Bäume in Wäldern sind anfällig für Schäden durch starke Winde. Obwohl extreme Wetterereignisse häufiger werden, haben Wissenschaftler noch nicht vollständig verstanden, warum einige Bäume beschädigt werden und andere Bäume überleben. Einem Forscherteam unter der Leitung von Dr. Kana Kamimura von der Shinshu-Universität gelang es, einzigartige Daten zu erhalten, als ein Wald im Rahmen einer laufenden Studie im Jahr 2018 vom tropischen Wirbelsturm Trami der Kategorie 5 heimgesucht wurde, der ihnen zuvor nicht dokumentierte Informationen über die dynamischen Reaktionen beschädigter Bäume lieferte durch Wind.
Da sich das Klima ändert, werden Waldwindschäden nicht nur in den derzeit von tropischen Wirbelstürmen betroffenen Regionen erwartet, sondern in viel größeren Regionen, die aus Bäumen bestehen, die noch nie solch extremen Bedingungen ausgesetzt waren. Es wird erwartet, dass tropische Wirbelstürme nach Norden (in die nördliche Hemisphäre) ziehen und gleichzeitig an Stärke zunehmen. Um Wälder besser zu schützen – die einen wichtigen wirtschaftlichen Wert haben und für das Wohlergehen des Ökosystems verantwortlich sind, indem sie Waldressourcen, einen Ort der Erholung und Kohlenstoffsenken bereitstellen – müssen wir besser verstehen, wie Bäume und Wälder extreme Wetterbedingungen durch die globale Erwärmung überleben.
Sobald Bäume starken Windturbulenzen ausgesetzt sind, die ihre Stabilität übersteigen, versagen sie. Starke Winde verursachen Waldschäden, aber nicht alle Bäume werden entwurzelt oder am Stamm gebrochen. Bisher wurde angenommen, dass der Mechanismus, durch den Bäume versagen, einfach durch den Druck von Windturbulenzen auf das Blätterdach verursacht wird, was zu Baumschwingungen führt; Anschließend verursacht der angesammelte Stress Stamm- oder Wurzelversagen. Diese Studie ist ein wesentlicher Schritt, um die Kluft zwischen dem derzeitigen Verständnis und tatsächlichen Waldschadensprozessen durch den Wind zu verringern.
Zwei mit Sugi-Baum (Cryptomeria japonica) bepflanzte Parzellen wurden für diese Studie verwendet: nicht ausgedünnte Parzellen, die die Kontrolle darstellten, und ausgedünnte Parzellen, die einen größeren Abstand zwischen den Bäumen aufweisen. Die Forscher fanden heraus, dass die Kontrollparzelle keine Schäden aufwies, während die ausgedünnte Parzelle einige beschädigte Bäume aufwies. Die unbeschädigten Bäume in dem ausgedünnten Grundstück waren jedoch geneigt und kehrten nie in ihre ursprüngliche vertikale Position zurück. Alle Bäume in beiden Parzellen sollten gleichzeitig einen ähnlichen Druck durch Windturbulenzen erhalten haben; warum haben dann einige Bäume überlebt und andere nicht?
Die Bäume in dieser Studie wurden mit Sensoren ausgestattet, die Stammspannungen und Kronenpositionen überwachten. Die Forscher konnten Daten sowohl von Bäumen, die überlebten, als auch von Bäumen, die versagten, sammeln. Ähnlichkeiten und Unterschiede der Baumoszillationen innerhalb und zwischen den verschiedenen Parzellen wurden analysiert.
Als Dr. Kamimura die Kronenschwankungsdaten aller Bäume zusammen betrachtete, stellte er fest, dass die Bäume in der Kontrollparzelle sich gegenseitig halfen, starken Druck abzubauen, indem sie häufig ihre Kronen zerdrückten, während die Bäume in den ausgedünnten Parzellen dem Druck einzeln ohne Hilfe standhalten mussten von den Nachbarbäumen aufgrund des Abstands zwischen den Bäumen. Mit anderen Worten, die Kontrollparzelle baute gemeinsam Widerstandsfähigkeit auf, und die Bäume in der ausgedünnten Parzelle mussten allein starkem Druck standhalten. Damit ist die häufig diskutierte Frage beantwortet, warum Bäume in Wäldern unmittelbar nach der Durchforstung anfälliger für starke Winde sind. Durch die Ausdünnung wird der Abstand zwischen den Bäumen größer, was Wälder in eine Ansammlung einzelner Bäume verwandelt, indem die Wahrscheinlichkeit von Kronenkollisionen verringert wird, die als Puffer für die Energieübertragung auf die Wurzeln wirken.
Wie die Bäume beabstandet sind, ändert die Überlebenswahrscheinlichkeit der Bäume aufgrund der unterschiedlichen Unterstützungsniveaus, die von benachbarten Bäumen bereitgestellt werden. Der Baumabstand kann durch die Waldbewirtschaftung kontrolliert werden; somit kann das Waldschadensrisiko auch unter Bedingungen des Klimawandels reduziert werden.
Weitere Untersuchungen verschiedener Waldumgebungen würden weitere Hinweise darauf liefern, wie Wälder Jahrtausende überlebt haben und was Menschen unter sich ändernden Klimabedingungen für Wälder tun können.
„Tree Dynamic Response and Survival in a Category-5 Tropical Cyclone: The Case of Super Taifun Trami“ ist veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte.
Kana Kamimura, Dynamische Reaktion von Bäumen und Überleben in einem tropischen Wirbelsturm der Kategorie 5: Der Fall des Super-Taifuns Trami, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm7891. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7891
Bereitgestellt von der Shinshu-Universität