Zeitschrift Der deutsche Wald Was ist eigentlich aus dem "Waldsterben" geworden? Neuartige Waldschäden:
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Ausmaß und mögliche Ursachen Von Ernst E. Hildebrand Prof. Dr. Ernst E. Hildebrand ist Direktor des Instituts für Bodenkunde und Waldernährungslehre an der Universität Freiburg i. Br. Das Thema "Waldsterben" ist nahezu vollständig aus den Medien verschwunden. War es ein falscher Alarm? Schließlich wachsen unsere Wälder so schnell wie noch nie, seit Menschen das Waldwachstum messen. Schäden können zwar in Einzelfällen wahrgenommen werden, zu großflächigem Waldsterben ist es bislang jedoch nicht gekommen. Offensichtlich wurde die Anpassungsfähigkeit von Bäumen an die durch Luftverunreinigungen verursachte Änderung des "chemischen Klimas" unterschätzt. Es ist jedoch nicht bekannt, wie lange und mit welcher Intensität solche Anpassungsreaktionen ein Durchschlagen von Stressfaktoren auf das Waldwachstum verhindern können. Daher ist die Ursachenforschung zur Wirkung von Luftverunreinigungen auf Waldökosysteme nach wie vor dringlich geboten. Red. Schäden waren und sind auch heute noch unübersehbar Seit Beginn der 80er-Jahre wurden in Mitteleuropa flächenhafte Waldschäden wahrgenommen. Sie äußerten sich zuerst bei der Tanne ("Tannensterben"), später auch bei Fichte und Laubbäumen. Die Schäden zeigten sich in Nadel- bzw. Blattverlusten und -verfärbungen sowie in Verzweigungsanomalien. Zu den Ursachen der neuartigen Waldschäden wurden von Wissenschaftlern zahlreiche Hypothesen aufgestellt und geprüft. Da Wälder jedoch "komplexe Systeme" sind, kann man niemals "alles" über sie wissen. Daraus folgt, dass man Hypothesen über Kausalketten in Wäldern prinzipiell nicht "beweisen" kann. Man kann sie nur indirekt dadurch prüfen, dass man versucht, die Hypothesen durch Beobachtungen oder Messungen zu widerlegen (ULRICH, 1993). Das muss man nicht unbedingt selbst tun (wer widerlegt schon gerne seine eigene Hypothese!), sondern man überlässt es wissenschaftlichen Kolleginnen und Kollegen, die versuchen, durch Falsifizierung veröffentlichter Hypothesen Aufmerksamkeit und Anerkennung zu gewinnen. Gelingt die Widerlegung nicht, gewinnt die These allmählich den Status einer allgemein akzeptierten Theorie.
Die wichtigsten Hypothesen über die Ursachen Die wichtigsten Hypothesen zu den Ursachen der neuartigen Waldschäden sind:
Neben diesen Hypothesen, die sich über längere Zeit auf dem wissenschaftlichen Markt halten konnten, gab es auch noch eine ganze Reihe von mehr oder weniger kurzlebigen "Außenseiter-Hypothesen", wie z. B. die Radioaktivitätshypothese, die Mikrowellenhypothese etc., die jedoch alle als widerlegt gelten können. Aus der Tatsache, dass bis heute trotz hohen Forschungsaufwandes diejenigen Thesen, welche die drastischen Umweltveränderungen der letzten Jahrzehnte als Ursachen einbeziehen, nicht widerlegt werden konnten, wird zumeist der Schluss gezogen, dass die neuartigen Waldschäden eine Komplexkrankheit mit lokal unterschiedlicher Beteiligung luftgetragener Schadstoffe darstellen.
Wälder wachsen zur Zeit schneller als zu erwarten wäre In der zweiten Hälfte der 80er-Jahre, als die Waldschäden auch für Laien sichtbar waren und allgemein Betroffenheit und Besorgnis auslösten, wurden von Wissenschaftlern teilweise sehr düstere Prognosen für die Zukunft unserer Wälder abgegeben. Vor allem die Vertreter der Versauerungshypothese sagten eine weitgehende Auflösung der Waldbestände mitteleuropäischer Mittelgebirge voraus. Waldökosysteme sollten in absehbarer Zukunft von Säuresteppen abgelöst werden. Dieses Szenario ist jedoch nur punktuell in Gebieten mit extrem hohen Schadstoffbelastungen eingetreten (z.B. Luv-Lagen im Erzgebirge), ein flächenhaftes Absterben der Wälder fand bislang nicht statt. Im Gegenteil: Seit Mitte der 80er-Jahre mehren sich die Befunde, dass das Wachstum unserer Wälder z.T. weit über die Erfahrungswerte angestiegen ist, die Forstleute in den zurückliegenden Jahrzehnten durch Messung und Beobachtung in sog. "Ertragstafeln" niedergelegt hatten. Diese Diskrepanz zwischen prognostizierter Entwicklung und tatsächlichem Verlauf der Waldschäden hat dazu geführt, dass die Hypothesen, aufgrund derer die negativen Prognosen abgegeben wurden - hauptsächlich die Versauerungs- und die Stickstoffsättigungshypothese - generell in Misskredit gerieten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die ökochemischen Prozessabläufe, die von diesen Hypothesen vorhergesagt wurden, sich als weitgehend zutreffend erwiesen haben. Unterschätzt wurde dagegen offensichtlich die Anpassungsfähigkeit der Bäume bzw. der Wälder. Möglicherweise haben Waldökosysteme in ihrer Evolution auch Anpassungsmechanismen gegenüber Säurebelastung entwickeln müssen, die in den Absterbe-Szenarios nicht berücksichtigt wurden. Man muss in der Erdgeschichte nicht sehr weit zurückgehen, um auf solche denkbaren, großräumigen Emissionen von Säuren zu stoßen: So könnte es z.B. im Zuge des tertiären Vulkanismus, dem wir u.a. den Kaiserstuhl und die Hegau-Vulkane verdanken, zu großräumigen SO2 -Exhalationen gekommen sein. SO2 ist die Vorläufersubstanz der starken Schwefelsäure. Ökosystemare Prozesse wurden durch Luftschadstoffe dramatisch verändert Wir stehen also vor der Tatsache, dass unsere Wälder einerseits so schnell wachsen wie noch nie, seit Förster das Waldwachstum beobachten, dass jedoch andererseits die Befrachtung der Luft mit Schadstoffen zu messbaren drastischen Veränderungen in Waldökosystemen geführt haben, die man knapp durch zwei Feststellungen charakterisieren kann:
Die im Thema dieses Beitrages aufgeworfene Frage: - Sind die neuartigen Waldschäden Legende oder Realität? - ist also nicht trivial zu beantworten. Die Antwort hängt davon ab, was wir als Maßstab für "Gesundheit" oder "Krankheit" ansehen. Haben wir ein "Modell" für einen ungeschädigten Wald? Das Dilemma zwischen Funktionenmodell und Ressourcenmodell
zur Entscheidung der Frage, ob Lebewesen oder Lebensgemeinschaften
wie Wälder intakt oder beschädigt (bzw. gesund
oder krank) sind, sei an einem Beispiel aus der Humanmedizin
verdeutlicht: Ein sich gesund fühlender Mensch, bei
dem die Ressource "Lebensenergie" Gesundheit signalisiert,
erfährt beim Arzt, dass ein zu hoher Blutdruck vorliegt.
D.h., das medizinisch allgemein anerkannte Funktionenmodell
des menschlichen Körpers weist einen Systemdefekt Bereich
des Blutkreislaufes auf. Es gibt also in diesem Fall hinsichtlich
"Gesundheit" und "Krankheit" verschiedene Wahrnehmungen,
weil unterschiedliche Modelle der Normalität unterlegt
wurden. Im ersten Fall wird die Normalität an der gebildeten
Ressource gemessen. D.h., wenn Ressource (Lebensenergie
im Beispiel aus der Medizin, Holzzuwachs im Falle von Wäldern)
den Erwartungen entspricht oder diese gar übertrifft,
wird dem jeweiligen System Gesundheit, Normalität oder
Schadensfreiheit attestiert. Im zweiten Fall wird das System
mit einem anerkannten Norm-Eichsystem verglichen, wobei
Abweichungen die Diagnose Krankheit, Schaden oder Destabilisierung
bedingen. Doch "Kurzschlusslösungen" funktionieren nur unter bestimmten Bedingungen Waldböden sind Regler und Speicher Wasser und Nährelemente. Vergleichbar einem Sparbuch sorgt ein Vorrat an verfügbaren Nährelementen dafür, dass Nährelementaufnahme auch in Phasen höheren Bedarfes gewährleistet ist. Aus der bundesweit durchgeführten Bodenzustandserfassung im Wald (BZE) geht hervor, dass Waldböden Mitteleuropas bestimmte Nährelemente diese Speicherfunktion weitgehend verloren haben. Dies gilt vor allem für Magnesium. In Abb. 3 ist der Magnesiumvorrat bis 60 cm Bodentiefe (meist untere Grenze der intensiveren Durchwurzelung) im 8 x 8-km-Raster dargestellt. Zur Beurteilung dieses Wertes können wir die in der Biomasse gebundene Magnesium-Menge betrachten, sie liegt in einem mittelwüchsigen Fichten-Baumholz bei ca. 50 kg/ha. Man sieht, dass in weiten Teilen der Waldfläche der pflanzenverfügbare Magnesium-Vorrat im Boden geringer ist als der in der Bio-masse enthaltene Magnesium-Vorrat. Ähnlich einem Sparbuch, auf dem nicht mehr Geld vorhanden ist als man üblicherweise im Geldbeutel mitführt, geht von einem so geringen Vorrat an verfügbarem Magnesium kaum stabilisierende Wirkung aus. Damit wird auch verständlich, dass die neuartigen Waldschäden häufig von Magnesium-Mangel mit dem typischen Symptom der Vergilbung älterer Nadeln begleitet waren. Solche geringen Mg-Vorräte sind keineswegs auf Waldböden Baden-Württembergs beschränkt, sie kommen auf großer Fläche bundesweit vor (Deutscher Waldbodenbericht, 1996). Inzwischen sind die Nadeln wieder weitgehend grün, was also ist geschehen? Die von den Bäumen offensichtlich realisierte "Notfalllösung" ist aus Abb. 4 ersichtlich: In der organischen Auflage steckt der größte Teil des verfügbaren Magnesiums, d.h. der Magnesium-Kreislauf ist "kurzgeschlossen". Das mit der Streu dem Boden zurückgeführte Magnesium wird also nicht mehr in den Mineralboden eingeschleust, sondern direkt aus der intensiv durchwurzelten Auflage wieder aufgenommen. Diese aus dem Nährelementkreislauf in tropischen Regenwäldern bekannte - Notfalllösung ist so lange erfolgreich, wie genügend Feuchte in der Auflage vorhanden ist, so dass der Magnesium-Fluss über Wasserbrücken in die Wurzeln gelangen kann, um den Magnesium-Bedarf der Bäume zu decken. Das Funktionenmodell des Magnesium-Kreislaufes sagt jedoch voraus, dass es in Trockenperioden zu Magnesium-Mangel kommen muss, da in der zuerst austrocknenden organischen Auflage nur sehr wenig gelöstes Magnesium aufgenommen werden kann und im feuchteren Mineralboden kaum verfügbares Magnesium vorhanden ist. Genau diese Vorhersage trifft zu, wenn man großräumige Magnesium-Mangelareale mit den Niederschlagssummen in der Vegetationsperiode vergleicht. Alarmzeichen Aus der Tatsache, dass Wälder sich in ihrer Evolution an ein knappes Stickstoffangebot anpassen mussten, folgt, dass freier, pflanzenaufnehmbarer Stickstoff kaum im Bodenwasser von Waldböden auftritt. Wir dürfen also erwarten, dass Wasser aus bewaldeten Einzugsgebieten frei oder extrem arm an Nitrat ist. U.a. deshalb haben die Menschen schon immer das "gesunde Waldwasser" geschätzt. Wie Abb. 2 zeigt, trifft dies für die Waldbestände Deutschlands nicht mehr generell zu. Je höher der Stickstoffeintrag in Wälder ist, um so höher kann der Stickstoffaustrag mit dem Bodenwasser sein. Wenn der Stickstoffaustrag in die Nähe des -eintrages gelangt, spricht man von einem sättigungsnahen Stickstoff-Status. Das Funktionenmodell des Stickstoffkreislaufes in Wäldern zeigt also eine drastische Störung an, da Stickstoffsättigung oder sättigungsnahe Zustände in unbelasteten Waldökosystemen kaum vorkommen dürften.
Es gibt möglicherweise Schäden,die durch Forstwirtschaft selbst verursacht werden Die Deposition von Säure und Stickstoff in Wäldern sind externe Belastungen, d.h. sie werden von der Menschheit insgesamt verursacht. Daneben gibt es auch intern - d.h. durch die Forstwirtschaft selbst - verursachte Schadpotenziale, wie z.B. die Verdichtung und Strukturzerstörung in Böden im Zuge von Waldpflege und Holzernte (HILDEBRAND et al. 2000). Dieser Schaden wird häufig unterschätzt, weil die natürliche Regeneration von verdichteten Waldböden so langsam (Jahrzehnte) abläuft, dass die Schäden weitgehend kumuliert werden. In intensiv bewirtschafteten Wäldern kann man häufig davon ausgehen, dass überall dort, wo es aufgrund der Baumabstände möglich ist, Befahrung stattgefunden hat. In älteren und neueren Untersuchungen konnte immer wieder gezeigt werden, dass die Feinwurzeldichte unter Fahrspuren deutlich verringert ist (vgl. Abb. 5). Obwohl der Zusammenhang zwischen neuartigen Waldschäden und Bodenverformung noch nicht systematisch untersucht wurde, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Reduzierung des Wurzelraumes durch die zahllosen Fahrlinien in unseren Waldbeständen generell destabilisierend wirkt.
Schlussfolgerung:großflächige Waldschäden sind Realität Ähnlich wie bei Organismen gibt es bei Wäldern aussagekräftige Indikatoren, die Auskunft über den Systemzustand geben. Die im Thema dieses Beitrages gestellte Frage, ob die neuartigen Waldschäden Legende oder Realität waren und sind, lässt sich bei kritischer Würdigung solcher Indikatoren wie folgt beantworten: Menge und Verteilung des pflanzenverfügbaren Magnesiums im durchwurzelten Boden und die mit dem Sickerwasser ausgetragenen Stickstoffmengen signalisieren auf großer Fläche Abweichungen vom Eichzustand der Normalität. D.h. entgegen unserer Vorstellung wird die Magnesiumernährung kaum vom Mineralboden stabilisiert und entgegen unserer berechtigten Erwartung entlassen Wälder z.T. große Mengen an Nitrat ins Grundwasser. Betrachten wir diese und weitere Indikatoren, so müssen wir zweifelsfrei feststellen: Waldschäden sind Realität. Die Tatsache, dass die durch Versauerungs- und Stickstoffanreicherungs-Indikatoren offenbarten Systemdefekte noch nicht auf den Holzzuwachs durchgeschlagen haben, liegt daran, dass das Wachstum der Bäume eine durch Notfallmaßnahmen "gepufferte" Vitalfunktion ist. Etwas überspitzt ausgedrückt heißt das: Bäume müssen wachsen oder sie sterben ab. Wenn wir also die Waldschäden großflächig am Zuwachs erkennen können, dürfte es für Maßnahmen zur Gesundung des Ökosystems "Wald" bereits zu spät sein. Literaturhinweise ANONYMUS (1996): Deutscher Waldbodenbericht. Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten Bd. 1 und Bd. 2, BMELF, 141 S. BUBERL, H.G. v.WILPERT, K. TREFZ-MALCHER, G. HILDE-BRAND, E. E. (1994): Der chemische Zustand von Waldböden in Baden-Württemberg. Ergebnisse der Bodenzustandserfassung im Wald 1989-92 (BZE). Mitt. der Forstl. Vers. u. Forschungsanst. Baden-Württemberg. 182, 99 S. GUNDERSEN, P., CALLESEN, I., u. DE VRIES, W. (1998): Nitrate leaching in forest soils related to forest floor C/N ratios. Environmental Poll., 403-407. HEISNER, U. (1997): Vergleich aktueller Aziditätsparameter südwestdeutscher Waldböden mit historischen Messungen von 1927. Diplomarbeit Forstwiss. Fak. Uni Freiburg, 61 S. HILDEBRAND, E. E., PULS, Ch., GAERTIG, Th., u. SCHACK-KIRCHNER, H. (2000): Flächige Bodenverformung durch Befahren - ein unterschätzter ökosystemarer Eingriff? AFZ/ Der Wald 13, 683-686. HILDEBRAND, E. E. u. HOCHSTEIN; E. (1993): Wie kann man Gesundheit oder Krankheit von Wäldern messen? Biologie in unserer Zeit 23/3 170-177. ULRICH, B. (1993): Prozesshierarchie in Waldböden. Biologie in unserer Zeit 23/5, 322-329.
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