Der Lebenszyklus von Baeumen - oekologie des Waldes

 

 

Inhalt

 

Einfuehrung (0:00-02:15)

Ein Waldspaziergang bietet dem Menschen einen erholsamen Ausgleich zum Laerm und den Luftverunreinigungen der Staedte. Grundgeruest des Waldes bilden die oft meterhohen Nadel- oder Laubbaeume.

Bevor allerdings aus einem winzigen Pflaenzchen - wie dieser junge Buche hier - ein großer Baum herangewachsen ist, vergehen oft Jahrzehnte oder sogar mehr als ein Jahrhundert. Der Baum waechst dabei um das 500-fache der Groeße des Keimlings und vermehrt seine Biomasse sogar um mehr als eine Million.

Wird Holz verbrannt, entweichen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff in Form von Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf in die Atmosphaere.

Nach der Verbrennung bleibt Asche uebrig. Diese besteht aus Mineralsalzen, die Kalium, Kalzium, Magnesium, Stickstoff und Phosphor enthalten.

Woher stammen diese Stoffe, die bei der Verbrennung frei werden? Wie hat der Baum sie aufgenommen und wozu dienen sie?

 

Wachstum des Baumes (2:21-13:46)

Am Anfang der Entwicklung eines Baumes steht der Samen, in diesem Fall eine Eichel. Im Fruehjahr, wenn die winterliche Kaelte ueberstanden ist, beginnt die Eichel zu keimen. Als erstes erscheint die Wurzel. Sie wird schnell groeßer und verzweigt sich. Ihre Aufgaben bestehen darin Wasser und lebenswichtige Mineralsalze aus dem Boden aufzunehmen und die junge Eiche fest im Boden zu verankern. Dazu muss die Wurzel tief in den Boden eindringen.

Am aeußeren Ende der jungen Wurzeln, wenige Millimeter hinter den Wurzelspitzen, befinden sich zahlreiche winzige Haerchen, die Wurzelhaare. ueber diese Wurzelhaare nimmt die Pflanze das im Boden verfuegbare Wasser auf. Das Wasser mit den darin geloesten Mineralsalzen gelangt dann durch die Zellen der Wurzelrinde in den mittleren Bereich der Wurzel. Dort befinden sich Leitungsbahnen, ueber die das Wasser zu den oberen Bereichen der Pflanze transportiert wird.

Bald darauf bildet der Keimling seine ersten Blaetter, um selbst Naehrstoffe herzustellen und sein Wachstum anzukurbeln.

Ein Blatt sieht auf den ersten Blick recht einfach gebaut aus. Schaut man jedoch genauer hin, erkennt man zahlreiche Blattadern, die sich bis an die Blattraender ausdehnen. In diesen wird das von den Wurzeln aufgenommene Wasser mit den darin geloesten Mineralien transportiert. An den Blaettern wird ein Teil des Wassers in Form von Wasserdampf abgegeben. Diesen Vorgang, der die Pflanze bei starker Sonneneinstrahlung kuehlt und vor ueberhitzung schuetzt, nennt man Transpiration.

Der Wasserdampf entweicht aus dem Blatt durch Millionen von mikroskopisch kleinen Spaltoeffnungen. Diese liegen zwischen einem Paar bohnenfoermiger Schließzellen, die sich an den Blattunterseiten befinden. Pro mm2 gibt es davon bis zu 150 Stueck.

Die Schließzellen regulieren durch das oeffnen und Schließen des Spaltes die Wasserverdunstung des Baumes. Wenn der Baum Wasser sparen muss, z. B. waehrend einer Trockenzeit, schließen sich die Spaltoeffnungen und verhindern so die Transpiration. Ist die Luft dagegen frisch und feucht, wird der Spalt zwischen den Schließzellen geoeffnet, die Pflanze transpiriert.

Ein einzelnes Blatt gibt nicht viel Wasserdampf ab. Aber eine Buche, eine Kastanie oder eine ausgewachsene Eiche mit ihren 100 Millionen Blaettern und den Milliarden von Spaltoeffnungen scheidet durch Transpiration taeglich mehrere hundert Liter Wasser aus.

Bei gemaeßigten Temperaturen verdunstet ein Hektar Wald durchschnittlich 20.000 bis 40.000 Liter Wasser am Tag. Wenn es sehr heiß und trocken ist, liegt dieser Wert 4 bis 5 mal so hoch. Im Durchschnitt verdunsten die großen Baeume jaehrlich etwa die Haelfte der Niederschlagsmenge des gleichen Zeitraumes.

Die Funktion der Blaetter beschraenkt sich aber nicht auf die Transpiration: Die gruene Farbe der Blaetter zeigt, dass sie Chlorophyll enthalten. Dieser gruene Blattfarbstoff befindet sich in den Chloroplasten und ist fuer die Fotosynthese notwendig. In den Chloroplasten wird aus Wasser und Kohlenstoffdioxid, das die gruenen Blaetter ueber die Spaltoeffnungen aus der Luft aufnehmen, Traubenzucker gebildet. Gleichzeitig wird Sauerstoff freigesetzt.

Diesen Vorgang nennt man Fotosynthese. Mit ihrer Hilfe kann die Pflanze tagsueber organisches Material aufbauen und anschließend speichern.

Im Laufe der Nacht wird der gebildete Zucker ueber die Adern der Blaetter und die Rinde der Aste und des Stammes

allen Teilen der Pflanze zugefuehrt. Der Zucker liefert das Bau-material und die Energie fuer das Wachstum der Wurzeln und des Stammes, von Zweigen und von neuen Blaettern.

Jedes Jahr wird der Baum groeßer und nimmt an Umfang zu, sowohl im oberirdischen Bereich als auch im Boden.

Wenn man einen Baum faellt, laesst sich das jaehrliche Wachstum genau erkennen. An diesem Stammquerschnitt kann man konzentrische Kreise sehen. Das sind die Jahresringe des Baumes. In jeder Wachstumsperiode, die vom Fruehjahr bis zum Ende des Sommers dauert, entsteht ein neuer Ring.

Die aeltesten Ringe aus der Jugendzeit des Baumes befinden sich in der Stammmitte. Je weiter man sich von dort entfernt, umso juenger werden die Ringe. Der juenste Ring liegt direkt unter der Baumrinde. Durch das Zaehlen der Ringe kann man das Alter des Baumes gut bestimmen. Dieser hier war 70 Jahre alt, bevor er gefaellt wurde. Er hatte einen Durchmesser von 32 cm. Im Mittelpunkt des Stammes ist das Gewebe abgestorben. Am aeußeren Rand, unter der Rinde, enthalten die Ringe der letzten Jahre noch lebende Zellen. Diese Ringe bilden das Weich- oder Splintholz. Die dicke und wasserundurchlaessige Rinde verhindert die Verdunstung und schuetzt den Stamm vor Verletzungen.

Wie entstehen diese Ringe in einem Baum?

Im Fruehjahr, wenn bei Laubbaeumen die Blaetter wieder austreiben, wird der gesamte Stoffwechsel des Baumes angekurbelt. Das Wasser aus dem Boden und die Reserven im Stamm muessen nun zu den Blaettern befoerdert werden.

Dazu werden im Fruehjahr Gefaeße mit großem Durchmesser fuer den schnellen Stofftransport gebildet.

Spaeter, im Sommer, werden keine neuen Leitungsbahnen benoetigt. Die in diesem Zeitraum gebildeten Holzfasern haben hauptsaechlich eine Stuetzfunktion. Sie sind zahlreicher als die großen Wassergefaeße des Fruehjahrs, ihr Durchmesser ist wesentlich kleiner und ihre Seitenwaende sind besonders verstaerkt. Das Holz des Sommers, auch als Spaetholz bezeichnet, ist also hauptsaechlich Stuetzholz. Es bildet des Abschluß eines Jahresringes.

Jahr fuer Jahr fuegt sich ein neuer Ring an die bereits vorhandenen. Er wird von einem besonderen Gewebe der Sprossachse, dem Kambium, produziert. Dieses befindet sich zwischen Rinde und Holz. Das Kambium bildet einen fortlaufenden Zylinder, der sich von den Wurzeln bis zum aeußersten Ende der aeste erstreckt. Nach außen bildet es neue Rinde, nach innen neues Holz. Dies fuehrt zu einer Verbreiterung des Stammes, der Aste und Zweige. Wenn man genau hinsieht, stellt man fest, dass die Jahresringe nicht alle die gleiche Dicke haben. Einige sind 3 oder 4mm dick, andere wesentlich duenner... warum? Das Wachstum eines Baumes haengt im Wesentlichen vom Klima ab, aber auch von anderen Faktoren. Eine Trockenperiode, ein massiver Befall von Insekten oder das Fehlen von Licht koennen das Wachstum beeintraechtigen und die Dicke der Jahresringe verringern.

Es gibt auch Regionen auf der Erde. in denen ueberhaupt keine Baeume wachsen. Das ist auf der Weltkarte leicht zu erkennen. Waelder findet man nur in den Zonen mit ausreichenden Niederschlaegen. Daher besteht eine auffallende Verbindung zwischen dem Klima und dem Vorkommen von Waeldern. Der Mensch beeinflußt die Produktivitaet der Waelder im Sinne einer industriellen Holzverwertung. Er durchforstet regelmaeßig die Nutzwaelder und entfernt dabei kranke, faule und krumme Staemme. Die verbleibenden Baeume haben nun mehr Platz, mehr Licht und mehr Wasser im Boden zur Verfuegung: die Jahresringe werden dicker. Nach vielen Jahren der regelmaeßigen Durchforstung enthalten die Waelder nur noch hohe Baeume mit gerade gewachsenen Staemmen.

Das endgueltige Abholzen geschieht erst dann, wenn bereits die naechste Baumgeneration zwischen diesen aelteren Staemmen heranwaechst. Nicht alle Baeume produzieren die gleiche Biomasse. Sie ist von Art zu Art sehr unterschiedlich. So bilden Eichen und Fichten ungefaehr die gleiche Biomasse pro Hektar, aber die Fichten liefern 50 % mehr Ertrag. Ihr Nutzwert ist allen anderen Holzarten ueberlegen.

 

Entwicklung des Baumes (13.52-17:14)

Im gemaeßigten Klima folgt das Leben der Baeume dem Rhythmus der Jahreszeiten: Perioden des Wachstums und der Ruhe wechseln einander ab. Die Laubbaeume verlieren im Herbst ihre Blaetter, im Gegensatz zu den Nadelbaeumen, von denen die meisten Arten ihre Blaetter im Winter behalten. Der Winter ist fuer Laubbaeume die magere Jahreszeit. Ohne Blaetter erfolgt keine Fotosynthese, kein Stoffwechsel und kein Wachstum. Nur die Staemme, aeste und Knospen sind sichtbar. Im Fruehling scheinen alle Knospen eines Baumes gleichzeitig zu sprießen. Im Allgemeinen wird dieser Vorgang durch die milderen Temperaturen ausgeloest, doch bei der Buche sind hauptsaechlich die laenger werdenden Tage das Signal fuer das Aufbrechen der Knospen. Die Knospen schwellen an, die Knospenschuppen oeffnen sich, und der junge Trieb, den sie beschuetzten, entwickelt

sich. Innerhalb von wenigen Tagen bilden sich neue Blaetter, manchmal auch schon Blueten.

Kurz nach dem Erscheinen der Blaetter, bei einigen Arten auch frueher, bilden die Baeume Blueten aus. Das geschieht jedoch nur, wenn der Baum ein gewisses Alter erreicht hat. Haben die Obstbaeume, die Kastanien oder die Vogelkirsche eher auffaellige Blueten, so sind die Blueten der Waldbaeume eher unscheinbar.

Hier wiegen sich maennliche Blueten im Wind und lassen den Pollen frei. Die weiblichen Blueten, nicht weit davon entfernt, werden von einem winzigen Teil dieser Pollen befruchtet. Es dauert dann mehrere Monate, bis sich aus diesen Blueten die Fruechte bilden. Wenn sie reif sind, fallen die schweren Fruechte oder Samen vom Baum direkt auf die Erde. Leichtere Fruechte werden mithilfe spezieller Flugvorrichtungen weit davongetragen.

Die Samen, die auf den Boden gefallen sind, keimen am Ende des Winters und ersetzen vielleicht einmal, wenn guenstige Bedingungen vorherrschen, den Baum, von dem sie stammen.

 

Tod des Baumes (17:20-20:46)

Auch Baeume leben nicht ewig, selbst wenn einige Exemplare immerhin mehrere hundert Jahre alt werden koennen. Viele Baeume, die krank sind oder durch Sturm und Wind entwurzelt wurden, beenden ihr Leben, nachdem sie umgefallen sind. Zusammen mit abgestorbenen Blaettern auf dem Waldboden werden sie nach und nach durch Millionen von Bodenlebewesen zersetzt und abgebaut.

Erste Interessenten sind die Schimmelpilze und andere Pilze, die Holz und Blaetter angreifen und sie poroes machen.

Dann folgen Asseln, Schnecken, lnsektenlarven, Springschwaenze und Milben, die die Pflanzenteile weiter abbauen und zerkleinern. Wuermer ziehen die Blaetter in ihre unterirdischen Gaenge und fressen andere Pflanzenteile. Zahlreiche Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze setzen aus den organischen Substanzen die Mineralsalze frei. Das zersetzte Pflanzenmaterial bildet den Humus.

Alle diese Bewohner der Laubstreu und der darunter liegenden Schichten atmen. Dadurch fuehren sie eine beachtliche Menge von Kohlenstoffdioxid in die Atmosphaere zurueck, das von den Baeumen wieder aufgenommen und durch Fotosynthese in pflanzliche Biomasse umgewandelt wird.

Also fuehrt die biologische Zersetzung der Blaetter und des toten Holzes fast zu dem gleichen Resultat wie die Verbrennung organischer Substanzen im Feuer: Wasser, Kohlenstoffdioxid und Mineralsalze werden freigesetzt. Diese einfachen Substanzen bilden die Grundlage fuer das Leben der Pflanzen.

Die Rolle der Baeume beschraenkt sich jedoch nicht auf die Produktion von organischen Stoffen und Sauerstoff. Wie viele andere Pflanzen stellen Baeume und Baumgemeinschaften sowohl Lebensraum als auch Nahrungsgrundlage fuer viele Tiere dar, wie zum Beispiel fuer Raupen, Insekten, Voegel und Saeugetiere. Baeume bilden das erste Glied vieler Nahrungsketten im oekosystem Wald.

Aber es gibt noch andere wichtige Funktionen der Waelder. Sie wirken durch ihre starke Wasserverdunstung regulierend auf die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit; sie filtern Staubteilchen aus der Luft heraus, wirken daempfend auf Laerm und dienen vielen Menschen als Erholungs- und Entspannungs Ort.

Helfen wir sie zu schuetzen, denn wir brauchen die Waelder zum Leben.