Viele tropische Wälder erleben eine Zunahme von Blitzen und Lianen, teilweise dank des globalen Wandels. Dieser Doppelschlag führt wahrscheinlich zu einem Anstieg des Absterbens kleiner Bäume, was zu Verschiebungen in der Zusammensetzung tropischer Wälder und ihrer Fähigkeit, Kohlenstoff zu speichern, führen könnte. Ein Artikel in der Zeitschrift Neuer Phytologe berichtet über diese Entwicklung.
Tropische Wälder erleben jedes Jahr 35-67 Millionen Blitzeinschläge, und Blitzeinschläge scheinen immer häufiger zu werden. Evan Gora, der Hauptautor der Veröffentlichung und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Cary Institute of Ecosystem Studies, erklärt: „Blitze sind eine der Hauptursachen für das Absterben von Bäumen und Waldstörungen, wurden jedoch als Mittel zur Veränderung zu wenig untersucht. Wir wollten verstehen, warum einige Blitzeinschläge töten mehr Bäume als andere – und entdeckten, dass Lianen eine übergroße Rolle spielen.“
Lianen sind holzige Kletterpflanzen mit langen Kletterstielen, die in den Tropen verbreitet sind. Im Wettbewerb um das Sonnenlicht wachsen Lianen auf Bäumen und in ihren Baumkronen. Gora und Kollegen fanden heraus, dass die Lianendichte positiv mit der Anzahl der durch Blitzschlag getöteten und beschädigten Bäume zusammenhängt. Die Forschung des Teams zeigt, dass dies daran liegt, dass Lianen – die sehr leitfähig sind – als Weg für elektrischen Strom dienen, um sich von großen zu kleinen Bäumen zu bewegen.
„Große Bäume werden eher vom Blitz getroffen“, bemerkt Gora. „Wenn sich Lianen im Blätterdach befinden, verstärken sie die Auswirkungen von Blitzeinschlägen, was zu schwereren Schäden an benachbarten Bäumen führt. Durch die physische Verbindung von Bäumen, die sonst getrennt würden, wirken Lianen wie Überbrückungskabel und liefern tödlichen elektrischen Strom an kleinere Unterholzbäume würde sonst einen Blitzeinschlag überleben.“
Die Forschung fand in einem Tieflandwald auf der Insel Barro Colorado in Panama statt, dem einzigen Tropenwald, in dem Blitzeinschläge systematisch quantifiziert wurden. Hier wird geschätzt, dass Blitze jährlich mehr als 16 % der Baumbiomasse töten, darunter 40-50 % der größten Bäume. Frühere Studien ergaben, dass die ökologischen Auswirkungen einzelner Blitzeinschläge sehr unterschiedlich sind, wobei die wenigen beschriebenen Einschläge von 1-116 beschädigten und 0-65 getöteten Bäumen reichen.
Ein neuartiges Blitzerkennungssystem wurde verwendet, um die Mechanismen aufzudecken, die dieser Variation zugrunde liegen, und ob das Vorhandensein von Lianen die Schwere der Blitzstörung beeinflusst. Es wurden Untersuchungen zu 78 Blitzeinschlägen durchgeführt, die sich in Gebieten befanden, in denen Lianen kartiert worden waren. 1.921 Bäume mit auffälligen Blitzschäden wurden überwacht. Der Baumzustand wurde innerhalb von vier Monaten nach dem Blitzeinschlag und bis zu viermal innerhalb von 23 Monaten nach dem Einschlag bewertet.
Bei 65 der Blitzeinschläge identifizierte das Team die Stromquelle bei 85 % der beschädigten Bäume (1.434 von 1.681). Dazu gehörten: (1) physischer Kontakt mit einer Liane, (2) physischer Kontakt mit einem Baum, (3) Flashover von einer nahe gelegenen Liane oder (4) Flashover von einem nahe gelegenen Baum. Anschließend bewerteten sie, wie sich die Waldstruktur auf die Stärke der Blitzstörung bei 22 Blitzeinschlägen (569 durch Blitzschlag beschädigte Bäume) auswirkte.
Wenn die Lianendichte hoch war, war die Blitzstörung schwerwiegender, wobei mehr kleine Bäume beschädigt oder getötet wurden. Große Bäume (größer als 10 cm) hatten keine Assoziationen mit der Waldstruktur, was darauf hindeutet, dass Lianen Elektrizität hauptsächlich auf kleine Bäume übertragen. Dies wurde durch Beobachtungen der Quelle des elektrischen Stroms gestützt. Der physische Kontakt mit Lianen hatte eine starke positive Beziehung zur Anzahl der Bäume, die pro Streik beschädigt oder getötet wurden. Lianen-Flashover und physischer Kontakt mit Bäumen hatten ebenfalls positive Beziehungen zur Blitzstärke, diese Beziehungen waren jedoch schwächer als der physische Kontakt mit Lianen.
Lianen vergrößerten nicht die durch Blitze beschädigte Fläche oder Grundfläche, aber sie erhöhten die Schwere der Blitzstörung benachbarter Bäume. Gora erklärt: „Lianen scheinen Elektrizität von großen Bäumen zu kleineren Unterholzbäumen zu leiten, wobei unsere Feldbeobachtungen darauf hindeuten, dass kleine Bäume häufiger beschädigt und getötet werden, wenn die Lianendichte hoch ist und die Bäume direkten Kontakt mit den Reben haben.“
Die Autoren warnen davor, dass es in Wäldern mit besonders hoher Lianendichte, wie saisonalen und jungen tropischen Wäldern, zu einer positiven Rückkopplungsschleife kommen könnte. Lianen verstärken Blitzstörungen, was möglicherweise zu tieferen Kronenlücken führt, die dann zu Hotspots für die Lianenregeneration werden, was wiederum die Schwere zukünftiger Blitzeinschläge verstärkt. Diese positive Rückkopplungsschleife könnte erhebliche Auswirkungen auf die Dynamik der Lianenbaumkonkurrenz und den Kohlenstoffhaushalt der Wälder haben.
Gora kommt zu dem Schluss: „Lianen und Blitze, zwei wenig untersuchte Phänomene, die empfindlich auf globale Veränderungen reagieren, beeinflussen das Überleben von Bäumen. Es ist mehr Arbeit erforderlich, um die Baumarten zu identifizieren, die am stärksten betroffen sein werden, diejenigen, die widerstandsfähig sein werden, und wie dies letztendlich sein wird Waldzusammensetzung und Kohlenstoffspeicherung im Laufe der Zeit verändern.“
Mehr Informationen:
Evan M. Gora et al, Lianen erhöhen die Schwere der durch Blitze verursachten Störungen in einem tropischen Wald, Neuer Phytologe (2023). DOI: 10.1111/nph.18856