Diese Buchen trotzen der Dürre

Ein Forschungsteam hat bei Rotbuchen in Hessen die Gene für Trockenheitstoleranz identifiziert. Das soll in Zukunft helfen, naturnahe und klimastabile Wälder aufzubauen. Der Schutz der Waldökosysteme muss dann aber auch Vorrang vor der "Holzfabriken-Wirtschaft" bekommen, sagen Naturschutzverbände und Fachleute.


Rotbuchen-Wald aus wenigen älteren und vielen jüngeren Bäumen.
Ohne menschliche Eingriffe würden die Wälder in Deutschland großteils aus Buchen bestehen. (Foto: Friederike Meier)

Die Fichte hat an vielen Standorten kaum noch eine Chance. Das ist klar. Hitze, Trockenheit und Borkenkäfer machen ihr den Garaus. Lange ruhten die Hoffnungen für einen klimastabilen Waldumbau auf der Buche, die die Veränderungen besser zu verkraften schien.

Doch die Trockenjahre 2018 bis 2020 zeigten, dass auch die Buchen stark leiden. Wer durch die Wälder geht, kann es nicht übersehen: Viele Rotbuchen sind abgestorben, andere haben trockene Äste oder sie haben nur noch schütter ausgetrieben. Ein Forschungsteam hat nun eine Methode entwickelt, um die Buche vielleicht doch noch zu retten.

Ausgangspunkt für das Team um den Biologen Markus Pfenninger war eine Beobachtung in hessischen Wäldern. "In Buchenwäldern sind nicht alle Bäume gleichermaßen geschädigt. Völlig gesunde stehen unmittelbar neben stark geschädigten Bäumen", berichtet Pfenninger, Professor in Frankfurt am Main. Solche ungleichen Paare fänden sich überall.

Warum das so ist, liegt im Erbgut der Bäume begründet, wie Pfenninger und Kolleg:innen mit DNA-Untersuchungen an rund 200 Baumpaaren herausfanden. Dank solcher Tests könnten daher künftig widerstandsfähige Exemplare für die Forstwirtschaft ausgewählt und in der Wiederaufforstung eingesetzt werden.

Die komplette Erbinformation der Buche in Form von DNA umfasst demnach rund 542 Millionen Bausteine. Einige davon seien bei allen Exemplaren der Baumart identisch, andere unterschieden sich von Baum zu Baum. "Genau das ist bei gesunden und stark geschädigten Buchen der Fall, wie die Genom-Analyse zeigt", so das Team. Rund 100 DNA-Abschnitte sind danach bei gesunden Bäumen für die Dürreresistenz entscheidend, sie ermöglichen eine Reaktion auf Trockenstress.

"Die individuelle genetische Ausstattung bestimmt darüber, ob eine Buche längere Trockenperioden gut übersteht", erläutert Pfenninger, der am Frankfurter Senckenberg-Forschungszentrum für Biodiversität und Klima forscht und an der Uni Mainz lehrt. Weitere deutsche Hochschulen waren an der Studie beteiligt. Die Studie ist im Fachmagazin E-Life erschienen.

Das Team hat, basierend auf den DNA-Ergebnissen, einen Test entwickelt, mit dem man die Dürreresistenz auch bereits im Erbgut der Samen nachweisen kann. Senckenberg-Forscherin Barbara Feldmeyer erläutert: "Wenn wir einzelne Bäume einordnen, können Forstleute gezielt auf besonders widerstandsfähige Bäume setzen, etwa zur Aufforstung." Damit seien Buchenwälder "nachhaltig für den Klimawandel gerüstet".

"Grundlage für nachhaltiges Waldmanagement"

Die Rotbuche (Fagus sylvatica) ist in Europa weit verbreitet und mit gut 15 Prozent Anteil der häufigste Laubbaum in den deutschen Wäldern. Würde der Mensch nicht eingreifen, bestünden die Wälder hierzulande zum großen Teil aus Buchen.

Die Baumart mit ihren zuerst hellgrünen, später ledrigen Blättern kommt mit unterschiedlichen Standortbedingungen zurecht und spielt in der naturnahen Waldwirtschaft eine wichtige Rolle. Sie bietet einen Lebensraum für mehrere tausend Arten, von Käfern und ihren Larven bis hin zu Spechten.

In den Trockenjahren konnten die tief wurzelnden Bäume vielfach nicht mehr genügend Feinwurzeln nachbilden, die für ihre Wasserversorgung nötig sind. Weitere Probleme sind der Befall mit holzzersetzenden Pilzen sowie mit Schädlingen, etwa dem Buchenspringrüssler und dem Kleinen Buchenborkenkäfer. Die Rinde vieler Buchen ist auch durch Sonnenbrand aufgerissen, eine Eintrittspforte für die Pilze und die Insekten.

Für ihre Arbeit untersuchten Pfenninger und sein Team in den Jahren 2019 und 2020 Buchen in ganz Hessen, vom Odenwald im Süden bis zum Westerwald und in Nordhessen, auch im Rhein-Main-Gebiet. Sie wählten an jedem der rund 200 Standorte je einen gesund aussehenden Baum und einen im Schnitt fünf Meter daneben stehenden Baum mit fehlenden oder stark vertrockneten Blättern aus.

Gegen "Holzfabriken"

Naturschützer beklagen zum heutigen "Tag der Buchenwälder", die Buchenwälder in Deutschland befänden sich in einer "prekären Situation". Der Nutzungsdruck habe deutlich zugenommen, obwohl fünf deutsche Buchen-Waldgebiete vor zehn Jahren in das Unesco-Weltnaturerbe aufgenommen wurden, darunter der hessische Nationalpark Kellerwald-Edersee.

 

In einem offenen Brief an die Bundesministerinnen für Landwirtschaft und Umwelt, Julia Klöckner und Svenja Schulze, fordern sie, die "noch vorherrschende Holzfabriken-Wirtschaft" zu beenden. Der Schutz der Waldökosysteme müsse in der aktuellen Situation Vorrang vor allen ökonomischen Überlegungen haben. Unterzeichnet haben 60 Naturschutzverbände und Fachleute, darunter der Dachverband Deutscher Naturschutzring, der BUND und Robin Wood. 

Die DNA wurde dann im Labor aus den noch grünen Blättern gewonnen. Das Team überprüfte den dann entwickelten Test, der mit molekularen Markern für die Dürreresistenz-Gene arbeitet, an rund 90 Buchen. Ergebnis: "Die Erfolgsquote lag bei 99 Prozent."

Pfenninger erläutert: "Mit unserer Studie haben wir die wissenschaftlichen Grundlagen für ein nachhaltiges Management von Buchenwäldern gelegt, das die natürliche Selektion widerstandsfähiger Bäume unterstützt."

Nun gehe es darum, die Erkenntnisse in die Praxis umzusetzen. Beispiele seien die Überwachung natürlicher Wälder oder die selektive Abholzung und Wiederaufforstung.

"So können wir dazu beitragen, ein einzigartiges Ökosystem zu erhalten, das den Klimawandel bereits zu spüren bekommt", sagt der Biologe, "denn der nächste Hitzesommer wird kommen – früher oder später."

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