Bäume brauchen Luftfeuchtigkeit in der Nacht zum Wachsen

Wer hätte gedacht, dass Bäume überwiegend nur in der Nacht wachsen? Bisher war recht wenig darüber bekannt. Diese Lücke hat nun ein Forschungsteam unter der Leitung der schweizerischen Eidgenössischen Forschungsanstalt WSL mit einer umfassenden empirischen Langzeit-Studie geschlossen. Vor allem die Luftfeuchtigkeit bestimmt die Wachstumszeiten von Bäumen.

Messdaten stündlich erfasst

Um genau ermitteln zu können, welche äußeren Faktoren das Wachstum der Bäume beeinflussen, benötigten die Wissenschaftler Messdaten in kurzer zeitlicher Abfolge. Statt nur jährlich Jahrringproben oder kleine Holzproben in (zwei-) wöchentlichen Abständen auszuwerten - bislang die Standardmethoden - wurden an den Stämmen befestigte Dendrometer verwendet. Diese haben stündlich das Dickenwachstum gemessen.

Auf diese Weise standen sieben Baumarten an 50 Standorten in der Schweiz bis zu acht Jahren unter dauernder Beobachtung: Rotbuche (Fagus sylvatica), Gemeine Esche (Fraxinus excelsior), Flaumeiche (Quercus pubescens), Traubeneiche (Quercus petraea), Gemeine Fichte (Picea abies), Waldkiefer (Pinus sylvestris) und Weißtanne (Abies alba). Von insgesamt 170 Bäumen wurden beachtliche 57 Millionen Datenpunkte erfasst. Das Ergebnis zeigte Überraschendes: Bäume wachsen hauptsächlich nachts. Vor allem nach Mitternacht. Tagsüber wachsen sie fast nicht, mit Ausnahme am frühen Morgen.

Kohlenhydrate und damit Baustoffe für das Wachstum gewinnen Bäume tagsüber durch ihre Photosynthese. Aber warum wachsen dann Bäume gerade nachts, wenn keine Sonne scheint und die Photosynthese zum Erliegen kommt? Die Antwort fanden die Forscher bei der Auswertung von zusätzlichem Datenmaterial: Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchte (Bodenwasserpotenzial). Insbesondere das aus diesen Daten berechenbare Dampfdruckdefizit (kurz: VPD; englisch: Vapour Pressure Deficit) - die Differenz zwischen der tatsächlichen Wassermenge in der Atmosphäre und der Menge, die bei einer 100-prozentigenigen Sättigung enthalten sein könnte - zeigte einen entscheidenden Einfluss auf das Baumwachstum.

Höhepunkt des Wachstums nach Mitternacht

Bäume wachsen bei hoher Luftfeuchtigkeit (niedrigem VPD) deutlich besser. Einen Höhepunkt erreichte das Wachstum daher nach Mitternacht, wenn das VPD am niedrigsten ist. Tagsüber, wenn trockenere Luft herrscht, wird das Wachstum hingegen eingestellt. Das bedeutet aber auch, dass Bäume nur ein paar Stunden pro Tag wachsen und auch nicht an jedem Tag: Je nach Baumart nur circa 15 bis 30 Tage pro Jahr.

Luftfeuchtigkeit entscheidender als Bodenfeuchte

Die Wasserverfügbarkeit im Boden ist ebenfalls ein limitierender Faktor für das Wachstum. Aber selbst feuchte Böden können nichts ausrichten, wenn die Luft zu trocken ist. "Die größte Überraschung für uns war, dass die Bäume sogar in mäßig trockenen Böden wuchsen, sofern die Luft ausreichend feucht war. Umgekehrt blieb das Wachstum sehr gering, obwohl der Boden feucht, zeitgleich die Luft aber trocken war", beschreibt Studienleiter Roman Zweifel.

Die Luftfeuchtigkeit scheint daher der alles entscheidende Einflussfaktor zu sein. Wenn auch nur indirekt. Denn der Wasserhaushalt im Baum selbst gibt den Startschuss fürs Wachstum. Tagsüber, wenn die Luft trockener wird, verlieren die Bäume vorübergehend mehr Wasser durch Transpiration, als sie über die Wurzeln aufnehmen können. Es herrscht ein Wasserdefizit während der Tageslichtstunden und das Wachstum stoppt. Nach Einbruch der Dunkelheit dauert es dann mehrere Stunden, bis sich das Wasserdefizit der Bäume ausgeglichen hat und die Wachstumsprozesse wieder anlaufen.

Die neue Studie könnte erklären, warum Bäume bei Trockenheit zwar noch Kohlenstoff speichern, aber nicht mehr wachsen.

Es zeigten sich auch artspezifische Unterschiede, mit Wachstumsspitzen zwischen 1.00 Uhr und 6.00 Uhr. Arten, die nachts früher mit dem Wachstum beginnen können, wuchsen auch insgesamt über das Jahr verteilt stärker. Demnach haben die Bäume einen Vorteil, die ihr Wasserdefizit schneller wieder ausgleichen können.

Die Studie belegt sehr anschaulich, dass die Kohlenstoffspeicherung durch die Photosynthese bei Bäumen tagsüber stattfindet, der Verbrauch der Photosyntheseprodukte aber hauptsächlich in der Nacht. Die Ergebnisse zeigen auch, dass Wachstumsprozesse empfindlicher auf trockene Luft reagieren als die Photosynthese. Denn noch bevor sich am Tag die Spaltöffnungen schließen, um Wasserverluste zu vermeiden, stellt der Baum sein Wachstum ein. "Bäume hören auf zu wachsen, bevor die Photosynthese gehemmt wird", fasst Zweifel die neuen Erkenntnisse zusammen.

Wichtige Erkenntnisse für den Waldumbau

Die Studie zeigt, wie einzelne Baumarten mit Trockenheit besser oder schlechter umgehen können. Die bislang verwendeten Klima-Waldentwicklungsmodelle sind zu ungenau, da sie lediglich auf Jahresmittelwerten des Wachstums beruhen und Tagesschwankungen nicht berücksichtigen. Mit den neuen Messverfahren lassen sich nun die Ansprüche der Baumarten an die Luftfeuchtigkeit besser einschätzen, um geeignete Arten für ein zunehmend trockeneres und wärmeres Klima gezielt auszuwählen. Die Uhr tickt jedenfalls: Schon jetzt wachsen viele heimische Bäume unter dem Einfluss der Klimaveränderungen messbar langsamer.

ILa/Pflanzenforschung.de