Der grünen Lunge geht die Puste aus - wissenschaft.de
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Der grünen Lunge geht die Puste aus

Wälder filtern Kohlendioxid aus der Luft und produzieren lebensnotwendigen Sauerstoff. Doch allmählich ist das natürliche Filtersystem überfordert.

Der Wald ist für die Deutschen der Schauplatz von Mythen und Märchen. Er ist das Sinnbild für die Natur schlechthin, zugleich hohes Kulturgut, Arbeitsplatz, Naherholungsgebiet, Lebensraum für Tiere und Pflanzen und Lieferant nachwachsender Rohstoffe. Dem Wald, dem soll, dem muss es gut gehen. Schließlich leistet er noch mehr: Er speichert Kohlendioxid und versorgt uns mit Sauerstoff, kühlt die Umgebung, bereitet Wasser auf, reinigt die verschmutzte Luft und verhindert Bodenerosion. Er ist der bedeutendste Klimaschützer hierzulande. Zeit für einen Waldspaziergang.

Atmen wir durch und tauchen ein in die Schönheit Ton in Ton. Der Wald als Ganzes erscheint massiv, doch schon auf den zweiten Blick wirkt er filigran hier und zerzaust dort, eingefasst von Stille. Nur vereinzelt dringen Geräusche ans Ohr. Ein Baum kommt näher, krumm, die Vielzahl seiner Arme in den Himmel gereckt, wie von Caspar David Friedrich gemalt. Ein paar Schritte weiter schält sich eine Eiche aus dem gleichförmigen Hintergrund. Wie alt mag sie sein? Wäre sie seit 100 Jahren hier verwurzelt, nähme sie heute pro Jahr rund 50 Kilogramm Kohlendioxid aus der Luft auf, das sie in ihre Biomasse einbaut. Denn wie jeder Baum ist sie – salopp formuliert – ein „Gastauscher“. Sie verarbeitet das den Treibhauseffekt begünstigende Kohlendioxid mithilfe von Licht in Zucker und schafft sich so die für ihr Wachstum und ihre Stoffwechselprozesse benötigte Energie. Als „Abfallprodukt“ entsteht der für uns lebenswichtige Sauerstoff. Man nennt diesen Prozess Photosynthese.

Von der Senke zur Quelle

Was man für den einzelnen Baum noch recht gut beziffern kann, lässt sich nicht so einfach auf den deutschen Wald als Ganzes oder gar die Forste weltweit hochrechnen. Aktuelle Studien liefern mithilfe verfeinerter Modellrechnungen neue Schätzungen darüber, welche Mengen an Kohlendioxid der Wald binden kann beziehungsweise wie viel Gas beim Abholzen des Waldes frei wird. „ Doch niemand vermag genau zu sagen, wie viel Kohlenstoff in der Vegetation gespeichert ist“, bedauert Andreas Huth, Professor für Ökologische Modellierung am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig.

Dennoch der Versuch einer Annäherung: Wälder bedecken rund 30 Prozent der globalen beziehungsweise ein Drittel der deutschen Landfläche. Tropischen Regenwäldern kommt eine besondere Bedeutung zu, da sie große Mengen Kohlendioxid aufnehmen und binden. Aktuellen Modellrechnungen zufolge speichert der deutsche Wald etwa 100 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr. Rund 80 Millionen davon werden zur Holznutzung entnommen und teils langfristig in Produkten aus Holz gebunden, teils beim Heizen wieder freigesetzt. Damit verbleiben jährlich rund 20 Millionen Tonnen Kohlendioxid in Form wachsender Holzvorräte im Wald. Bäume wirken also wie natürliche Filter, die der Atmosphäre einen beträchtlichen Teil des Treibhausgases entziehen.

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Wälder hierzulande sind „Kohlendioxid-Senken“ – sie nehmen mehr von dem Gas auf, als sie abgeben. Die letzte Kohlendioxid-Inventurstudie für den deutschen Wald, 2008 durchgeführt vom Thünen-Institut für Waldökosysteme in Eberswalde, ergab eine durchschnittliche Speichermenge von 120 Tonnen Kohlenstoff je Hektar. Zusätzlich waren im Totholz 3,25 Tonnen je Hektar gebunden. Insgesamt sollen in deutschen Wäldern derzeit 1,2 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert sein, das entspricht etwa 4,4 Milliarden Tonnen Kohlendioxid.

Lange Zeit waren vor allem die Wälder der Tropen wichtige „ Senken“ im Kohlenstoff-Kreislauf der Erde. Doch Jahr für Jahr fallen allein in Südamerika 4 Millionen Hektar Wald der Axt zum Opfer. „Kommen akute Klimaveränderungen hinzu, etwa verlängerte Trockenzeiten, kann selbst der Regenwald am Amazonas zur Kohlendioxid-Quelle werden – wie zuletzt im Jahr 2010 geschehen“, sagt Andreas Huth.

Nichts von Dauer

Mit leisem Krachen fällt ein Ast zu Boden. Dort links stehen einige Bäume wie dürre Gesellen ungelenk herum. Es scheint, als griffen sie mit schmalen Ärmchen nach ihrem Gegenüber. Kurzes Innehalten. Es ist nur ein Augenblick, nichts von Dauer. Es riecht harzig und würzig. Die Füße erspüren kaum merklich eine leicht unebene Unterlage aus kleinem Geäst, Blättern und Früchten. Der Blick wandert nach unten.

Auch der Boden des Waldes ist – neben lebender Biomasse, Streu und Totholz – Teil des Kohlendioxid-Speichersystems. Sterben die Pflanzen ab, gelangt der Kohlenstoff in den Waldboden, wo er, je nach Umweltbedingungen, einige Zeit gebunden bleibt. Lange Zeit wurde die Bedeutung der Böden im Kohlenstoff-Kreislauf unterschätzt. Inzwischen gilt jedoch als gesichert, dass dort mindestens dreimal so viel Kohlenstoff lagert wie in den Bäumen selbst.

Mehrere aktuelle Studien zeigen, dass bei zunehmender Erwärmung die Waldböden aller geografischen Breiten den Klimawandel spürbar befeuern werden, da sie mit steigenden Temperaturen mehr Kohlendioxid freisetzen. Ist eine bestimmte Temperatur erreicht, könnten Kohlendioxid-Mengen in bedenklicher Größenordnung aus dem gewaltigen Reservoir Boden entweichen, warnten jüngst Forscher vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Im Verbund mit US-amerikanischen Wissenschaftlern modellierten und berechneten sie die Prozesse in den Wäldern der gemäßigten und der tropischen Breiten. Auch für die nördlicheren Gefilde gibt es jetzt Zahlen. Danach stecken allein in Permafrostböden 500 bis 900 Milliarden Tonnen Kohlenstoff. Wenn diese Böden auftauen, könnte das schlagartig große Mengen an Kohlendioxid freisetzen.

Derzeit werden weltweit jedes Jahr bis zu 13 Millionen Hektar Wald vernichtet. Verschiedene Studien beziffern den Anteil, den die erzwungene Entwaldung am Treibhauseffekt hat, auf 20 bis 25 Prozent – der Weltklimarat IPCC sprach zuletzt von 17,4 Prozent. Es wird geschätzt, dass zusätzlich zu all den anderen Kohlendioxid-Emissionen jährlich rund zwei bis drei Milliarden Tonnen des Treibhausgases allein aufgrund der Waldverluste freigesetzt werden.

Megaspeicher am Amazonas

Brasilien und Indonesien gehören mit ihren systematischen Abholzungen großer Teile der Regenwälder zu den Hauptverursachern. Nach Berechnungen des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung und des UN-Umweltprogramms UNEP sind allein in den Wäldern des Amazonasgebietes etwa 80 bis 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert – das ist mehr als das Hundertfache dessen, was Deutschland jährlich an Kohlendioxid emittiert.

Wälder vermögen offenbar weit mehr Kohlendioxid aufzunehmen als bislang angenommen. Nach einer von einem internationalen Forscherteam im Fachmagazin Science veröffentlichten Studie absorbierten die globalen Waldbestände knapp ein Drittel jenes Kohlenstoffs, der zwischen 1990 und 2007 durch fossile Brennstoffe freigesetzt wurde. Weltweit schlucken die Forste im Schnitt pro Jahr 2,4 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, das entspricht 8,8 Milliarden Tonnen des schädlichen Treibhausgases. „ Das illustriert, wie notwendig es ist, die Abholzung der Regenwälder zu reduzieren und damit die Anreicherung von Kohlendioxid in der Atmosphäre zu limitieren“, betont der Hauptautor der Studie, Yude Pan vom US Forest Service.

Überraschend Leistungsfähig

Hoffnung weckt eine aktuelle Veröffentlichung im Magazin Nature. Danach können Wälder, Böden, Felder, Pflanzen und Ozeane zusammen heute doppelt so viel Kohlendioxid binden wie vor 50 Jahren: 18,3 Milliarden Tonnen Kohlendioxid im Jahr 2010 gegenüber 8,8 im Jahr 1960. 18,3 Milliarden Tonnen – nach Angaben des Global Carbon Projects ist das mehr als die Hälfte der vom Menschen 2012 verursachten Emissionen.

Doch der Kohlendioxid-Ausstoß der Menschheit hat sich in diesem Zeitraum ebenfalls erhöht – und zwar um das Drei- bis Vierfache. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten an, dass die natürlichen Kohlenstoffsenken – allen voran der Wald – an Kraft verlieren.

Kurze Atempause. Bei dem komplexen Zahlenspiel haben wir tief in Gedanken versunken eine beträchtliche Strecke unseres Waldspaziergangs zurückgelegt. Am Rand des Gesichtsfeldes gibt es plötzlich eine Bewegung: Dort hinten, in sicherer Entfernung, stehen ein paar Rehe – ruhig, mit aufmerksam erhobenem Kopf, beinahe unwirklich, als seien sie mit feinem, flüchtigen Strich in das Umgebungsbild retuschiert. Der Wald lichtet sich ein wenig, scheint sich zu parzellieren.

Zerschnittener Wald bindet auf gleicher Fläche weniger Kohlendioxid als ein gleich großes, aber zusammenhängendes Waldstück – das haben Forscher vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) Leipzig-Halle und von der Universität São Paulo in Brasilien mithilfe einer eigens entwickelten Waldsimulations-Software herausgefunden.

Den Berechnungen zugrunde liegen Daten aus dem größtenteils abgeholzten Küstentropenwald Mata Atlântica im brasilianischen Bundesstaat São Paulo. In diesem Gebiet sind nach einer extremen Landschaftszerschneidung verschieden große Waldreste übrig geblieben. Das Ergebnis: Ein großes Fragment von 100 Hektar hat dort etwa 228 Tonnen Biomasse je Hektar, ein isolierter Hain von einem Hektar Größe dagegen nur 140 Tonnen. Die Biomasse in den Waldresten sank also auf 60 Prozent.

„Diese Erkenntnis hat große Bedeutung, wenn man beurteilen will, welche Funktion die Tropenwälder als Biomassespeicher haben. Es ist wichtig, sich klar zu machen, dass man mehr als die Rodungsflächen verliert. Wir müssen anfangen, auch über die räumliche Konfiguration der verbleibenden Waldfläche nachzudenken“ , erläutert Jürgen Groeneveld, Ökosystemforscher am UFZ in Leipzig, die klimapolitische Bedeutung der Analyse.

Die Welt in Grüntönen

Inzwischen hat uns der Wald wieder verschluckt. Ringsum changiert die Welt in Grüntönen – graugrün, blaugrün, gelbgrün, frisches Grün. Am Fuß uralter Buchen und mächtiger Eichen findet sich die jüngste Generation, gerade so durch den Waldboden gebrochen. Wiederaufforstung, ist das die Lösung? Immerhin wird die Aufforstung im Kyoto-Protokoll der Vereinten Nationen als Instrument im Kampf gegen den Klimawandel gefordert.

Bäume könnten vielleicht sogar bald von selbst die Oberhand gewinnen und die Kohlendioxid-Bilanz verbessern – eine Folge des Klimawandels. Inzwischen gilt es als möglich, dass weite Teile der afrikanischen Savanne bis 2100 von allein zu Wäldern werden. Dies geht aus einer Studie des „Biodiversität und Klima Forschungszentrums“ (BiK-F) und der Universität Frankfurt am Main hervor, die Mitte 2012 in Nature veröffentlicht wurde. Danach führt die „Düngung“ durch den steigenden Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre in ganz Afrika zu einer dichteren Bewaldung, sobald ein bestimmter Kohlendioxid-Wert überschritten wird.

Bisherige experimentelle Untersuchungen zeigten zwar, dass ein erhöhter Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre allenfalls geringe Effekte auf das Wachstum von Bäumen hat, doch: „Diese Studien wurden meist auf der Nordhalbkugel und an kommerziell wichtigen Arten durchgeführt“, erläutert Steven Higgins vom BiK-F. „Das Wachstum der Savannenbäume geht mit dem aktuellen Kohlendioxid-Anstieg erst richtig los.“ In der Tat zeigen Savannen bereits Anzeichen eines solchen Wandels. Aus der Studie lassen sich auch praktische Erkenntnisse für Klima- und Naturschutz ziehen. So identifizierten die Forscher im nördlichen Zentralafrika eine breite Zone, in der sich mehr Savannen zu Wäldern entwickeln dürften – sofern es gelingt, die Zahl der Buschbrände zu minimieren. „Wenn man für den Klimaschutz Projekte zur Kohlendioxid- Speicherung plant, sollte man das dort tun. Der Haken ist, dass sich diese ‚optimalen‘ Zonen verschieben können, wenn sich der Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre weiter ändert“ , erklärt Steven Higgins.

Vorteilhafter Klimawandel?

Fördert der Klimawandel demnach das Baumwachstum insbesondere in tropischen Wäldern und sorgt so auch dafür, dass mehr vom Treibhausgas Kohlendioxid gespeichert wird? Ganz so einfach ist es nicht. Denn Prozesse in der – durch vermehrt herabfallende Blätter und absterbende Pflanzenteile – zugleich anwachsenden Streuschicht auf dem Boden unter den Bäumen heben diese Wirkung teilweise wieder auf.

Das haben Forscher um Emma Sayer vom Centre for Ecology and Hydrology und der University of Cambridge vor einem Jahr im Fachmagazin Nature Climate Change beschrieben. Sie hatten sechs Jahre lang im Regenwald Panamas Baumwachstum, Entwicklung der Streuschicht sowie die Kohlendioxid-Abgabe gemessen. Und sie fanden heraus, dass mit der dicker werdenden Streuschicht auch die Aktivität kohlendioxidproduzierender Mikroben in und auf dem Boden zunimmt. Die Forscher prognostizieren, dass bei einer Zunahme der Streu von 30 Prozent zusätzlich rund 0,6 Tonnen Kohlenstoff pro Hektar und Jahr freigesetzt werden. Dieser Kohlenstoff würde in Form von Kohlendioxid an die Luft abgegeben. Und die so freigesetzte Kohlenstoffmenge wäre größer als diejenige, die in den vergangenen Jahrzehnten im Amazonasregenwald durch vermehrtes Pflanzenwachstum gebunden wurde.

Unser Waldspaziergang nähert sich dem Ende. Noch einmal tief durchatmen, Sauerstoff tanken. 1000, teils 1200 Liter davon kann ein einzelner Baum in unseren Breiten pro Stunde produzieren. Während seiner Wachstumsperiode im Sommer liefert er damit genug Luft zum Atmen für zehn Menschen. Noch einmal Luft holen. Alle Sinne sind ganz entspannt, und der Rest der Welt ist in weiter Ferne. Ein kurzer, ein starker Moment. Nur das Pochen des eigenen Herzens dringt durch. Ansonsten – Ruhe. Die Gedanken gehören jetzt der Zukunft. In der Ferne blitzen die Dächer eines Dorfes auf. Die Zukunft des Waldes, wie wird sie aussehen?

Längst suchen Forscher nach Baumarten für gestiegene Anforderungen: Neuzüchtungen, die resistent gegen Schädlinge sind, deren Stämme im heftiger werdenden Wechsel von Hitze, Frost und Trockenheit nicht reißen und die weniger empfindlich auf Wassermangel reagieren. Außerdem sogenannte Industriebäume, die gerade wachsen und damit leichter zu verarbeiten sind, die höhere Kohlendioxid-Anteile in der Luft vertragen und auch mehr Kohlendioxid binden können. Und nicht zuletzt Bäume, die schneller wachsen. Die Natur soll sich sozusagen selbst überholen. All das hat natürlich hier und da auch negative Seiten. Bäume, in denen keine Schädlinge mehr leben, fallen zum Beispiel als Nahrungslieferanten für viele Vögel und andere Tiere aus.

Auf der anderen Seite arbeiten erste Forstbetriebe an einem „ Waldumbau“ – vielleicht sollte man besser sagen „Rückbau“. Das Ziel sind stabile Mischwälder mit einem gesteigerten Anteil von Laubholz und mehr Naturverjüngung aus sich heraus – Wald, wie er ohne menschlichen Eingriff wäre. Dann würde es hierzulande überwiegend Laubbäume geben, vor allem Buchen und auch Eichen, und nicht die mancherorts nahezu in Monokultur auftretenden Kiefern und Fichten. Wälder mit größerer Artenvielfalt wachsen schneller und sind als Ökosystem stabiler (siehe Beitrag „Im Reich der 566 Wäldchen“ ab Seite 30).

Langsam fällt auch die langjährige Forderung vieler Naturschutzverbände auf fruchtbaren Boden, einen Teil der Wälder unbewirtschaftet zu lassen. Mindestens fünf Prozent aller hiesigen Waldflächen und zehn Prozent der Forste in Staatsbesitz sollen bis 2020 aus der forstlichen Nutzung herausgenommen werden.

Dies sieht die von der Bundesregierung bereits 2007 im Rahmen der Nationalen Biodiversitätsstrategie unterzeichnete Konvention über die Biologische Vielfalt vor. Noch aber scheint der Mensch dem Wald nur hier und da zuzutrauen, aus sich selbst heraus überleben zu können.

Aus Grün wird Grau

Zum Ende des Waldspaziergangs hat es angefangen zu regnen. Jetzt schüttet es. Aus Grüntönen wird Grau in allen Schattierungen. Kurz bevor das Grau alles verschlingt, ist der Waldrand erreicht. Der Blick zurück und die Ohren aufgesperrt: Ruhe im Wald? Nein, überall Geräusche. Mehrere Meter über dem Boden, in den Wipfeln, auf der Erde: Es ächzt, flötet, knarrt und raschelt. Es tropft und es dampft, es knackt allerorten. Blätter schweben zu Boden, werden überholt von den fallenden Früchten mancher Bäume. Und was unten ankommt, wird von dem Gewimmel dort schon erwartet.

In jedem Stockwerk des Waldes ist viel los. Es ist ein wenig wie in einem Multi-Kulti-Mehrgenerationenhaus. Jeder hat sein Tun und manch einer, der hier lebt, ist zugewandert oder nur vorübergehend da, doch alles fügt sich zu einem bunten, großen, harmonischen Ganzen. ■

CHRISTIAN JUNG ist Biologe und freier Wissenschaftsjournalist. Für seine Beiträge in bild der wissenschaft wurde er mehrfach ausgezeichnet.

von Christian Jung

Genug Holz in deutschen Wäldern

In Deutschland regelt der Bedarf, wie viel Holz geschlagen wird. Entscheidend sind die Holzpreise, aber auch Naturereignisse. So ging die starke Zunahme des Holzeinschlags im Jahr 2007 auf die von Sturm Kyrill verursachten Schäden zurück. Und stets übertrifft der jährliche Zuwachs den Einschlag.

Das Ende der Regenwälder

Während die Waldbestände in Europa und Asien zunehmen, werden in Südamerika und Afrika die Regenwälder immer noch gnadenlos abgeholzt.

Mehr zum Thema

Lesen

David Suzuki & Wayne Grady: Der Baum – Eine Biografie oekom 2012, 208 S., € 19,95

Ein engagiertes Plädoyer für naturnahe Mischwälder: Claus Peter Lieckfeld Tatort Wald Westend 2012, € 22,99

Ein Buch von Greenpeace zur internationalen Kampage zum Schutz der Wälder: Markus Mauthe, Thomas Henningsen Europas wilde Wälder Knesebeck 2011, € 39,99

Der Wald in malerischen Fotografien: Michael Lange Wald Hatje Cantz 2012, € 45,00

Empfehlenswert für Kinder: Reinhard Osteroth Holz – Was unsere Welt zusammenhält Bloomsbury 2011, € 16,90

Internet

Homepage des chinesischen Wald- Experiments: www.bef-china.de

Ein Film über das Wald-Biodiversitätsexperiment in China bei Science TV der Deutschen Forschungsgemeinschaft: www.dfg-science-tv.de/de/projekte/ funktion-durch-vielfalt/200

Daten und Berichte der Bundeswald- inventur: www.bundeswaldinventur.de

Kompakt

· Bäume entziehen der Luft Kohlendioxid, um Energie zu gewinnen und Biomasse aufzubauen.

· Durch den Klimawandel und die Abholzung der Wälder wird so viel Kohlendioxid freigesetzt, dass die maximale Speicherkapazität der Wälder fast erreicht ist.

· Neue Baumzüchtungen und stabile Mischwälder sollen die Forste widerstandsfähiger machen.

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