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Artenreiche Wälder können gekoppelten Klimaextremen besser widerstehen
Doppelschlag fürs Ökosystem: Wenn extreme Hitze mit Dürre oder Nässe zusammenfällt, leiden Wälder stärker und erholen sich schlechter als nach einzelnen Extremen. Eine Auswertung von 88.116 US-Waldflächen zeigt jedoch, dass artenreichere Bestände widerstandsfähiger sind und nach solchen Ereignissen vollständiger zur normalen Produktivität zurückkehren.
Cambridge (England). Wälder müssen sich nicht nur an steigende Durchschnittstemperaturen anpassen. Mehrere Belastungen können gleichzeitig auftreten, etwa extreme Hitze zusammen mit Dürre oder ungewöhnlich viel Niederschlag. Solche gekoppelten Klimaextreme können die Stabilität von Wäldern stärker beeinträchtigen als einzelne Wetterextreme und noch im Folgejahr nachwirken.
Forscher der Peking University (PKU) um Prof. Shaopeng Wang haben nun untersucht, wie Wälder während solcher Ereignisse reagieren und wie gut sie sich danach erholen. Dazu verknüpfte das Team Daten von 88.116 Waldflächen in den 48 zusammenhängenden US-Bundesstaaten mit dem Satellitenindex NDVI, der die Vegetationsgrünheit erfasst und hier als Näherung für die Produktivität diente. Extreme Hitze, Dürre und Nässe wurden für jede Fläche relativ zu den lokalen Bedingungen während der Vegetationsperiode und zur Klimaverteilung der Jahre 1901 bis 2020 bestimmt.
Die Analysen zeigen einen klaren Unterschied zwischen einzelnen und gekoppelten Extremen. Traf extreme Hitze mit Dürre oder mit übermäßiger Nässe zusammen, war die Widerstandskraft der Wälder geringer als bei den jeweiligen Einzelereignissen. Auch im Folgejahr erreichten die betroffenen Bestände ihre normale Produktivität im Mittel weniger vollständig als nach den entsprechenden einzelnen Extremen.
Besonders deutlich war der Effekt bei Hitze und Dürre. In 72 Prozent der untersuchten Flächen fiel die Belastung während des Extremjahres stärker aus, als es aus der Summe der beiden Einzelwirkungen zu erwarten gewesen wäre. Im Folgejahr zeigte sich ein solcher synergistischer Effekt noch bei 69 Prozent. Bei Hitze und übermäßiger Nässe lagen die entsprechenden Anteile bei 53 und 63 Prozent.
Die Baumartenvielfalt erwies sich dabei als beständiger Puffer. Je mehr Baumarten auf einer Fläche vorkamen, desto höher waren sowohl die Widerstandskraft während des Extremereignisses als auch das Erholungsvermögen danach. Dieser positive Zusammenhang blieb bestehen, wenn die Forscher unter anderem Waldalter, Temperatur, Niederschlag, Bodeneigenschaften und Höhenlage statistisch berücksichtigten.
„Wälder gehören zu den produktivsten Ökosystemen der Erde und sind entscheidend für die Funktionsweise unseres Planeten, doch mit dem Klimawandel sind sie immer häufiger und intensiveren extremen Wetterereignissen ausgesetzt. Ein Großteil der bisherigen Forschung hat sich auf die Auswirkungen einzelner Extreme wie Dürren oder Hitzewellen konzentriert. Unsere Studie, für die wir umfangreiche Daten aus Waldinventuren und satellitengestützte Produktivitätsmessungen verwendet haben, zeigt, dass die Folgen erheblich schwerwiegender sein können, wenn diese Extreme gemeinsam auftreten, weil sowohl die Fähigkeit des Waldes sinkt, Störungen standzuhalten, als auch seine Fähigkeit, sich anschließend zu erholen. Wir haben jedoch auch festgestellt, dass die Biodiversität entscheidend dafür sein kann, die Stabilität von Wäldern zu bestimmen, denn Wälder mit einer größeren Vielfalt an Baumarten schnitten unter diesen schwierigen Bedingungen durchweg besser ab. Unsere Ergebnisse sind für künftige Projektionen des Kohlenstoffkreislaufs relevant und zeigen, welch wichtige Rolle die Biodiversität dabei spielen kann, die Folgen des Klimawandels abzumildern“, sagt Dr. Hannah White von der Anglia Ruskin University (ARU).
Allerdings erklärt die Baumartenvielfalt nur einen vergleichsweise kleinen Teil der Unterschiede zwischen den Waldflächen. Auch Klima, Boden, Topografie und Waldalter beeinflussten die Stabilität, wobei die Artenzahl unter den untersuchten biotischen Faktoren stärker wirkte als das