Winterkälteempfindlichkeit der Baumarten in gemäßigten europäischen Laubwäldern während der Klimaerwärmung: Räumliche Muster, Mechanismen und Auswirkungen des Genotyps

• Antragsteller: Dr. Robert Weigel
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446558396

Der Klimawandel beeinträchtigt zunehmend den Waldzustand weltweit. Aktuell wird jedoch hauptsächlich das verminderte Waldwachstum und die Baumsterblichkeit aufgrund der zunehmenden Schwere und Häufigkeit von Sommerdürren untersucht, während der Einfluss des Winterklimas bisher deutlich weniger Beachtung findet. Trotz wärmerer Winter können die Intensität und Häufigkeit von Bodenfrostereignissen in den gemäßigten nördlichen Breiten zunehmen, wenn der Boden durch abnehmende Schneebedeckung weniger vor Kälte geschützt ist. In gemäßigten Laubwäldern kann stärkerer Bodenfrosts die Feinwurzelsterblichkeit erhöhen, den Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf sowie die Verteilung von Kohlenstoffreserven in Bäumen verändern und das Stammwachstum verringern. Weder die weitreichenden Konsequenzen dieser Winterkältesensitivität für das Waldwachstum, noch die zugrundeliegenden physiologischen Mechanismen sind ausreichend verstanden. Ich nehme an, dass kältere Böden im Winter als Folge abnehmender Schneebedeckung neben der sommerlichen Trockenheit und Hitze einen zusätzlichen zukünftigen Stressfaktor für Baumarten der gemäßigten Breiten darstellen und dass dieser Stressfaktor hauptsächlich über den Einfluss der Bodentemperatur auf das Feinwurzelsystem zur Wirkung kommt. Dieses Projekt testet diese Hypothesen, indem es ein Bodenkälteexperiment mit Jahrringanalysen kombiniert und diese für die drei weit verbreiteten europäischen Laubbäume Rotbuche (Fagus sylvatica), Hänge-Birke (Betula pendula) und Traubeneiche (Quercus petraea) anwendet. Bestehende Baumringdatenbanken werden genutzt und erweitert, um den Einfluss der Witterung im Winter (insbesondere Extremtemperaturen, Kältesummen, Dauer der Schneebedeckung) auf das Baumwachstum zu untersuchen und um diesen zwischen den drei Baumarten, zwischen Regionen in Europa und zwischen wärmeren und kälteren Jahrzehnten des letzten Jahrhunderts zu unterscheiden. Um die Mechanismen der Winterkältesensitivität des Baumwachstums zu verstehen und um eine lokale Anpassung an Winterkälte zu untersuchen, wird im Winter im Freien und in einer Klimakammer experimentell die Bodentemperatur manipuliert. Setzlinge aus kalten sowie zentralen Herkunftspopulationen der drei Baumarten werden verschiedenen Bodentemperaturszenarien ausgesetzt. Die ober- und unterirdische Reaktion (Wachstums- und Sterblichkeitsraten, N-Aufnahmekapazität der Wurzeln, Wurzelatmung) der Setzlinge auf veränderte Bodentemperatur im Winter wird in der folgenden Vegetationsperiode untersucht und mit der genetischen Konstitution der Herkunftspopulationen in Zusammenhang gebracht. Das Projekt wird ein besseres Verständnis der Winterkältesensitivität des Baumwachstums liefern, die zugrundeliegenden Mechanismen beleuchten und das Anpassungspotential an Winterkälte bewerten. Darüber hinaus werden Risikogebiete in ganz Europa abgegrenzt, in denen aufgrund des Winterklimawandels eine veränderte Wachstumsdynamik zu erwarten ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen