Kiefernwälder binden kein CO₂ mehr: Dürre verwandelt Kohlenstoffspeicher in Kohlenstoffquellen

Der Kiefernwald in Südwestdeutschland wurde durch die wiederkehrenden Hitze- und Dürrejahre seit 2018 langfristig geschädigt. Mehr als 60 Prozent der Kiefern sind abgestorben, wie nun eine aktuelle Untersuchung eines Versuchswalds bei Hartheim am Rhein zeigt.

Luftaufnahme des Versuchswaldes bei Hartheim mit dem Kronenzugangsturm im September 2023: Im gesamten Wald sind abgestorbene Waldkiefern und Lücken im Kronendach erkennbar. Bild: Fabio Scarpa

Seit dem Jahr 2018 macht Südwestdeutschland einen dramatischen ökologischen Wandel durch. Ein vormals gesunder Kiefernwald bei Hartheim am Rhein hat sich wegen wiederkehrender Hitze- und Dürrephasen von einer Kohlenstoffsenke in eine Kohlenstoffquelle verwandelt. Das zeigen die Ergebnisse einer neuen Studie.

In dem betroffenen Wald sind mehr als 60 Prozent der Kiefern abgestorben. An ihre Stelle treten vermehrt Laubbaumarten wie Hainbuche, Linde oder Buche, die jedoch den CO₂-Speicherverlust bisher nicht ausgleichen.

Die Untersuchung der Universität Freiburg, die im Fachjournal Plant Biology veröffentlicht wurde, kombiniert Satellitendaten mit klimatische Langzeitmessungen und ökophysiologischen Untersuchungen.

Von Kohlenstoffsenke zur Kohlenstoffquelle

Der untersuchte Wald ist Teil des europäischen Beobachtungsnetzwerks ICOS (Integrated Carbon Observation System) und verdeutlicht, wie sich der Klimawandel auf Waldökosysteme auswirkt.

„Unsere Daten zeigen, dass sich der Wald durch die wiederkehrenden Hitzewellen und Dürren seit 2018 fundamental verändert und einen Kipppunkt überschritten hat. Er ist von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle geworden.“

– Dr. Simon Haberstroh, akademischer Rat an der Professur für Ökosystemphysiologie, Erstautor der Studie

Die Ursachen für diesen Wandel liegen vor allem im massiven Absterben der Kiefern, die durch die anhaltende Trockenheit kaum noch Wasser transportieren und Photosynthese betreiben können.

Der jährliche Netto-Kohlenstoffaustausch (Net Ecosystem Carbon Exchange, NEE) bestätigt den Trend: Während der Wald zwischen 2003 und 2006 durchschnittlich 391 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter und Jahr aufnahm, wandelte sich die Bilanz nach 2018 ins Negative.

Keine CO₂-Bindung mehr

Besonders dramatisch war das Jahr 2022, in dem der Wald bis zu 329 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter ausstieß. Selbst in Jahren mit besseren klimatischen Bedingungen, wie 2021, blieb die CO₂-Bilanz nahezu neutral. Damit ist die Fähigkeit des Waldes, CO₂ aus der Atmosphäre zu binden, weitgehend aufgehoben. – Die Entwicklung könnte sich bei vergleichbaren Ökosystemen bundes- oder europaweit zu einem ernsten Klimarisiko ausweiten.

„Wenn dieser in Hartheim beobachtete Effekt großflächig auftritt, würden wir die Funktion der Wälder verlieren, menschgemachte CO₂-Emissionen teilweise zu binden und die Klimawirkung unserer Emissionen abzuschwächen. Stattdessen würde das den Klimawandel weiter beschleunigen.“

– Prof. Dr. Andreas Christen, Ko-Autor der Studie und Leiter der Professur für Umweltmeteorologie in Freiburg

Zwar übernehmen zunehmend Laubbäume die Rolle der abgestorbenen Kiefern, doch auch diese zeigen begrenzte Resilienz gegenüber extremen Wetterbedingungen. Die Hoffnung, dass sich Wälder kurzfristig regenerieren könnte, ist daher trügerisch.

Widerstandsfähigkeit der Wälder überschätzt

„Die Verschiebung von Nadel- zu Laubwald führt jedoch nicht automatisch zu einer Erholung von Waldökosystemen“, sagt Prof. Dr. Christiane Werner, Mitautorin der Studie und Professorin für Ökosystemphysiologie. „Wir dürfen die Resilienz unserer Wälder gegenüber Klimastress nicht überschätzen.“

Das Beispiel von Hartheim zeigt, wie sensibel Wälder auf Wetterextreme reagieren und mit welchen Folgen langfristig zu rechnen ist. Neben den akuten Auswirkungen von Dürre- und Hitzeperioden müssen auch strukturelle, bleibende Veränderungen der Wälder beachtet werden (Legacy-Effekt), besonders hinsichtlich Zusammensetzung und Funktion.

Für die Zukunft bedeutet das, dass es nicht ausreicht, auf die natürliche Anpassung der Wälder zu hoffen. Strategien für einen klimaresilienten Waldumbau und ein besseres Monitoring werden notwendig sein, um Kipppunkte frühzeitig erkennen zu können.

Quellenhinweis:

Haberstroh, S., Christen, A., Sulzer, M., Scarpa, F. & Werner, C. (2025). Recurrent hot droughts cause persistent legacy effects in a temperate Scots Pine forest. Plant Biology.