Anzeige
Anzeige

Waldforschung

Adlerblick auf gestresste Bäume

Auch Waldbäume, die mit bloßem Auge noch gesund erscheinen, können schon unter Stress leiden. (Bild: ViktorCap/iStock)

Subtile Stresssignale sichtbar gemacht: Noch bevor Schäden durch Trockenheit deutlich werden, lassen sich Belastungen von Waldbäumen durch speziell ausgerüstete Drohnen erfassen, zeigt eine Studie: Multispektral-Kameras können Aufnahmen von Baumkronen liefern, in denen sich Anzeichen des pflanzlichen Zustands buchstäblich widerspiegelt. Das Verfahren kann damit der Erforschung der pflanzlichen Stressreaktionen dienen sowie der Suche nach Baumarten und -sorten, die besonders gut mit den Herausforderungen des Klimawandels zurechtkommen.

Wassermangel, Hitze und weitere Belastungen machen den Wäldern Europas zunehmend zu schaffen. Verfärbungen und der Verlust von Blättern oder Nadeln werden dann schließlich mit bloßem Auge sichtbar. Doch wenn Spuren der Belastungen deutlich werden, sind die Schäden oft schon vergleichsweise weit fortgeschritten und möglicherweise unumkehrbar. Dadurch lassen sich auch Prozesse der Schadensbildung nicht mehr detailliert nachvollziehen. Vor allen für die Erforschung der Trockentoleranz von Waldbäumen sind deshalb praktische Methoden zur frühzeitigen Erfassung der pflanzlichen Reaktionen gefragt. Konkret gehen einige Forschergruppen etwa der Frage nach, wie man Wälder widerstandsfähiger gegenüber den Folgen des Klimawandels machen kann. Dabei suchen sie nach Baumarten oder Sorten, die sich für Aufforstungen besonders eignen.

Multispektrale Kameras blicken auf Baumkronen

Es gibt zwar bereits Analyseverfahren, die Hinweise auf akute Belastungen etwa während eines Hitzesommers in bestimmten Waldstücken liefern können. Doch sie sind vergleichsweise aufwändig oder es können nur wenige Bäume beurteilt werden. Im Rahmen ihrer Studie haben Forscher der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) in Birmensdorf deshalb nun untersucht, inwieweit Drohnen-Aufnahmen zur feinen Erfassung des Zustands von Waldbäumen beitragen können. Damit sie besonders aufschlussreiche Bilder liefern können, wurden die Fluggeräte mit multispektralen Kameras ausgerüstet. Sie ermöglichen eine besonders detaillierte Aufschlüsselung der Wellenlängen, die von den Baumkronen bei Bestrahlung mit Tageslicht abgegeben werden.

Bei den experimentellen Drohnenmessungen nahmen die Forscher ein Waldstück im Wallis ins Visier, auf dem die WSL ein Langzeit-Experiment durchführt: An diesem von Natur aus vergleichsweise trockenen Standort werden seit 2003 Waldkiefern (Pinus sylvestris) unterschiedlichen Bewässerungsregimen ausgesetzt. Durch ihre Untersuchungen konnten die Forscher nun zeigen: In subtilen Veränderungen der pflanzlichen Farbstoffe Chlorophyll und Carotinoid spiegelt sich wider, wie viel ein Baum in die Photosynthese, und somit in das Wachstum investiert, oder aber in andere Prozesse, die durch Ressourcenknappheit hervorgerufen werden. „Vereinfacht kann man sagen, dass das Sonnenlicht, das von den Baumkronen reflektiert wird, Informationen über den Baumzustand enthält“, sagt Erstautorin Petra D’Odorico.

Anzeige

Subtile Pigmentveränderungen erfasst

Wie sie genauer erklärt, kommen Blätter oder Nadeln aus dem Gleichgewicht, wenn es an Wasser mangelt, während gleichzeitig die Lichteinstrahlung oft am stärksten ist. Sie absorbieren dabei mehr Energie, als sie für die Photosynthese brauchen, weil sie ihre winzigen Atmungsöffnungen (Stomata) schließen müssen, um ein Austrocknen zu verhindern. Um die überschüssige Energie abzuleiten, kurbeln die Nadeln dann die Umwandlung von Pigmenten an. Genau diese Aktivität kann über die multispektrale Bildgebung beobachtet werden. „Das ist, als wenn wir sehen würden, wie sich der unsichtbare Stress im Baum aufbaut. So können Wissenschaftler nun bei noch gesund scheinenden Bäumen erkennen, ob sich eine Beschädigung durch Trockenheit abzeichnet“, sagt D’Odorico.

Im Vergleich zu klassischen physiologischen Messungen am Boden können durch die Fernbeobachtungen mittels Drohnen nun auch viel mehr Bäume in kurzer Zeit untersucht werden, betonen die Wissenschaftler. Damit könnte sich aus dem Verfahren eine wichtige Ergänzung zu den bisherigen Techniken in der Waldzustandsüberwachung entwickeln. „Baumstress frühzeitig zu erkennen ist wichtig, um die zunehmenden Auswirkungen von Trockenheit auf unsere Wälder zu verstehen sowie Baumarten zu identifizieren, die besser als andere an Trockenheit angepasst sind“, resümiert das WSL.

Quelle: Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft

Anzeige

natur | Aktuelles Heft

Reizvolle Regionen

Aktueller Buchtipp

natur-Sonderausgabe 2020

Das Insekt und sein Mensch
Von unseren Beziehungen zu den Krabbeltieren

Anzeige

Grünstoff – der Medientipp des Monats

Serie: Hervorragend – Junge Menschen und ihr Engagement

Wissenschaftslexikon

po|ly|karp  〈Adj.〉 in einem bestimmten Zeitraum mehrmals Früchte tragend; oV polykarpisch ... mehr

Glas|har|mo|ni|ka  〈f.; –, –s od. –ni|ken; Mus.〉 Musikinstrument mit zartem, flötenartigem Klang, bei dem dicke, runde Glasscheiben od. Glasröhren gedreht od. in Schwingungen versetzt u. mit feuchten Fingern berührt werden; Sy Glasharfe ... mehr

Sim|se  〈f. 19; Bot.〉 1 Angehörige einer an feuchten od. sumpfigen Standorten vorkommenden Gattung der Riedgräser, deren Halme für Körbe, Schuhe usw. verwendet werden: Scirpus 2 = Binse ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige