Hintergrund

Bayerns häufigste Laubbaumart, die Rotbuche, steht als Schlüsselart der mannigfaltigen Buchenwald-Ökosysteme für eine Vielzahl ökologischer und ökonomischer Vorteile, und wird als stabile und zukunftsfähige Komponente für den Aufbau klimastabiler Mischbestände im Waldland Bayern eingeschätzt. Mit fortschreitendem Klimawandel ist in Bayern jedoch mit einer Zunahme klimatischer Extremereignisse wie Dürreperioden und Spätfrösten zu rechnen – Klimaextreme also, auf die die Buche empfindlich reagiert.

Abb. 1: Reaktion von Rotbuchen im Bayerischen Wald auf ein Spätfrostereignis. Die obere Abbildung zeigt den Zustand am 3. Mai 2011 vor dem Spätfrost, die untere Abbildung den Zustand am 4. Mai 2011 nach dem Spätfrost. Die Punkte kennzeichnen Bildregionen anhand derer die Erholungsdauer bis zur Wiederbelaubung berechnet wurde.

Bildquelle: Menzel A., Helm R. & Zang C. (2015). Functional Plant Ecology, 6, 110.

HyBBEx fragt nach der Bedeutung zeitlicher Nachwirkungen dieser Klimaextreme, sogenannten Hysterese-Effekten, die von ausgeprägten Erholungsphasen bis hin zum Absterben reichen können. Neben der wichtigen und unmittelbar praxisrelevanten Frage nach der standortsbezogenen Anbaueignung der Buche ist aus der ökologischen Perspektive für HyBBEx insbesondere die Entwicklung des Kohlenstoffhaushalts von Buchenwäldern zentral. Denn durch Hysterese-Effekte können Waldökosysteme, die ansonsten als Kohlenstoffsenke agieren, phasenweise zu Kohlenstoffquellen werden, womit eine wichtige Ökosystemdienstleistung direkt durch Klimaextreme betroffen ist.

Abb. 2: Entnahme von Bohrkernen in der bayerischen Rhön. Zuwachszeitreihen aus Jahrringmessungen sind eine wertvolle Datenquelle für HyBBEx, da Bäume in ihren Ringbreiten Informationen über ihre Erholung von Klimaextremen speichern.

Bildquelle: C. Zang (privat)

Da wir derzeit nur wenig über diese Hysterese-Effekte wissen, können selbst modernste Ökosystemmodelle Erholungseffekte nach Klimaextremen nicht realitätsnah abbilden. Damit ist die realistische, prozessgestützte Projektion der Ökosystemfunktionen von Wäldern (und Buchenwäldern im Speziellen) unter zukünftigen Klimabedingungen gegenwärtig nicht möglich. Hier setzt HyBBEx an und nutzt einen innovativen gekoppelten Ansatz aus Datenintegration, statistischer und dynamischer Modellierung und Model-Data-Fusion um durch verbessertes Verständnis von Hysterese-Effekten prozessgestützte Projektionen der Dynamik von Waldökosystemen in Bayern zu ermöglichen. Dadurch wird HyBBEx neben grundlagenwissenschaftlichen Ergebnissen auch direkt durch die Praxis verwertbare Erkenntnisse zu Fragen von Baumarteneignung und Ökosystemmanagement liefern. Insgesamt soll damit ein wesentlicher Beitrag zum erweiterten Verständnis von Klimawandelfolgen in Bayern geleistet werden, mit direktem Nutzen für die Entwicklung regionaler Anpassungsstrategien.