhalb von 2000 Höhenmetern bietet eine vergleichbare Klimalage wie die bayerischen Voralpen, wobei der Niederschlag in der Schweiz höher ist.

An dieser Stelle sei daran erinnert, dass man Wald unter dreierlei Aspekten bewerten kann: Als Nutzwald (Wirtschaftsbetrieb für Holzprodukte), als Schutzwald (Hilfsmittel gegen Naturgefahren) und als Lebensraum für wilde Arten.
Bei abnehmender Lawinengefahr aber zunehmender Starkregenwahrscheinlichkeit gilt in der Schweiz auch eine gut durchwurzelte Wiese/Weide als schutzwaldanaloges Hilfsmittel.

Prognosehorizont
Welcher Prognosehorizont ist für Waldbau zweckmäßig? 80 Jahre sind eine typische Umschlagszeit (Alter zu fällender Bäume im Wirtschaftswald). Damit bietet sich das Jahr 2100, als eine Baumgeneration in der Zukunft, als Referenzziel an. Jeder heute keimende Baum muss die Klimagegebenheiten 2100 als ausgewachsenes Exemplar aushalten.

 
         Durchschnittliche Trockenheitsverhältnisse im Sommer
oben: 1981-2010, unten: 2070-2099
blau: 0-10% Wassermangel, violett: über 60% Wassermangel
weißes Rechteck (hinzugefügt): Alpennordhang
Quelle: Pluess 2016 (4); siehe auch Text und Anmerkungen (6).

Das Klima erwärmt sich in Mitteleuropa rund doppelt so schnell wie weltweit; in Deutschland sind plus zwei Grad bereits überschritten. Bei einer mittleren Schätzung des Weltklimarates (Stand 2015) wird als Szenario für die Schweiz plus 5 Grad zwischen 1980 und 2100 angesetzt (2). Dies entspricht im Gebirge einer Verschiebung der Temperaturzonen um rund 800 Höhenmeter.

Sommertrockenheit
Der Lebensraum von Bäumen hängt aber nicht nur von der Temperatur ab, sondern - häufig deutlicher - vom Wasserangebot.
Es wird prognostiziert, dass das extreme Dürrejahr 2003, das durch eine Hitzewelle 13 Mrd. US-$ Schaden angerichtet hat (3), 2060-2100 statistisch alle zwei Jahre vorkommen werde (4).

Die Karte rechts zeigt gemessene Werte für heute sowie eine Modellrechnung für 2100 (5) für die Niederschläge. Mit einem weißen Kasten ist der Alpennordrand zwischen circa 600 und 2000 Höhenmetern gekennzeichnet, als Referenz für die bayerischen Voralpen. Die Werte beziehen sich auf den Sommer (April bis August). Die Farben beschreiben keine absoluten Niederschlagszahlen, sondern den etwaigen Mangel an Wasser für die dort herrschende Vegetation. Wenn ein Baum genausoviel Wasser transpiriert wie er entsprechend der Jahreszeit und der Temperatur "möchte", ist der Trockenheitsindex 0 bis 10 % (blau in der Karte). Gelb bedeutet bereits bis zu 30 % Trockenheit.
Man kann ablesen, dass mehr als die Hälfte des nördlichen Alpenhangs unterhalb von 2000 Metern im Gegensatz zu heute von üblichen Trockenheiten bis zu rund 30 % geprägt sein wird.
Lokale Verhältnisse hängen natürlich von Gegebenheiten wie Bodenart und -tiefe (Wasserspeicherleistung), Hangneigung und -richtung sowie von den Grundwasserverhältnissen ab.

Eichen und Kiefern gelten als trockenheitsresistent. Eichenwaldstandorte in der Schweiz haben an rund 25, Kiefernwaldstandorte an rund 15 Sommertagen eine Trockenheit von > 20 %. Tannen/Buchen- und Laubmischwaldstandorte werden zu etwa 40 % ausfallen, d. h. sich in Kiefern- und Eichenwaldstandorte verwandeln. 



 

 
                     Potenzialareale von vier Baumarten heute (links) und zukünftig (rechts)
blau: gut geeignet; gelb: kaum geeignet
weißes Rechteck (hinzugefügt): Alpennordhang
Quelle: Pluess 2016 (8)

Standorteignung
Bei der angenommenen Temperaturerhöhung um fünf Grad zwischen 1980 und 2100 und bei einem üblichen Höhentemperaturgradienten von 0,6 Grad Celsius pro 100 Höhenmeter verschieben sich die Jahresdurchschnitts-Temperaturbereiche um 700 m nach oben. Bäume müssten also mit 7 m/Jahr nach oben "auswandern", real wurden aber nur 0,5-2 m/Jahr gemessen (7).

Wald, bzw. einzelne Baumarten, haben Ober- und Untergrenzen für Temperatur und Wasserversorgung, außerhalb derer sie dauerhaft nicht leben können. Dazu kommen natürlich noch weitere Faktoren wie Boden, Windverhältnisse und Konkurrenzverhalten (das eine Art ausschließen kann, obwohl sie prinzipiell an der Stelle wachsen könnte).
Die Abbildung rechts zeigt Potenzialareale, also Bereiche, die ein dauerhaftes Gedeihen einer Art ermöglichen, für vier Baumarten: Tanne, Fichte, Buche und Traubeneiche, für heute und 2100. Die Daten wurden generiert aus einer Sammlung mehrerer Klimamodelle interagierend mit mehreren biologischen Modellen.
Zur Erläuterung der Geographie: Im Nordwesten der Schweiz liegt das Schweizer Jura mit Höhen von bis zu 1600 m (auf der Karte "a) Tanne"/1981-2010" oben links als blaues Areal gut zu erkennen); südlich davon liegt das sogenannte Schweizer Mittelland mit einer Höhe von 400-600 m; das weiße Rechteck kennzeichnet die Alpennordflanke mit Höhen etwa zwischen 600 und 2000 m - vergleichbar also mit den bayerischen Voralpen, allerdings mit etwas mehr Niederschlag; südlich davon liegt der Alpenhauptkamm und die Alpensüdflanke.
Man kann ablesen, mit Hauptbezug auf die Alpennordseite (weiße Rechtecke): Die Tanne wandert nach oben, ist im markierten Bereich jedoch schwächer vertreten als die Fichte. Beide Nadelbäume verschwinden aus dem Mittelland (400-600 m). Bekannt ist als Einzeleinfluss für die Fichte die Borkenkäferproblematik. dieser Käfer ist stets vorhanden, besiedelt aber schadbringend trockenheits- oder sturmwurfgeschädigte Fichten, um sich bei genügend Futterbäumen gegebenfalls explosionsartig auszubreiten. Zusätzlich kann er bei höheren Temperaturen statt einer zwei oder gar drei Generationen pro Jahr hervorbringen.
Ein ähnliches Verbreitungsmuster gilt für die Buche, die sich bis auf rund 2000 m ausdehnt. (Kommentar: Im Mangfallgebirge sind Buchen heute bis mindestens 1300 m stark vertreten).  Auch sie verschwindet aus dem Mittelland. Die Traubeneiche, ein trockenheitsresistenter und wärmeliebender Baum, heute vertreten im Tiefland (siehe Karte "d) 1981-2010") erreicht Höhen bis zu über 1000 m. 

Für das Waldmanagement sind wahrscheinlich die drohenden Verluste unten drängender als die potenziell neuen Ausbreitungsgebiete oben. Auch wenn Baumarten in prinzipiell ungeeignet gewordenen Temperatur-Trockenheitsarealen nicht sofort ausfallen, sondern schleichend im Verlauf von wahrscheinlich mehreren Dekaden, ist eindeutig, dass die natürliche Sukzession zu langsam ist, um erheblichen Waldverlust zu vermeiden.

 
   Höhenverbreitung häufiger Baumarten in der Schweiz                Typische Schweizer Waldbestände mit Höhenstufe
Quelle: Pluess 2016 (7)                                                                            Standortregion Alpennordseite
                                                                                    Quelle: ETH Zürich (9)

Baumauswahl
Die Tabelle rechts, linke Seite, zeigt die Höhenverbreitung häufiger Baumarten in der Schweiz. Rechts wurden einige reale Beispiele aus den verschiedenen Höhenlagen der nördlichen Randalpen ergänzt.
Aus einer Liste der in der Schweiz bestehenden Arten (10) können noch ergänzt werden:

  • Feldahorn (Acer campestre)
  • Spitzahorn (Acer platanoides) - heute nordalpin bis 1000 m (11)
  • Hasel (Corylus avellana)
  • Hainbuche (Carpinus betulus)
  • Edelkastanie (Castanea sativa) - heute bis 1000 m, trockenresistent (11)
  • Arve/Zirbelkiefer (Pinus cembra)
  • Flaumeiche (Quercus pubescens)
  • Mehlbeere (Sorbus aria) - heute bis 1600 m, konkurrenzschwach (11), trockenresistent (39)
  • Eibe (Taxus baccata)
  • Winterlinde (Tilia cordata) - in Nordalpen heute bis 1360 m (11)
  • Sommerlinde Tilia platyphyllos)

Zu dieser wohl nahezu vollständigen Liste von einheimischen Baumarten, auf die prinzipiell zurückgegriffen werden kann, kommen alternativ noch Neophyten (13).
Eine Untersuchung zur Eignung wurde für 19 Spezies nach 11 Kriterien durchgeführt (14). Zu diesen gehören Wachstum und Holzwert, Hitze- und Trockenresistenz, Existenz kritischer Schädlinge, Biotopqualität und Einfluss auf vorhandene Biotope, Invasivität.
Drei Arten wurden empfohlen:

  • Douglasie (Pseudotsuga menziesii); diese macht bereits 0,3 % des Schweizer Waldbestandes aus
  • Große Küstentanne (Abies grandis)
  • Orientbuche ('Fagus orientalis)

Zur Referenz, das FFH-Gebiet Mangfallgebirge besteht in seiner Waldfläche zu 85 % aus dem so genannten Lebensraumsubtyp 9131 - "Bergmischwälder basenreicher Standorte im weiten Sinne", der sich vom Tal (700 m) bis zu etwa 1450 m erstreckt, also unter- und obermontan (15).
Die Hauptbaumarten sind Buche / Tanne / Fichte, mit einer Zunahme der Fichte in höheren Lagen. Dazu kommen Begleitbaumarten wie Esche, Bergahorn, Bergulme und Eibe sowie bei Auflichtung durch Hangneigung oder Höhe noch kleinere Bäume (2. Ordnung) wie Mehlbeere und Vogelbeere.
Diese Artenliste ist gut vergleichbar mit den oben dargestellten Schweizer Waldbeständen.

Bei der Auswahl sind neben Trockenheits- und Hitzeresistenz noch viele weitere Parameter zu beachten. Auf welchem Boden gedeihen die Arten am besten? Wie ist die Konkurrenzsituation bezüglich Licht und Schatten? Einige Arten vejüngen sich im Schatten (z. B. Tannen), andere tun dies weniger gut (z. B. Buchen, siehe Abbildungen unten). Wie konkurrieren die Arten untereinander? So sind bei gleicher lokaler physiologischer Eignung Eichen gegenüber Buchen ohne menschliche Unterstützung nicht konkurrenzfähig, da letztere im Jugendstadium schneller wachsen. Wie ist die Stabilität gegenüber Schädlingsbefall und Prädatoren (Nagetiere, Huftiere)? Wie ist die Wind- und Schneefestigkeit? Forschungen hierzu sind noch in vollem Gang.

   
                  Lichter Buchenwald mit Sukzession verschiedener Stadien
beide Bilder:  Südhang der Bodenschneid, Tegenseer Tal; Mair 2024 (April)
      Buchenwald mit im Sommer geschlossenem Kronendach ohne Sukzession


Management
Nichtstun ist die schlechteste Alternative, sowohl aus waldwirtschaftlicher Sicht als auch für die Erhaltung von Schutzwald und für den Naturschutz (sofern man hierunter Artenschutz versteht) (16).

Es wird die Beachtung von fünf Prinzipien empfohlen (17):

  1. Erhöhung der lokalen Baumartenvielfalt. Für die Schweiz gelten aktuell Werte zwischen 2,5 und 4,5 Arten pro Referenzfläche für Bäume mittlerer Wuchshöhe und für die Oberschicht.
    Für Schutzwald an trockenheitslimitierten Standorten werden die Mehlbeere sowie ergänzende Pflanzungen von Baumarten wie Eiche, Ahorn, Kiefer aus Mittel- und Südeuropa sowie die Douglasie genannt (12). Für den Schutz gegen Starkregen ist die Buche gegenüber einem Tannen-/Fichtenwald im Vorteil, da die Wurzelverteilung zu einer erhöhten Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens von 8 mm führt (12). Die Sturmresistenz nimmt in der Reihenfolge Buche/Eiche > Kiefer/Lärche > Tanne/Douglasie > Fichte ab (18).  
  2. Erhöhung der Strukturvielfalt. Damit ist die Vielfalt an unterschiedlichen Baumhöhen auf derselben Fläche gemeint. Das Gegenteil wären Kohorten ausschließlich gleichalter Bäume. Die Strukturvielfalt wird durch die Art der Waldbewirtschaftung bewirkt (19). So wachsen beim "Plenterhieb", bei dem jeweils nur einzelne schlagreife Bäume entnommen werden und das Kronendach deshalb dicht bleibt, nur Schattenbaumarten (wie etwa die Weißtanne) nach. Beim "Saumhieb" (Fällung des Waldrandes in einer Breite von maximal einer Altbaumhöhe) und beim "Femelhieb" (Erzeugung einer ausgedünnten kleinen Lichtung, die über die Jahre langsam erweitert wird) entstehen hingegen mehr oder weniger besonnte Flächen, und die sogenannte Vorabverjüngung begünstigt verschiedenste Arten (darunter Eiche, Kiefer, Birke und Lärche als sogenannte Lichtbaumarten).
  3. Erhöhung der genetischen Vielfalt. Dies kann durch Aussaat oder Pflanzung von Saatgut aus klimatisch trockeneren/heißeren Regionen geschehen, oder durch lokale "Zucht" mit Hilfe der Auswahl und des Erhalts (über das gängige Schlagalter hinaus) von resistent erscheinenden Einzelbäumen, sogenannten Z-Bäumen (Z wie Zukunft), um diesen überdurchschnittlichen Samenwurf zu ermöglichen. Einsatz von Neophyten fällt auch unter diese Kategorie.
  4. Erhöhung der Störungsresistenz der Einzelbäume. So bewirkt etwa eine gleichmäßige Waldausdünnung einen geringeren Wasserverbrauch pro Fläche und kann so helfen, Dürren besser zu überstehen. Sehr dicht stehende Bäume neigen dazu, mehr nach oben zu wachsen; damit haben ihre Stämme ein höheres Längen-zu-Dicken-Verhältnis, was sie sturmempfindlicher macht. Maßnahmen hierzu haben allerdings nur aufschiebende Wirkung.
  5. Reduktion der Umtriebszeiten. Dahinter steht der Gedanke, dass Sturmausfälle somit verringert werden - gut für die Wirtschaftlichkeit und für die Stabilität des Waldes. Außerdem können so etwa Fichtenmonoplantagen früher auf andere Arten umgebaut werden.

Nicht genannt ist hier die ökologische Bedeutung von Altholz und Totholz. Aus Naturschutzgesichtspunkten sollte also der auch heute gültige Grundsatz hinzugefügt werden, eine gewisse Zahl an Altbäumen (Biotopbäume) pro Hektar wirtschaftlich ungenutzt bis zum natürlichen Tod und darüber hinaus vor Ort stehen bzw. liegen zu lassen.


Fazit für das FFH/SPA-Gebiet Mangfallgebirge
Wenn das Ziel besteht, die Waldfläche weitgehend zu erhalten, sind innerhalb der nächsten Baumgeneration - 80 Jahre bis 2100 - aktive Maßnahmen zu ergreifen. Für den fachlichen Laien scheint die Fichte an tieferen und trockeneren Standorten am gefährdetsten, wie in Deutschland generell schon zu beobachten ist. Die Weißtanne ist sicherlich nicht das alleinige Allheilmittel, sondern nur einer von zahlreichen möglichen Bausteinen. Der Konflikt Wald-Wild sollte nicht mit religiösem Eifer ausgetragen werden, sondern behutsam und unter Bewertung lokaler Gegebenheiten, mit Abwägung von Vor- und Nachteilen, insbesondere auch unter Berücksichtigung des Artenschutzes geschützter und gefährdeter Tierarten. 

 

Quellen und Anmerkungen
(1)  A. Pluess et. al. Redaktion; Bundesamt für Umwelt BAFU, Bern, Hrsg., "Wald im Klimawandel - Grundlagen für Adaptationsstrategien" (Bern: Haupt-Verlag, 2016)
(2) wie (1),  Einleitung
(3) Schätzung der Münchner Rückversicherungsgesellschaft, Wikipedia "Hitzewelle in Europa 2003", abgerufen 10.4.24
(4) wie (1), Kapitel 2.2. Wasserhaushalt von Wäldern bei zunehmender Trockenheit
(5) Vereinfachend wird für den Zeitraum 1980-2010 "2000" oder auch "heute" geschrieben, für den Zeitraum 2070-2100 "2100".

(6) "Trockenheit" ist definiert als das Verhältnis von aktueller Evapotranspiration zu potenzieller Evapotranspiration  (ETa/ETp) auf Monatsbasis. Evapotranspiration ist die Summe aus Verdunstung (aus dem Boden) und Wasserabgabe (Transpiration) der Pflanzen.
"Sommer" ist definiert als April bis August.
(7) wie (1), Kapitel 3.3. Verjüngung von Buche und Fichte im Klimawandel
als Höhenuntergrenze sind stets 400 m angegeben (tiefste Lage nahezu der gesamten Schweiz)
(8) wie (1), Kapitel 3.7. Baumartenverbreitung und Standorteignung
(9) ETH Zürich, Professur für Waldökologie; dort: Forschung / Bestandes- und Landschaftsdynamik / Typische CH-Waldbestände im Klimawandel / Standortsregion und Höhenstufe. Abgerufen 12.4.24. Es wurden Beispiele aus den "nördlichen Randalpen" gewählt. 
(10) wie (9), dort: Typische CH-Waldbestände im Klimawandel / Erläuterungen
(11) Wikipedia, abgerufen 13.4.24
(12) wie (1), Kapitel 4.1. Auswirkungen des Klimawandels auf Schutzwald und Naturgefahren
(13) Neophyten (griechisch: neue Pflanzen) sind nach der gängigsten Definition Pflanzenspezies, die erst nach der Fahrt des Kolumbus nach Amerika (1492) nach Europa kamen.
(14) wie (1), Kapitel 5.3. Potenzial von Gastbaumarten bei der Anpassung an den Klimawandel
(15) Managementplan Teil II - Fachgrundlagen für das FFH-Gebiet "Mangfallgebirge", Entwurf, Bayerische Forstverwaltung, 2023
(16) Naturschutzziele können unterschiedlich (und teilweise gegensätzlich) formuliert werden. a) Erhalt und Verbesserung artenreicher Strukturen im heutigen Zustand, z. B. von Mooren, Gewässern oder Magerwiesen; b) Erhalt von Lebensräumen schützenswerter Arten, z. B. für die Rauhfußhühner oder den Steinadler im Mangfallgebirge; c) Prozessschutz, d. h. minimale Eingriffe durch den Menschen, z. B. praktiziert im Naturpark Bayerischer Wald. Nur (a) und (b) erfordern Eingriffe in Folge des Klimawandels. 
(17) wie (1), Kapitel 5.1. Waldbauliche Strategien im Klimawandel
(18) wie (40), Kapitel 4.2. Abiotische Störungen - Windstörungen
(19) Th. Wohlgemuth et al., Hrsg., "Störungsökologie" (Bern: Haupt-Verlag, 2019). Kapitel 6.1. Anthropogene Störungen - Waldnutzungen



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