Das Gewebe lebender Bäume birgt möglicherweise das Geheimnis, warum sich einige nach einer Dürre erholen können und andere sterben. Aber diese Gewebe sind in reifen Wäldern schwierig zu beurteilen. Schließlich können 90 Jahre alte Bäume nicht ins Labor reisen, um einen bildgebenden Scan zu erhalten. Daher werden die meisten Studien über die Auswirkungen von Dürre auf Pflanzen im Labor und an jüngeren Bäumen durchgeführt – oder durch Ausstechen von Kernen aus alten Bäumen.
Barbara Beikircher, Ökophysiologin an der Universität Innsbruck in Österreich, und Kollegen entwickelten einen anderen Ansatz: Sie brachten das Labor auf die Bäume.
Im Kranzbergwald bei München stattete das Team alte Fichten- und Buchenbestände mit robusten, wasserdichten Ultraschallsensoren aus. Einige der Tribünen waren mit Dächern bedeckt, um den Sommerregen zu blockieren und künstliche Dürrebedingungen zu schaffen.
Fünf Jahre Monitoring ergaben, dass Buchen (Fagus sylvatica) sind trockenheitsresistenter als Fichten (Picea abies), berichtete das Team im Dezember Pflanzenbiologie. Das Eintauchen in die zugrunde liegenden Mechanismen erklärte diesen Unterschied.
Von Trockenheit gestresste Bäume erzeugten mehr Ultraschallsignale als Bäume, die Sommerregen ausgesetzt waren. Diese schwachen akustischen Wellen prallten von Luftblasen ab, die Embolien genannt werden, tief in den Gefäßen der Bäume. Die Oberflächenspannung hält das Wasser durch die Tausenden winziger Gefäße eines Baums in Bewegung – die Verdunstung aus den Poren in den Blättern treibt das Wasser den Stamm hinauf (SN: 6.9.22). Aber wenn zu wenig Wasser im Boden ist, kann dieser Aufwärtszug Embolien erzeugen, die Gefäße verstopfen. In den Experimenten pingten Fichten viel mehr als Buchen, was darauf hindeutet, dass sie viel mehr Embolien hatten.
Dabei scheinen Buchen zumindest oberirdisch weniger konservativ mit ihrem Wasserhaushalt umzugehen. Bäume können Embolien verhindern, indem sie die Poren ihrer Blätter schließen, aber es gibt einen Kompromiss. Dadurch wird die Zufuhr des Kohlendioxids unterbrochen, das die Photosynthese antreibt, wodurch die Kohlenhydrate und Zucker entstehen, die Bäume zum Leben und Wachsen benötigen. Bäume stehen bei Trockenheit vor der unmöglichen Wahl „zwischen Verhungern und Verdursten“, sagt Beikircher.
Buchen erlitten weniger Embolien als Fichten, obwohl sie ihre Poren länger offen hielten als die Nadelbäume. Vielleicht liegt das daran, dass Buchen Wurzeln haben, die in tiefere, feuchtere Böden sowie robustere Wasserreserven reichen, sagt Beikircher. Eine weitere Reihe von Experimenten, nachdem die Forscher die Dürre gelindert hatten, legt nahe, dass dies der Fall ist.
Am Ende des Experiments tränkte das Team den Boden. Alle Bäume erholten sich nach den meisten Maßstäben gut: Die Photosyntheseraten in den zuvor ausgetrockneten Bäumen erreichten die Raten der Bäume in den Kontrollgruppen und mit Wasser gefüllten Embolien.
Aber als Beikircher den Widerstand der Bäume gegen elektrischen Strom maß, ein Hinweis auf die Feuchtigkeit tief im Inneren der Stämme, waren die Wasserreserven der Fichten noch erschöpft. Eine Regensaison reichte nicht aus, um diesen Bäumen zu helfen, sich vollständig zu erholen. Unklar ist, ob Fichten ihre Reserven nach längerer Trockenheit wieder auffüllen können und wie lange das dauern könnte.
Arten, die Dürrebedingungen standhalten und sich schneller erholen können, könnten in zukünftigen Wäldern bevölkerungsreicher werden, da der Klimawandel dazu führt, dass Dürren häufiger und intensiver werden (SN: 10.03.22). Das bedeutet, dass sich die Zusammensetzung der Bäume, aus denen die gemäßigten Wälder der Welt bestehen, mit der Erwärmung des Klimas ändern könnte, mit ungewissen Folgen für die anderen Pflanzen und Tiere in diesen Ökosystemen.
Beikircher will testen, ob ein vielfältigerer Wald dürreempfindlichen Arten wie der Fichte helfen könnte, zu überleben. Tief verwurzelte Buchen, die mit Fichten durchsetzt sind, könnten dazu beitragen, die Feuchtigkeit in den oberen Schichten des Bodens zu erhöhen, indem sie Wasser bis zu den Fichtenwurzeln transportieren, sagt sie.