Ökosysteme weltweit verändern sich rasant infolge des Klimawandels. Was aber genau in ihren Böden geschieht, ist bisher kaum bekannt. Pflanzen spielen dabei eine zentrale Rolle: Durch abgestorbene Pflanzenteile und über ihre Wurzeln liefern sie die Energie für Nahrungsnetze im Boden. Diese beruhen auf einem komplexen Zusammenspiel von Bodenorganismen wie Bakterien, Pilzen, Regenwürmern und Insekten, die organisches Material zersetzen.
Ein internationales Forschungsteam von neun europäischen Instituten hat nun untersucht, wie stark die Aktivität solcher Nahrungsnetze in Waldböden von der Art der Bäume abhängt. Die Forschenden zeigen, dass die speziellen Eigenschaften von Baumarten in Bezug darauf, wie sie Energie und Nährstoffe gewinnen und speichern, einen größeren Einfluss auf die Nahrungsnetze haben, als bislang gedacht. An der Studie waren Prof. Dr. Jürgen Bauhus, Prof. Dr. Michael Scherer-Lorenzen und Dr. Janna Wambsganß von der Universität Freiburg beteiligt. Seine Ergebnisse hat das Team im renommierten Fachjournal Nature veröffentlicht.
„Die Studie zeigt, dass allein das Mischen bestimmter Baumarten und damit eine höhere Biodiversität in den Wäldern nicht ausreicht, um funktionsfähige Böden zu erhalten. Ganz im Gegenteil, können die Effekte von Baumartenmischungen auf Ökosystemfunktionen in den ober- und unterirdischen Bereichen von Wäldern in entgegengesetzte Richtungen wirken“, sagt Scherer-Lorenzen, Leiter der Professur für Geobotanik an der Universität Freiburg. „Mehr Baumwachstum durch Mischung führt nicht zu einer höheren Funktionalität der Nahrungsnetze in Böden. Das Ergebnis ist ein wichtiger Beitrag zum Verständnis von Mischbeständen und letztlich zum Erhalt funktionsfähiger Waldböden.“
Baumgemeinschaften beeinflussen Nahrungsnetze in Waldböden
Das Team hat für seine Studie 64 Wälder in vier europäischen Ländern untersucht. Die Forschenden analysierten dort, wie der Energiefluss durch trophische, also stoffwechselbezogene, Wechselwirkungen zwischen Bodenorganismen verläuft.
Es zeigte sich, dass Wälder, die von schnell wachsenden Baumarten wie Birken oder Hainbuchen mit einer hohen Photosyntheseleistung dominiert werden, eine höhere Bodenaktivität aufweisen. Diese Bäume liefern der Studie zufolge nährstoffreichere organische Substanz und schaffen ein wärmeres Waldinnenklima, was den Stoffwechsel von Bodenorganismen verstärkt und die Zersetzung und den Nährstoffkreislauf beschleunigt.
Im Gegensatz dazu zeigten Wälder, die von langsamer wachsenden Arten dominiert werden, wie Tanne oder Kiefer, eine verringerte Bodenaktivität. Sie speisen weniger Energie und Nährstoffe in die Nahrungsnetze ein. Das bloße Mischen verschiedener Baumarten verstärkte die Prozesse im Boden nicht, sondern reduzierte sie oft sogar leicht – trotz einer erhöhten oberirdischen Produktivität der Bäume.
Gezieltes Einbringen von Baumarten
Die Ergebnisse liefern Hinweise für die Waldbewirtschaftung: Künftig könnte es effektiver sein, Baumarten auf Grundlage ihrer funktionellen Eigenschaften gezielt einzubringen, um wichtige Ökosystemprozesse aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig wird der Klimawandel voraussichtlich mehr dürretolerante und langsamer wachsende Baumarten begünstigen. Dies könnte Bodenprozesse verlangsamen, mit Folgen für den Kohlenstoffkreislauf, die Nährstoffverfügbarkeit und die Resilienz des Waldes.