Wie wappnen sich Föhren gegen Trockenheit?

Legen junge Föhren Vorräte auf Kosten des Wachstums an, um bei Trockenheit länger überleben zu können? Diese umstrittene Hypothese widerlegt eine neue Studie der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL. Im Experiment passten sich die Bäume erstaunlich rasch an die künstliche Trockenheit an und waren im darauffolgenden Jahr dagegen gewappnet.

Für Nadelbäume könnte es mit dem Klimawandel mancherorts in der Schweiz ungemütlich werden: Fachleute erwarten, dass sie mit häufiger auftreten den Trockenperioden vermehrt absterben. Tatsächlich gingen in der Folge der Trockenjahre 2003, 2011 und 2016 im Wallis zahlreiche Föhren ein. Ein möglicher Grund könnte der Hungertod sein: Wenn die Bäume die Spaltöffnungen in den Nadeln schliessen, um den Wasserverlust zu reduzieren, können sie auch ihre „Nahrung“ Kohlendioxid (CO₂) nicht aufnehmen.

Waldbewirtschafter und Förster überlegen sich deshalb, ob sie an Trockenheit besser angepasste Ersatzbäume pflanzen sollen, zum Beispiel solche aus dem Mittelmeerraum.

Mit einem Experiment schlug ein WSL-Forscherteam um Christoph Bachofen zusammen mit Kollegen der ETH Zürich und der Universität Basel nun gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Es testete, wie zweijährige Wald- und Schwarzföhren verschiedener Herkünfte von den Alpen bis zum Mittelmeer mit langen Trockenperioden umgehen können. Die Bäume bekamen zwei Sommer lang von Juni bis September kein Wasser – ein laut Klimamodellen in Zukunft häufiger auftretendes Szenario.

Ausserdem testeten die Wissenschaftler die umstrittene Hypothese, dass Föhren aktiv Kohlenhydratvorräte auf Kosten des Wachstums anlegen, um so das Verhungern bei Trockenstress hinauszuzögern. Sie entsprang der wiederholten Beobachtung, dass Föhren bei Trockenstress mehr Kohlenhydrate in Form von Stärke speichern. Auf Wachstum zu verzichten, um gegen Trockenheit gewappnet zu sein, macht aber laut den WSL-Forschenden nur in Regionen Sinn, wo lange Trockenperioden praktisch jeden Sommer zu erwarten sind, wie im Mittelmeerraum. In gemässigten Zonen würden die jungen Pflanzen bei reduziertem Wachstum von Konkurrenten, die ihr Wachstum nicht einschränken, überwachsen.

Mit mehr CO2 besser gegen Dürre gewappnet?

Also stellten die Forschenden den trockengestressten Föhren zusätzlichen Kohlenstoff in der Luft in Form von CO₂ zur Verfügung. Falls die Bäume aktiv Stärkevorräte auf Kosten des Wachstums anlegen, müssten sie diese nun deutlich vergrössern und damit ihre Überlebenschancen während der Trockenheit erhöhen.

Doch die Föhren stockten mit dem zusätzlichen CO₂ weder ihre Stärkespeicher auf, noch hingen ihre Überlebenschancen von der Grösse des Speichers ab, berichtet das Forscherteam nun im Fachjournal „Journal of Ecology“. Auch die Föhren südlicher Herkünfte zeigten keine Vorratshaltung auf Kosten des Wachstums (trade-off) – sie schnitten sowohl bei der Speicherung als auch beim Wachstum besser ab als Föhren feuchter Regionen. „Die Schwarzföhren aus trockenen Regionen sind generell besser mit der Trockenheit umgegangen“, erklärt Thomas Wohlgemuth, Leiter der Forschungsgruppe Störungsökologie an der WSL.

„Unsere Resultate sprechen gegen die Theorie, dass Föhren aktiv Kohlenstoff speichern, um während Trockenperioden von diesen Vorräten zehren zu können“, erklären die Forschenden. Eine Anpassung der Jungbäume konnten sie dennoch feststellen: Sowohl die Föhren aus dem Süden wie aus dem Norden bildeten nach dem ersten Trockenjahr kürzere Nadeln. So reduzierten sie die Verdunstung und alle Bäume überlebten das zweite trockene Jahr. „Daraus lässt sich folgern, dass junge Föhren dank Akklimatisierung bis zu einem gewissen Grad resistent sind gegenüber einem mässigen Anstieg der Sommertrockenheit“, schreiben die Forschenden.