Zur zukünftigen Rolle der Buche (Fagus sylvatica L.) in der natürlichen Vegetation - waldökologische Untersuchungen zur Buchen-Naturverjüngung an der östlichen Buchenwald-Verbreitungsgrenze : Dissertation Georg-August-Universität, Göttingen, Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie

The future role of European beech (Fagus sylvatica L.) in natural vegetation – forest ecological studies of beech natural regeneration at its eastern distribution boundary

Göttingen

2006

101 S.

zahlr. Lit. Ang.

Monographie

15693

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Die Kenntnisse zur Verbreitungsgrenze von Buchenwäldern (Fagus sylvatica L.) und zu den limitierenden klimatischen Faktoren der Buchenexistenz im nordöstlichen Mitteleuropa (Nordostdeutschland, Polen) sind lückenhaft. Dies führt zu großen Unsicherheiten bei der aus Sicht des Naturschutzes und der Forstwirtschaft erwünschten Erhaltung und Ausweitung naturnaher Buchenwälder. Der laufende Klimawandel vergrößert diese Unsicherheiten, da die prognostizierte weitere Temperaturerhöhung und sommerliche Niederschlagverminderung in der Region möglicherweise eine große Gefahr für die trockenheitsempfindliche Baumart Buche darstellt. In der Phase der Bestandesregeneration sind die jungen Buchenpflanzen wegen den noch nur oberflächlich ausgeprägten Wurzelsystemen und der Konkurrenz von Altbäumen und Bodenvegetation besonders durch Trockenheit gefährdet. Anhand von Literaturstudien erfolgte eine Analyse des aktuellen Wissensstandes zur Ostgrenze der Buchenwaldverbreitung und deren möglichen Ursachen. In unterschiedlichen Freiland- und Laboruntersuchungen wurde der Einfluss von Trockenheit auf junge Buchenpflanzen sowie die Interaktion zwischen Trockenheits- und Frostwirkung untersucht. Aus den Ergebnissen sollen Hinweise zum Risiko einer Buchenwaldausbreitung im nordöstlichen Mitteleuropa, auch unter dem Gesichtspunkt des Klimawandels, abgeleitet werden. Die Literaturauswertung erbrachte, dass sich derzeit die Buche im nordöstlichen Mitteleuropa spontan oder waldbaulich gefördert ausbreitet, z. T. über die Grenzen ihres bisher beschriebenen Areals hinweg. Einiges spricht dafür, dass die Buche ihre geographische sowie klimatisch-standörtliche Ostgrenze nacheiszeitlich durch menschlichen Einfluss noch nicht erreicht hat. Neuere Ansichten, dass sich der ökologische Potenzbereich der Buche in den trockenen Bereich hinein verschieben lässt, unterstützen diese Meinungen. Die Limitierung des Vorkommens und der Dominanz der Buche in Nordosteuropa wird allgemein nicht einem einzigen Klimafaktor zugeschrieben, sondern einer Kombinationswirkung von Niederschlagsarmut, thermischer Kontinentalität (heiße Sommer, kalte und lange Winter) und einer verkürzten Vegetationsperiode. Ungünstige Witterungsereignisse wie Trockenperioden, Spätfröste oder extreme Winterkälte überprägen langfristige Klimatrends und können sehr einschneidende limitierende Wirkung auf die Buche haben. In Freilanduntersuchungen an Buchennaturverjüngungen wurde im extremen Trockensommer 2003 und im folgenden feuchten Sommer 2004 die Reaktion der Pflanzen auf die Wassermangelsituation unter natürlichen Bedingungen untersucht. Die Aufnahmen wurden auf 8 Versuchsflächen in Nordostdeutschland und Nordpolen entlang eines West-Ost-Gradienten zunehmender klimatischer Kontinentalität durchgeführt. In Laboruntersuchungen (Topfexperimente) wurde in Ergänzung zu den Freilanderhebungen die Reaktion von kultivierten 2- und 3-jährigen Sämlingen von 12 anerkannten deutschen und polnischen Buchenherkünften auf Trockenheit untersucht. Zur Untersuchung des Einflusses von Trockenheit auf die Frosttoleranz von Jungbuchen wurde im Winter 2005/2006 ein bifaktoreller Frosttoleranztest an sechs ausgewählten Buchenherkünften durchgeführt. Anhand der Ergebnisse konnte die letale Temperatur (LT50) für die Buchenknospen bestimmt werden. Zusätzlich wurden zur Bewertung der Spätfrostempfindlichkeit phänologische Beobachtungen zum Blattaustriebverhalten verschiedener Buchenherkünfte im Frühjahr 2004 durchgeführt. Die Ergebnisse der Freilanduntersuchungen im Jahrhundertssommer 2003 zeigten klare regionale Differenzierungen in der Reaktion auf die Trockenperiode. Pflanzen aus dem östlichen Rand der Buchenverbreitung in Zentralpolen wiesen im August 2003 einen höheren Wasserstatus (höhere Predawn-Wasserpotenziale = niedrigerer Stress) auf als die aus den mehr westlich liegenden Flächen in Nordostdeutschland. Ein angespannter Pflanzenwasserstatus beeinflusst negativ den Zuwachs, so dass die östlichen Herkünfte unter dem Trockenheitseinfluss einen höheren relativen Zuwachs leisteten. Diese Reaktion zeigte sich im Trockenjahr 2003, noch mehr aber im Folgejahr. Der negative Überschirmungseinfluss auf den Zuwachs nimmt mit dem zunehmenden Trockenstress zu. Die Ergebnisse der Laborexperimente bestätigten den Trend der Freilanduntersuchungen und gaben Hinweise auf die Ursachen des höheren Wasserstatus bei Trockenheit: Der Wasserverbrauch der Buchenpflanzen unter Trockenheit lag bei den Pflanzen aus östlichen Herkunftsgebieten (Zentral-Polen) deutlich unter dem Verbrauch der Buchen nordostdeutscher und westpolnischer Herkunft. Dementsprechend traten die negativen Trockenheitsauswirkungen, d.h. kritische Predawn- und Mittags-Wasserpotenziale bei zentralpolnischen Pflanzen deutlich später auf.