UBC Okanagan: Baumäste zeigen Wasserstress bei der Frühjahrs-Rehydrierung

Wenn der Frühling beginnt, fallen den meisten zuerst die klassischen Anzeichen auf: Knospen, frische Farben und dieses plötzliche Gefühl, dass der Wald wieder zum Leben erwacht.

Eine Forscherin an der UBC Okanagan weist jedoch auf ein weiteres, viel unauffälligeres Signal hin – und es lässt sich überraschend leicht beobachten. Sobald sich Bäume nach dem Winter wieder mit Wasser versorgen, heben sich bei bestimmten Arten einzelne Äste. Geht den Bäumen später Wasser aus, senken sich genau diese Äste allmählich.

Magali Nehemy, die an der UBCO im Department of Earth and Environmental Sciences zur Waldhydrologie arbeitet, untersucht, was im Inneren von Bäumen passiert, wenn der Winter endet und die Vegetationsperiode startet. In ihrer neuen Studie steht die Bewegung von Ästen während der Frühjahrs-Rehydrierung im Mittelpunkt.

„Die Frühjahrs-Rehydrierung ist einer der wichtigsten Übergänge in Waldökosystemen“, sagte Nehemy. „Sie markiert den Moment, in dem Bäume beginnen, interne Wasserreserven wiederherzustellen und sich auf die Vegetationsperiode vorzubereiten.“

Bäume beim Rehydrieren beobachten

Für die Untersuchung wurden Balsamtannen in der Muskoka-Region in Ontario von Anfang März bis Mitte Mai begleitet – also genau in dem Zeitraum, in dem Schneeschmelze und erste Regenereignisse die Wasservorräte wieder auffüllen.

Nehemys Team kombinierte hochauflösende Sensoren am Stamm mit Zeitrafferfotografie, um zu verfolgen, wie sich der innere Wasserzustand der Bäume zu sichtbaren Veränderungen in der Astausrichtung verhält.

Das Messsystem erfasste den Stammradius im 15-Minuten-Takt und zeichnete so kleinste Ausdehnungen und Kontraktionen auf, die anzeigen, wann Wasser das Gewebe verlässt und wann es wieder zurückkehrt.

Parallel dazu registrierten Zeitrafferkameras feine, aber gleichmässige Verschiebungen im Astwinkel.

Das Ergebnis war eindeutig: Bei Schneeschmelze und Niederschlag richteten sich die Äste nach und nach auf. Wurde es trockener, sackten sie ab.

Die Stammgrösse erzählt vom Wasserhaushalt

Dass ein Stamm minimal dicker oder dünner wird, passiert nicht zufällig – dahinter steckt die Wasserbilanz des Baumes.

Verliert ein Baum Wasser, ziehen sich die Gewebe leicht zusammen. Wird Wasser nachgeliefert – durch Schneeschmelze, Regen und die Aufnahme über die Wurzeln –, dehnen sich diese Gewebe wieder aus.

Aus diesem Grund werden Dendrometer (Sensoren zur Messung des Stammradius) in der Waldhydrologie und der Ökophysiologie häufig eingesetzt: Sie dienen als hochfrequenter Ersatzindikator für Wasserstress und die anschliessende Erholung.

Nehemys Studie zeigt, dass die Astausrichtung diese inneren Veränderungen eng begleitet. Was wie ein kleiner körperlicher „Durchhänger“ wirkt, kann demnach eine relevante Veränderung der Hydrierung des Baumes widerspiegeln.

Warum der Zeitpunkt der Wasserverfügbarkeit entscheidend ist

Praktisch bedeutsam wird das vor allem, weil der Klimawandel verändert, wie nördliche Wälder an Wasser gelangen. Wärmere Winter können die Schneedecke beeinflussen. Eine frühere Schneeschmelze verschiebt den Zeitpunkt, zu dem Bodenfeuchte verfügbar ist. Längere Trockenphasen können zudem zu ungünstigen Momenten in der Vegetationsperiode zuschlagen.

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, den Wasserstatus „lesen“ zu können – nicht nur für die Forschung, sondern möglicherweise auch für Landmanagerinnen und Landmanager sowie Beobachtende im Gelände, die verstehen wollen, wie Wälder mit den Bedingungen zurechtkommen.

Nehemy argumentiert, dass sichtbare Hinweise wie die Asthaltung einen zusätzlichen Blick auf die Reaktion des Waldes eröffnen könnten – besonders dort, wo klassische Messmethoden nicht flächig eingesetzt werden können.

Asthaltung von Baumästen zeigt Wasserstress

Ein wichtiger Punkt dabei: Bäume reagieren nicht nur auf Wasser. Der Frühling bringt oft starke Temperaturschwankungen mit sich. Kalte Nächte und warme Tage können Frost-Tau-Zyklen auslösen, die kurzfristig deutliche Veränderungen der Stammgrösse verursachen.

Nehemy weist darauf hin, dass die Studie solche abrupten Stammveränderungen in kalten Frühlingsnächten erfasste – die Ausrichtung der Äste reagierte darauf jedoch nicht in gleicher Weise.

„Interessanterweise verursachten Frost-Tau-Zyklen in kalten Frühlingsnächten starke Veränderungen der Stammgrösse, hatten aber nur geringe Auswirkungen auf die Ausrichtung der Äste“, sagte Nehemy. „Dies deutet darauf hin, dass die Asthaltung eher den längerfristigen Wasserstatus widerspiegelt als kurzfristige Temperaturschwankungen.“

Ein hängender Ast bedeutet also nicht einfach „letzte Nacht war es kalt“. Er kann vielmehr als langsames Signal eines zunehmenden Wasserstresses verstanden werden.

Unterschiedliche Baumarten, unterschiedliche Signale

Das Team stellte ausserdem fest, dass dieser Effekt nicht bei allen Baumtypen gleich ausgeprägt ist. Im selben Wald zeigten nahe stehende laubabwerfende Bäume ohne Blätter kaum bis keine Astbewegung, während immergrüne Nadelbäume deutlichere Veränderungen der Haltung aufwiesen.

Damit ergeben sich neue Fragen dazu, wie sich Ast-Biomechanik, Blatt- beziehungsweise Nadelstruktur und Strategien des Wassertransports zwischen Arten unterscheiden.

Gleichzeitig steht im Raum, ob die Asthaltung für manche Waldtypen zu einem breiter nutzbaren Monitoring-Werkzeug werden könnte – für andere jedoch weniger.

Ein kostengünstiger visueller Hinweis

Nehemy betont, dass man daraus keine überzogenen Schlüsse ziehen sollte. Äste zu beobachten ist nicht gleichbedeutend damit, das Wasserpotenzial im Stamm zu messen oder umfassende Sensoranordnungen zu betreiben.

„Astbewegung ist kein Ersatz für wissenschaftliche Instrumente wie Dendrometer oder Pflanzwasser-Sensoren“, sagte sie.

„Aber sie könnte einen visuellen, kostengünstigen Hinweis auf die Hydrierung von Bäumen liefern, und das ist besonders nützlich für Feldbeobachtungen oder das Monitoring von Ökosystemen.“

Pflanzen bewegen sich mehr, als wir denken

Seit Jahrhunderten fasziniert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bewegung von Pflanzen – und dennoch ist längst nicht vollständig geklärt, wie und warum Pflanzen ihre Form als Reaktion auf ihre Umwelt verändern.

Diese Studie fügt dem Puzzle ein anschauliches Element hinzu: Zumindest bei einigen Nadelbäumen lässt sich das „Auffüllen“ im Frühjahr offenbar in Echtzeit beobachten. Steigt Wasser nach, heben sich Äste. Wird es knapp, hängen sie durch.

Es ist nur eine kleine Bewegung – doch in einer sich erwärmenden Welt, in der der Zeitpunkt der Wasserverfügbarkeit von Jahr zu Jahr wichtiger wird, kann es eine lohnende sein, auf die man achtet.