Landnutzungsstrategien und Nährstoffbedingungen tragen zum Rückgang der Eiche bei

Neue Forschungsergebnisse unter der Leitung eines Ökologen der University of Georgia geben erstmals Aufschluss darüber, welche Rolle Landnutzungsstörungen und Nährstoffbedingungen beim Rückgang der Eichenwälder spielen. Die erfolgversprechendste Strategie zur Bewältigung dieses Rückgangs ist ein reduzierter Einschnitt.

Eichen liefern hochwertiges Holz, unterstützen ein komplexes Nahrungsnetz und sind widerstandsfähig gegen Dürre und Feuer. Aber Eichen sind in den letzten Jahren rückläufig, während Arten wie Ahorn und Tulpenpappel zunehmen. Die von Nina Würzburger geleitete und im veröffentlichten Studie Zeitschrift für Angewandte Ökologieist der erste, der untersucht, wie die Landnutzungsgeschichte und das Vorhandensein von mehr Stickstoff Bedingungen schaffen können, die die Eiche benachteiligen und ihre Konkurrenten begünstigen.

Die Nachwirkungen von Bäumen

Für die Studie untersuchten die Forscher neue Daten sowie Landnutzungsstrategien, die seit fast einem Jahrhundert im Coweeta Hydrologic Laboratory im Westen von North Carolina angewendet werden.

„Diese Langzeitaufzeichnung, die fast 90 Jahre zurückreicht, ist eine Goldgrube an Informationen“, sagte Wurzburger, außerordentlicher Professor an der Odum School of Ecology. „Es ermöglichte uns, drei verschiedene Landnutzungsstrategien zu vergleichen und zu fragen, wie sich der Wald als Reaktion auf diese Störungen verändert hat.“

Das Coweeta-Becken umfasst 1.626 Hektar und war Standort des Coweeta Long Term Ecological Research-Programms, bei dem Wissenschaftler des US Forest Service in den 1930er Jahren dauerhafte Parzellen anlegten, die seitdem regelmäßig überwacht werden. Das Becken wurde Anfang des 20. Jahrhunderts selektiv erfasst und lieferte den ersten Satz Landnutzungsdaten für die Studie des Teams. Von 1958 bis 1968 wurde ein Teil des Landes gerodet, niedergebrannt und für landwirtschaftliche Nutzung umgewandelt und dann aufgegeben. Das dritte Landnutzungsszenario war ein klarer Schnitt, der in den 1970er Jahren stattfand.

Zusätzlich zu den vorhandenen Daten sammelte Wurzburger in Coweeta neue Daten über die Robinie, eine einheimische Art, die sich nach einer Störung vermehrt, aber nur ein paar Jahrzehnte überdauert, bevor sie von anderen Bäumen verdrängt wird. Insbesondere untersuchte sie, ob das Vorhandensein der Robinie – die Stickstoff im Boden bindet – Nährstoffbedingungen schafft, die die Eiche benachteiligen und ihre Konkurrenten begünstigen.

Ein damit zusammenhängender Faktor ist die Art und Weise, wie Bäume Nährstoffe aufnehmen, basierend auf den Pilzarten, mit denen sie assoziieren. Bäume assoziieren entweder mit arbuskulären Mykorrhiza-Pilzen (AM) oder Ektomykorrhiza-Pilzen (ECM), wobei die vorherrschende Theorie besagt, dass beide Pilzarten Nährstoffbedingungen im Boden schaffen, die sich selbst gegenüber der anderen Art begünstigen. Eichen und Hickorybäume sind die vorherrschenden ECM-Arten, und Ahorn und Tulpenpappel sind AM-Arten.

„Wenn ein AM-Baum einen Wald dominiert, neigt er dazu, einen schnellen Stickstoffkreislauf zu fördern, was sich selbst begünstigt, weil seine Pilze frei verfügbaren Stickstoff bevorzugen“, sagte Würzburger. „Wenn ein ECM-Baum dominiert, unterdrückt er den Stickstoffkreislauf, wodurch Nährstoffe in der organischen Substanz gebunden bleiben. ECM-Pilze sind in der Lage, organisches Material abzubauen und den Stickstoff daraus abzubauen, aber sie kosten dem Baum mehr Kohlenstoff. Diese Strategie ist nicht günstig.“ wenn im Boden viel Stickstoff vorhanden ist.“

Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass das reichliche – wenn auch kurzfristige – Vorhandensein von Robinienbäumen nach einer Landstörung günstige Nährstoffbedingungen für AM-Arten wie Ahorn und Tulpenpappel schafft und ungünstig für ECM-Arten wie Eiche und Hickory. Diese Auswirkungen können Jahrzehnte anhalten.

„Robinen, die vor 30, 50 oder sogar 90 Jahren in einem Wald wuchsen, haben immer noch Auswirkungen auf die heutigen Bäume“, sagte sie.

Feuerfaktor

Eine Strategie, den Boden für Eichen günstiger zu machen, ist Feuer. Durch das Verbrennen werden Ahorn- und Tulpenpappeln entfernt, die nicht an Feuer angepasst sind, und Stickstoff wird wieder in die Atmosphäre zurückgeführt. Die nun rückläufigen Eichenwälder hätten über Jahrtausende hinweg relativ häufig gebrannt, so Würzburger.

„Eiche und Hickory sind wirklich an Feuer angepasste Bäume“, sagte sie. „Es ist eine ungewöhnliche Zeit, in der wir jetzt leben, in der in dieser Landschaft kein Feuer vorherrscht. Vorgeschriebenes Abbrennen wird in Südgeorgien, insbesondere in den langblättrigen Kiefernwäldern in der Küstenebene, sehr gut akzeptiert. Landverwalter sind sich dessen sehr wohl bewusst.“ „Die Vorteile von Feuer für diese an Feuer angepassten Ökosysteme. Aber oben in den Appalachen ist es schwieriger, vorgeschriebenes Feuer umzusetzen, und seine Vorteile werden weniger geschätzt.“

Der Ausschluss von Feuer und die Zugabe von mehr Stickstoff führen laut Würzburger dazu, dass im gesamten Osten Ahorn und Tulpenpappel auf Kosten von Eichen und Hickorybäumen an Bedeutung gewinnen. Damit bleibt die Landbewirtschaftung die Strategie mit dem größten Potenzial für den Erhalt von Eichenwäldern.

Die Ergebnisse der Studie zeigten jedoch, dass die Eichen in Coweeta in allen Landnutzungsszenarien zurückgehen. Das Szenario der landwirtschaftlichen Aufgabe begünstigte voll und ganz Ahorn und Tulpenpappel, so dass sie nun den Wald dominieren. Nach der Kahlschlagung besteht der Wald nun zur Hälfte aus Eichen und Hickorybäumen.

Der selektive Holzeinschlag führte zu den geringsten Veränderungen – Ahorn und Tulpenpappel machen heute ein Drittel der Waldbiomasse aus, aber das ist doppelt so viel wie in den 1930er Jahren.

Die Ergebnisse der Studie haben auch Auswirkungen darauf, wie Holz geerntet und gleichzeitig Eichen erhalten werden. Die Auswirkungen der Robinie auf Eichen sind nicht immer negativ. „Das selektive Abholzen von Bäumen in niedrigen Lagen war das einzige Szenario, in dem die Eiche zunahm, als die Robinie in der Vergangenheit vorkam“, sagte Würzburger. „Das deutet darauf hin, dass es einen optimalen Standort für die Regeneration von Eichen gibt – nicht zu viel Licht und gerade genug Stickstoff, um ihnen zu helfen, ihre Konkurrenten abzuwehren.“