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.