Douglasienbäume werden wahrscheinlich mehr Stress durch trockenere Luft erfahren, wenn sich das Klima ändert, als durch weniger Regen, wie Computermodelle von Wissenschaftlern der Oregon State University zeigen.
Die Forschung ist wichtig, da die Douglasie im pazifischen Nordwesten weit verbreitet ist, eine ikonische Art mit ökologischer, kultureller und wirtschaftlicher Bedeutung, und es entscheidend ist, zu lernen, wie die Bäume auf Dürre reagieren, um die Empfindlichkeit der Wälder gegenüber einem sich verändernden Klima zu verstehen.
Douglasie wächst in einem Verbreitungsgebiet, das sich vom nördlichen British Columbia bis nach Zentralkalifornien erstreckt und auch die Rocky Mountains und den Nordosten Mexikos umfasst. In Oregon findet man Douglasie in einer Vielzahl von gemischten Nadel- und Hartholzwäldern, vom Meeresspiegel bis zu einer Höhe von 5.000 Fuß, und kann eine enorme Größe erreichen; Ein Baum auf dem Land des Bureau of Land Management in Coos County ist mehr als 300 Fuß hoch und hat einen Durchmesser von mehr als 11 Fuß.
Ureinwohner Amerikas verwendeten traditionell das Holz der Douglasie, seit 1936 Oregons offizieller Staatsbaum, als Brennstoff und für Werkzeuge, ihr Pech als Versiegelung und viele Teile des Baums für medizinische Zwecke.
Als vielseitiger Bauholzbaum ist die Douglasie eine Quelle für Weichholzprodukte, darunter Bretter, Eisenbahnschwellen, Sperrholzfurniere und Holzfasern. Oregon führt alle US-Bundesstaaten in der Nadelholzproduktion an, und das meiste davon ist Douglasie.
Die OSU-Studie, veröffentlicht in Agrar- und Forstmeteorologiesimulierte die Reaktion eines 50 Jahre alten Douglasienbestandes am Westhang der Oregon Cascade Range auf weniger Regen und ein höheres „Dampfdruckdefizit“ oder VPD – im Grunde die Trocknungskraft der Atmosphäre.
Ein Team unter der Leitung von Karla Jarecke, Postdoktorandin am OSU College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences, versuchte zu untersuchen, wie die Mechanismen hinter der Kohlenstofffixierung und den Wasser-„Flüssen“ – Wasseraustausch zwischen Bäumen und der Atmosphäre – darauf reagieren würden zu einer Abnahme der Niederschläge und einer Zunahme der VPD.
Die Douglasie stellt, wie andere Pflanzen auch, Nahrung für sich selbst her, indem sie während der Photosynthese Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser verwendet. Der Prozess entzieht der Luft CO2, ein Treibhausgas, setzt Sauerstoff frei und führt zu einer langfristigen Speicherung von Kohlenstoff in Holz und Wurzeln.
„Was die Kohlenstofffixierung und Wasserflüsse als Reaktion auf erhöhte Temperaturen und Wassermangel in Regionen mit mediterranem Klima – feuchte Winter und trockene Sommer – regelt, ist nur teilweise verstanden“, sagte Jarecke, der die Forschung als Doktorand am OSU College begann Forstwirtschaft. „Eine hohe VPD und ein Mangel an Bodenfeuchtigkeit können in Wäldern zu erheblichem Wasserstress führen, aber eine trockene Atmosphäre und ein Mangel an Niederschlag sind eng miteinander verbunden, was es schwierig macht, ihre unabhängigen Auswirkungen zu erkennen. Sie treten tendenziell beide im Sommer auf.“
Jarecke und Mitarbeiter, darunter Kevin Bladon und Linnia Hawkins vom College of Forestry sowie Steven Wondzell vom US Forest Service, verwendeten ein Computermodell, um die Auswirkungen der beiden Phänomene zu entwirren. Das Modell verwendet eine Reihe von Gleichungen, die veranschaulichen, wie gut Douglasien für Wasserstress gerüstet sind, und es zeigte, dass weniger Frühlings- und Sommerregen wahrscheinlich einen vergleichsweise geringeren Einfluss auf die Waldproduktivität haben als eine erhöhte VPD.
„Abnehmende Frühlings- und Sommerniederschläge hatten keinen großen Einfluss auf den Wasserstress der Douglasie, da die Feuchtigkeit tief im Bodenprofil reichlich vorhanden war“, sagte Jarecke. „Dies hat gezeigt, dass die Auswirkungen reduzierter Niederschläge unter dem zukünftigen Klimawandel möglicherweise minimal sind, aber von der Verfügbarkeit von unterirdischem Wasser abhängen, das von Bodeneigenschaften und Wurzeltiefen bestimmt wird.“
Sie sagte, dass hitzebedingte Erhöhungen des Dampfdruckdefizits jedoch unabhängig von der Feuchtigkeitsmenge im Boden wahrscheinlich zu Wasserstress führen, und fügte hinzu, dass „viele Wissenslücken darüber bestehen, wie Bäume auf extreme Temperaturen und VPD-Anomalien wie die reagieren werden Rekordtemperaturen, die im Sommer 2021 im Nordwesten auftraten.“
Bladon fügte hinzu, dass die Studie des Staates Oregon die wichtige Rolle atmosphärischer Dürren bei der Schaffung von Stressbedingungen für Bäume zeige.
„Dies hat potenzielle Auswirkungen nicht nur auf die Erhöhung der Baumsterblichkeit, sondern auch auf die Beeinflussung von Waldbränden, da andere Studien starke Beziehungen zwischen VPD und verbrannten Waldflächen im Westen der Vereinigten Staaten gezeigt haben“, sagte er.
Mehr Informationen:
Karla M. Jarecke et al, Kohlenstoffaufnahme durch Douglasie reagiert empfindlicher auf ein erhöhtes Temperatur- und Dampfdruckdefizit als auf reduzierte Niederschläge in den westlichen Cascade Mountains, Oregon, USA, Agrar- und Forstmeteorologie (2022). DOI: 10.1016/j.agrformet.2022.109267