Buchenwälder im Klimawandel: Satellitenbilder und DNA zeigen, wie sich europäische Wälder verändern
Auch der europäische Buchenwald leidet unter den steigenden Temperaturen. Forscher haben darum deutsche Rotbuchenpopulationen untersucht und geprüft, welche Baumarten sich als besonders widerstandsfähig erweisen. Bei der Untersuchung wurden erstmals Satellitenaufnahmen und DNA-Sequenzen ausgewertet.
Europas Buchenwälder gelten als Schatzkammern der Biodiversität. Mit 98.125 Hektar bilden sie zusammen das größte existierende Urwaldgebiet der europäischen Buche (Fagus sylvatica). Doch wie resistent sind die Wälder, wenn es um den Klimawandel geht? Ein internationales Forschungsteam liefert nun Antworten.
Die Studie entstand unter Leitung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums Frankfurt (SBiK-F) und zeigt, dass sich der Zeitpunkt des Blattaustriebs vor allem durch steigende Temperaturen verschiebt. Gleichzeitig bestehen aber auch genetische Unterschiede zwischen einzelnen Populationen.
Für die Untersuchung wurden erstmals Satellitendaten mit genetischen Analysen kombiniert. Damit ließ sich vorhersagen, welche Buchenbestände sich in Zukunft als besonders widerstandsfähig erweisen könnten. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Global Change Biology veröffentlicht.
Wälder im Klimastress
Der phänologische Zyklus – Blattaustrieb im Frühjahr und Blattfall im Herbst – bestimmt unter anderem, wieviel Kohlendioxid und Wasser zwischen Bäumen und Atmosphäre ausgetauscht wird. Mit der globalen Erwärmung geraten die Wälder jedoch zunehmend unter Druck. Forstwirtschaft und Naturschutz wollen darum die Reaktionen der Bäume genau verstehen.
– Prof. Dr. Markus Pfenninger, SBiK-F
„Bislang war es schwierig, die beiden Hauptfaktoren zu unterscheiden, die die saisonale Uhr eines Baumes steuern“, sagt Prof. Dr. Markus Pfenninger vom SBiK-F, „die direkten Umwelteinflüsse wie Temperatur und die genetische Veranlagung.“
Blick aus dem All – und ins Erbgut
Um diese Hürde zu überwinden, griffen die Forschenden auf Satellitendaten aus den Jahren 2015 bis 2022 zurück, mit denen sie den exakten Zeitpunkt des Laubaustriebs und -falls in 46 Rotbuchenpopulationen in ganz Deutschland beobachten konnten. Die Informationen wurden mit einer neuartigen populationsgenetischen Methode verknüpft.
„Zum ersten Mal konnten wir ganze Wälder über Jahre hinweg aus dem Weltraum beobachten und gleichzeitig ihren kollektiven genetischen Bauplan lesen“, sagt Pfenninger.
Die Auswertung ergab, dass sich die Vegetationsperiode seit den 1970er-Jahren um rund acht Tage verlängert hat. Ausschlaggebend ist ein früherer Blattaustrieb, der vor allem seit Ende der 1980er-Jahre auffällt – eine Zeit, die mit deutlichen Temperaturanstiegen im europäischen Frühling zusammenfällt.
Anpassungsfähige Gene
Neben dem Klima wirkt die genetische Ausstattung als zweiter, oft entscheidender Faktor. „Buchenpopulationen sind nicht alle gleich, sie sind recht genau auf ihren jeweiligen Standort abgestimmt“, erklärt Prof. Dr. Thomas Hickler, Mitautor der Studie.
Das Team konnte sogar konkrete Gene identifizieren, die mit der inneren, circadianen Uhr der Bäume sowie mit Ruhephasen für den Blattabwurf verbunden sind. Damit lässt sich die Anpassungsfähigkeit der Rotbuche auf molekularer Ebene nachvollziehen.
Auf Grundlage der vorhandenen Umwelt- und Genomdaten konnten die Forschenden ein Modell entwickeln, das Prognosen für unterschiedliche Klimaszenarien möglich macht. „Dieses präzise Vorhersagemodell ist ein Meilenstein für die Waldbewirtschaftung und den Naturschutz“, sagt Pfenninger.
Damit bildet die Studie eine praktische Grundlage für den Umgang mit einem der wichtigsten Waldökosysteme Mitteleuropas.
Quellenhinweis:
Pfenninger, M., Langan, L., Feldmeyer, B., et al. (2025): Predicting forest tree leaf phenology under climate change using satellite monitoring and population-based genomic trait association. Global Change Biology.