Wie Bäume wachsen

Wachstum und Kohlenstoffeinlagerung bei Bäumen

Bäume sind groß und tragen viele Blätter. Ohne Verholzung würden sie unter ihrer eigenen Last zusammenbrechen.

Höhenwachstum…

Auch der dickste Mammutbaum beginnt als Keimling und schießt erst einmal in die Höhe. Dieses Wachstum der Sprossachse geht vom Vegetationspunkt aus. In diesem Bereich teilen und differenzieren sich die Zellen. In dieser Zeit wächst der Baum vor allem in die Höhe und weist nur wenig Dickenwachstum auf.

… und sekundäres Dickenwachstum

Doch mit zunehmender Höhe braucht der Baum auch mehr Leitungsbahnen für die Wasser- und Nährstoffversorgung. Das „sekundäre Dickenwachstum“ lässt den Stamm „in die Breite“ gehen und legt dabei neues Leitgewebe an. Im Sommer viel, im Winter weniger: So ergeben sich „nebenbei“ auch noch die Jahresringe des Baumes, die als Witterungsarchiv genutzt werden können.

Dieses sekundäre Dickenwachstum entsteht durch Teilung des Kambiums, das als dritter Ring um Kern- und Splintholz anliegt. Die neuen Zellen werden als „Phloem“ nach außen geschoben und bilden Bast und Rinde. Durch das Umfangswachstum wird das Rindengewebe gedehnt und reißt schließlich. Damit der Baum geschützt bleibt, schließt das Korkkambium die Risse mit Korkzellen ab.

Mit einem dünnen Spezialbohrer werden den untersuchten Bäumen 2 mm dicke und 1.5 cm lange Holzbohrkerne entnommen. Die Probeentnahme kann während einer Vegetationszeit am gleichen Baum wiederholt werden, um das Holzwachstum mit hoher zeitlicher Auflösung zu verfolgen

Stammumfang und Kohlendioxidsenke

Wachsende Bäume bilden also Biomasse und entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid. Daher werden meist „Äußerlichkeiten des Baumes“ als Maß für die Senkenfunktion des Klimakillers herangezogen. Doch ein Schweizer Forscherteam hat mit akribischer Forschung festgestellt, dass zwischen veränderter Stammbreite und dem Biomassewachstum eine zeitliche Verzögerung besteht. Das legt nahe, dass die beiden Wachstumsprozesse von unterschiedlichen Umweltbedingungen wie Licht, Temperatur und Wasserverfügbarkeit gesteuert sind. Diese Erkenntnis verändert das Verständnis des Kohlenstoffzyklus, sagt Henri Cuny von der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL).

Wachstum auf Zellebene

Die jetzt publizierte Erkenntnis fußt auf detailgetreue Beobachtungen von Tausenden von Zellen bei der Holzbildung. Mit Hilfe von Mikrobohrkernen haben die Experten seit 2007 die Holzbildung der gemeinen Fichte und der europäischen Lärche von Bäumen zwischen 800 und 2.200 Höhenmeter untersucht. „Mit diesen Proben hatten wir die Möglichkeit zu beobachten, wie einzelne Baumringe gebildet werden und Kohlenstoff im Holzgewebe eingelagert wird“, beschreibt Cuny die aufwendige Arbeit.

Anatomischer Querschnitt durch einen dünnen Holzbohrkern, wie er unter einem optischen Mikroskop mit 100-facher Vergrößerung sichtbar ist. Der Querschnitt zeigt die für Koniferen typischen Holzzellen, die Tracheiden. Wenn diese vom Kambium (C) gebildet werden, wachsen sie und verfestigen ihre Zellwände. Dieser Prozess ist die Grundlage für den signifikanten Zeitunterschied zwischen dem Zuwachs an Stammgröße und seiner Biomasse.

Beobachtet wurden Tracheiden, die Zellen, aus denen bei Koniferen der größte Teil des Holzes besteht. Innerhalb von nur wenigen Tagen haben sich die Tracheiden zwar vergrößert; doch der Aufbau der dicken, verholzten Sekundärwände dauerte bis zu zwei Monate. Dieser Prozess ist hauptverantwortlich für die Zeitdifferenz zwischen Größenzunahme des Baumes und Einlagerung von Kohlenstoff.

Daher kann die saisonale Bindung von Kohlenstoff nicht direkt anhand äußerer Messungen des Stammdurchmessers ermittelt werden. Wann und wie Kohlenstoff eingelagert wird, bestimmt die Kohlenflüsse im Waldökosystem.

Lesestoff:

Cuny H. et al. (2015) Woody biomass production lags stem-girth increase by over one month in coniferous forests. Nature Plants. doi:10.1038/nplants.2015.160

Roland Krieg; Foto und Grafik: Henri Cuny (WSL)