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Wald- und Baumgrenzen

Eine der bekanntesten und bedeutendsten Ökosystemgrenzen in Gebirgsregionen weltweit ist die obere Alpine Wald- und Baumgrenzenzone - der Übergangsbereich zwischen subalpinen Wäldern und alpinen Rasen. Die Erforschung der Baumgrenze ist aktueller denn je, da sich die Baumgrenze durch Landnutzungs- und Klimaänderungen vielerorts ändert und solche Veränderungen der Baumgrenze die Bereitstellung von Umweltleistungen durch Gebirgswälder beeinflussen.

Fichten
Fichten an der Waldgrenze.

Warum eine Waldgrenze?

Die Alpine Waldgrenze ist in erster Linie eine Wärmegrenze. Während der Vegetationsperiode sind mittlere Temperaturen von mindestens 5 bis 7°C erforderlich, damit wichtige, das Baumwachstum steuernde, Stoffwechselprozesse ablaufen können. Ist die Vegetationsperiode zu kurz oder zu kalt, können Bäume nicht genug Energie in die Ausbildung eines Stammes investieren. Kleinräumig betrachtet sind die ablaufenden Prozesse komplexer; neben der Temperatur, beeinflussen weitere Faktoren Überleben und Wachstum der Bäume. Dazu gehören Schneebewegungen, Frostereignisse im Frühsommer, Wind, Schneepilze, Trockenheit und Konkurrenz durch Krautvegetation. Trotz umfangreicher Forschung sind viele Ursachen für die Zusammensetzung und Struktur dieser Ökosystemgrenze noch ungeklärt.

Langfristige Waldgrenzenforschung am Stillberg

Am Stillberg bei Davos wurde als erste grössere Zusammenarbeit zwischen WSL und SLF bereits 1975 ein Aufforstungsversuch angelegt, aus welchem Empfehlungen für Hochlagenaufforstungen abgeleitet werden können. Aufgeforstet wurde entlang eines Höhengradienten bis auf 2230 m ü.M; dies ermöglicht, die einzigartige Erforschung des Baumwachstums ca. 100 m oberhalb der natürlichen Baumgrenze. Im Europäischen Alpenraum wurde die Höhenlage der Baumgrenze durch historische Landnutzungen bedeutend beeinflusst im Gegensatz zu weniger stark besiedelten Regionen. Diese Versuchsfläche ermöglicht uns deshalb nur das Baumwachstum zu beobachten, welches allein durch Umweltfaktoren bestimmt wird.

Stillberg
Versuchsgelände Stillberg vom Gegenhang aus betrachtet.

Von den damals rund 100'000 ursprünglich gepflanzten Bäumen haben bisher rund ein Viertel überlebt. Die Langzeitbeobachtungen zeigen, dass das Überleben der Bäume an der Baumgrenze stark durch die Dauer der Schneebedeckung mit einem kritischen Zeitraum im Baumalter von 5 bis 15 Jahren bestimmt wird. Das Wachstum hingegen wird hauptsächlich durch die Temperatur kontrolliert, mit einem positiven Einfluss einer langen Schneebedeckung und einem abnehmenden Einfluss von kleinstandörtlichen Faktoren mit zunehmendem Baumalter. Die Resultate vom Stillberg machen deutlich, dass sogar kleine Veränderungen in der Dauer der Schneebedeckung im Frühjahr einen signifikanten Einfluss auf die Überlebenschance einer Baumart haben.

Was passiert, wenn sich das Klima ändert ?

Die Versuchsanordnung am Stillberg wird auch verwendet, um den Einfluss von zukünftig zu erwarteten Umweltbedingungen an der Waldgrenze zu simulieren. Eine Auswahl von 20 Lärchen und Kiefern wurde 9 Jahre einem erhöhten CO2-Gehalt und 3 Jahre Bodenerwärmung ausgesetzt. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigen, dass das oberirdische Wachstum der Lärche zumindest teilweise durch CO2, nicht aber durch niedrige Bodentemperaturen begrenzt wird. Demgegenüber steigerte die Erwärmung, nicht aber der erhöhte CO2-Gehalt das Wachstum der Kiefer. Daraus lässt sich ableiten, dass Bäume an der Waldgrenze artenspezifisch auf zukünftigen Klimabedingungen reagieren werden. Da Prozesse an der Waldgrenze relativ langsam ablaufen und Waldgrenzenbäume langlebige Organismen sind, reagieren Alpine Waldgrenzen aber eher träg auf die zurzeit stattfindende Klimaerwärmung.

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