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Des Baumes Frust mit dem Frost

Klimaerwärmung erhöht Frostrisiko für Bäume

 

Frostschäden an jungen Buchenblättern auf dem Zugerberg, aufgenommen am 24. April 2017 nur wenige Tage nach dem starken Frostereignis. Foto: Christof Bigler / ETH Zürich
Frostschäden an jungen Buchenblättern, aufgenommen am 24. April 2017 kurz nach dem starken Frostereignis.
Foto: Christof Bigler / ETH Zürich

 

(25.3.2019) Der Klimawandel bringt nicht nur trockenere Sommer, sondern auch wärmere Frühlinge. Dies lässt Bäume und Sträucher früher austreiben, was sie für späten Frost anfällig macht, wie ETH-Waldfor-

scher für die Schweiz nachweisen.

 

In der heißen Zeit des Jahres erfreuen sich Mensch und Tier am schattenspendenden Blätterdach von Bäumen und Sträuchern. Damit sommergrünes Gehölz die Vegetationsperiode, in welcher Wachstum und Vermehrung möglich ist, maximal ausnutzen kann, muss es im Frühling früh austreiben. Der Klimawandel begünstigt dies: Mit den ansteigenden Temperaturen hat sich die Vegetationsperiode in Mitteleuropa generell nach vorne verschoben.

 

Des Baumes Frust mit dem Frost

 

Das stellt die Pflanzen aber auch vor ein Dilemma: Einerseits verlängert eine frühe Blattentfaltung die Dauer, in der sie wachsen können. Andererseits erhöht das frühe Austreiben das Risiko von Frostschäden an Blättern und Blüten. Der scharfe Spätfrost in der Schweiz um den 20. April 2017 liefert ein eindrückliches Beispiel: Die Temperatur sank im Flachland nach einem ausgesprochen warmen März und April während mehrerer Tage deutlich unter Null Grad Celsius – mit drastischen Konseqenzen für die Vegetation, nicht zuletzt für die Schweizer Obstkulturen und Reben.

 

Senior Scientist Christof Bigler und Harald Bugmann, ETH-Professor für Waldökologie, haben nun genauer untersucht, ob und wie sich das Frostrisiko während der Blattentfaltung für 13 europäische Baum- und Strauch-

arten in der Schweiz über einen Zeitraum von 60 Jahren geändert hat. Dazu werteten sie Temperaturmessungen und 48.000 Beobachtungen der Blattentfaltung aus, die seit 1951 an 264 Stationen durch die MeteoSchweiz gemacht wurden. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forscher in Scientific Reports.

 

Risiko erhöht – Sicherheitsmargen vorhanden

 

Seit etwa 1980 hat sich der Zeitpunkt der Blattentfaltung aufgrund der Klimaerwärmung nach vorne verschoben. Insbesondere in höheren Lagen treiben die Blätter und Nadeln bei einigen Arten früher aus. Das bedeutet, dass sich die Zeit zwischen den letzten Spätfrösten und der Blattentfaltung verkürzt hat. „Das Frostrisiko ist demnach tendenziell gestiegen“, sagt Bigler.

 

Frostschäden an jungen Fichtennadeln, Zugerberg, 24. April 2017. Foto: Christof Bigler / ETH Zürich
Frostschäden an jungen Fichtennadeln, aufgenommen am 24. April 2017. Foto: Christof Bigler / ETH Zürich

 

Dennoch: In den meisten untersuchten Jahren erfolgten die letzten intensiven Spätfröste vor der Blattentfaltung. Bigler und Bugmann schliessen daraus, dass viele europäische Baum- und Straucharten relativ große Sicherheitsmargen hinsichtlich des Frostrisikos haben. Die Sicherheitsmargen sind jedoch ungleich verteilt, wie Bigler ausführt: „Früh austreibende Arten wie Lärche oberhalb von 1100 Meter weisen in der Regel die niedrigsten Sicherheitsmargen auf“.

 

Geschwächte Vegetation

 

Auch wenn Frühjahrsfrost nach dem Blattaustrieb relativ selten ist: Hin und wieder führt ein überdurchschnittlich warmer Frühling gefolgt von intensiver Kälte zu Frostschäden an Blättern und Nadeln wie im April 2017. Bigler beobachtete damals, dass einige betroffene Fichten nach dieser Kältewelle nicht mehr austrieben. „Da Fichten mehrjährige Nadeln haben, können sie sich dies leisten – im Gegensatz zu den Laubbäumen, die oft nochmals ausgetrieben haben.“ Einige Keimlinge und kleinere Bäume aber hätten den letztjährigen Frost kaum überlebt.
Frostschäden schwächen Bäume: Treiben die Blätter erneut aus, fehlen die dafür benötigten Ressourcen etwa beim Dicken- und Höhenwachstum oder der Wurzelbildung. Das macht sie weniger konkurrenzfähig. Es gibt Hinweise darauf, dass Jahrringe nach solchen Frostereignissen enger ausfallen.

 

Ein fein justierter Moment

 

Für Pflanzen ist der Zeitpunkt der Blattentfaltung ein Kompromiss zwischen minimalem Frostrisiko und maximaler Vegetationsdauer. Sie passen sich laufend an. „Der Zeitpunkt des Blattaustriebs hat sich über einen sehr langen evolutiven Zeitraum eingestellt“, sagt Bigler. Im Frühling reagierten Bäume aber auch auf die ansteigenden Temperaturen: Wird es warm, ist Frost weniger wahrscheinlich.

Bigler und Bugmann gehen davon aus, dass extreme Spätfröste auch künftig in einem sich erwärmenden Klima vorkommen werden, der Trend zu einem früheren Blattaustrieb aber noch eine Weile anhält. Ein besseres Verständnis, wie hiesige Bäume und Sträucher auf veränderte Bedingungen reagieren, erlaubt es den Waldökologen präziser abzuschätzen, wie schnell unsere Wälder künftig wachsen werden und wie sich die Artenzusammensetzung entwickeln wird.
(Michael Keller, EHT Zürich]


Publikation:
Christof Bigler & Harald Bugmann. Climate-induced shifts in leaf unfolding and frost risk of European trees and shrubs. Scientific Reports volume 8, Article number: 9865 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-27893-1

 

Weitere Informationen

EHT Zürich



 

 

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