Wipfel­treffen: Besuch im Wald­labor Kranz­berger Forst

Passt das Studi­en­ob­jekt nicht ins Labor, muss das Labor eben zum Studi­en­ob­jekt. Im Wald­la­bor der TU München unter­su­chen Forscher, wie Bäume funk­tio­nie­ren.

Das Wald­la­bor im Kranz­ber­ger Forst.

Die Seele wird vom Pflas­ter­tre­ten krumm, mit Bäumen kann man wie mit Brüdern reden und tauscht bei ihnen seine Seele um. Die Wälder schwei­gen, doch sie sind nicht stumm. Und wer auch kommen mag, sie trös­ten jeden.“, schrieb Erich Käst­ner 1936.

Für den Lite­ra­ten mag die Zwie­spra­che mit dem Baum einfach gewe­sen sein. Für Prof. Dr. Rainer Matys­sek von der TU München ist sie es nicht. Denn er sucht nicht Trost im Wald, son­dern Antwor­ten auf ganz konkrete Fragen.

Wie funk­tio­niert ein Baum? Wie nutzt er vor­han­dene Ressour­cen? Wie setzt er sich gegen Konkur­ren­ten durch? Und wie reagiert er auf Stress?

Wie man einen Baum zum Antwor­ten bewegt

Schon im Alter­tum hat der Mensch Bäume mit wissen­schaft­li­chen Metho­den erforscht, und trotz­dem können wir viele Fragen bisher nicht zufrie­den­stel­lend beant­wor­ten“, sagt der Ökophy­sio­loge. Die Bäume sagen nichts dazu. Sie schwei­gen und rascheln allen­falls mit den Blät­tern.

Wipfel­stür­mer: Mit der Kran­gon­del geht es hinauf ins Blät­ter­dach.

Um ihnen dennoch Antwor­ten zu entlo­cken, rücken ihnen Matys­sek und sein Team aus Biolo­gen, Forst­wis­sen­schaft­lern, Mathe­ma­ti­kern und Tech­ni­kern mit High-Tech zuleibe. Weil ein Baum nicht unters Mikro­skop und der Wald nicht ins Labor passt, hat das inter­disziplinäre Team sein Labor eben im Wald, mitten im Kranz­ber­ger Forst bei Frei­sing, einge­rich­tet.

Ein halber Hektar Buchen-Fich­ten-Misch­wald steht hier unter expe­ri­men­tel­ler Beo­bach­tung und wirkt ein wenig wie aus einem James-Bond Film. Bündel von Mess­lei­tun­gen schlän­geln sich über den Wald­bo­den und verschwin­den in einem Bau­wa­gen. Von den Ästen hängen Schläu­che. Elek­tri­sche Mess­bän­der span­nen sich um Baum­stämme, um deren Dicken­wachs­tum zu verfol­gen. Wurzel­kä­fige messen das unter­ir­di­sche Wachs­tum. Mikro­kli­ma­kam­mern über­tra­gen Photo­syn­these-Daten direkt auf den Compu­ter. Über­all sind Geräte, Sonden und Mess­man­schet­ten. Big-Brother für Bäume.

Bis zu 100 Liter Wasser täglich: Buchen sind echte Säufer

Mit dem Kran geht es hinauf, bis über die Wipfel. Entspannt lehnt Rainer Matys­sek am Gelän­der der schwan­ken­den Gondel und erzählt von „seinen“ Bäumen. Er spricht von „Prio­ri­tä­ten­set­zung und Kosten-Nutzen-Bilan­zen der Bäume in deren Reak­tio­nen ge­gen­über Umwelt­stress“ und von „Konkur­renz­druck und ökolo­gi­scher Effi­zi­enz, denen sich Bäume stel­len müssen.“ Der lyri­sche Zauber des Waldes scheint hier ziem­lich weit weg.

Buchen sind Säufer — sie brau­chen bis zu hundert Liter Wasser täglich.

Auch am Boden geht es alles andere als lyrisch zu. Mitar­bei­ter der TU München rollen Kabel auf und bauen Schläu­che ab, die von den Bäumen hängen. Es sind die Reste einer Anlage, für die insge­samt vier­ein­halb Kilo­me­ter perfo­rierte Schläu­che verbaut wurden, um damit acht Jahre lang 2000 Kubik­me­ter Kronen­raum mit Ozon zu bega­sen. Der welt­weit einzig­ar­tige Lang­zeit­ver­such lieferte neue Erkennt­nisse dazu, wie Bäume auf eine dauer­haft erhöhte Ozon­kon­zen­tra­tion reagie­ren.

Eine Tech­ni­ke­rin implan­tiert an mehre­ren Stel­len Sonden in einen Baum­stamm. Damit wird der Wasser­strom im Baum gemes­sen. Je nach Größe „trinkt“ eine Fichte drei­ßig bis fünf­zig Liter Wasser am Tag, eine ausge­wach­sene Buche locker doppelt so viel. Während Nadel­bäume das Wasser mit einer Geschwin­dig­keit von bis zu zwei Metern in der Stunde nach oben trans­por­tie­ren, sind Laub­bäume deut­lich schnel­ler. „Bei der Buche können es sechs bis acht Meter, bei ring­po­ri­gen Bäumen wie Eiche und Ulme sogar bis zu 40 Meter in der Stunde“, erzählt Matys­sek.

Bäume sammeln stän­dig Daten und verar­bei­ten komplexe Infor­ma­tio­nen

Deut­lich lang­sa­mer (durch­schnitt­lich mit einem halben Meter in der Stunde) werden die bei der Photo­syn­these gebil­de­ten Zucker durch die wasser­ge­füll­ten Leitungs­bah­nen im Stamm nach unten trans­por­tiert. Etwa zwei Tage benö­ti­gen sie, bis sie in den Wurzeln ankom­men und teil­weise in den Boden ausge­schie­den werden, wo sie Mikro­orga­nis­men zur Atmung und zum Wachs­tum zur Verfü­gung stehen.

Verka­belt und verdrah­tet: 13C-Messun­gen geben Aufschluss, wie viel Kohlen­stoff ein Baum aufnimmt und wofür er ihn nutzt.

Um dazu Erkennt­nisse zu gewin­nen, wird 13C ein natür­lich vorkom­men­des, stabi­les Kohlen­stoff­iso­top, als Bestand­teil des Kohlen­di­oxids in die Baum­kro­nen entlas­sen. Regel­mä­ßig werden aus unter­schied­li­chen Regio­nen des Baumes Proben entnom­men und der 13C-Anteil gegen­über dem des vorherr­schen­den 12C im Masse­spek­tro­me­ter gemes­sen.

So kann nicht nur erfasst werden, wie viel Kohlen­stoff der Baum aufnimmt, sondern auch wohin er ihn trans­por­tiert und wofür er ihn nutzt. Der Baum muss entschei­den, ob er die zur Verfü­gung stehen­den Ressour­cen zum Wachs­tum verwen­det, zur Produk­tion von Samen, zur Abwehr von Krank­heits­er­re­gern und pflan­zen­fres­sen­den Insek­ten oder ob er sie als Reser­ven spei­chert.

Kann ein Baum also denken, planen und entschei­den? „Nein, sicher nicht so wie ein Mensch“, sagt Matys­sek. „Aber er betreibt eine komplexe Infor­ma­ti­ons­ver­ar­bei­tung.“ Die meis­ten Daten liefern ihm die Wurzeln und die Blät­ter bzw. Nadeln. Mit Wurzel­käfi­gen und Mikro­kli­ma­kam­mern misst das Forscher­team auch diese Daten – der PC macht sie sicht­bar und liefert eine Live­über­tra­gung der Photo­syn­these.

High-Tech trifft Natur und ermög­licht eine neue Art des Stau­nens. Bäume seien „ein Gedicht, das die Erde in den Himmel schreibt“, sagte Khalil Gibran. Zu verste­hen, wie dieses Gedicht funk­tio­niert, macht es nicht weni­ger faszi­nie­rend. Zwischen Kabeln, Mess­man­schet­ten und Mikro­kli­ma­kam­mern ist der Zauber des Waldes plötz­lich ganz nah.

Mehr zum Thema in Peter Wohl­le­bens Best­sel­ler “Das geheime Leben der Bäume: Was sie fühlen, wie sie kommu­ni­zie­ren — die Entde­ckung einer verbor­ge­nen Welt” und in seiner “Gebrauchs­an­wei­sung für den Wald”.

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