Dr. FOREST - Diversity of FORESTs affecting human health

Wälder beherbergen eine Vielzahl von unterschiedlichen Tier- und Pflanzenarten und stellen in den dicht besiedelten Landschaften Europas ein wichtiges Reservoir für Biodiversität dar. Zudem stellen sie wichtige Ökosystemleistungen zur Verfügung, u.a. als Raum für Erholung, was insbesondere in der Nähe von urbanen Zentren eine wichtige Rolle spielt. Wälder und ihre Biodiversität sind aber auch eine Quelle für Risiken und Krankheiten, welche die menschliche Gesundheit beeinflussen, z.B. durch Zecken oder allergieauslösende Pollen. In diesem Projekt soll die Rolle der Biodiversität von mitteleuropäischen Wäldern mit Fokus auf die strukturelle und funktionelle Vielfalt der Baumarten auf die menschliche Gesundheit untersucht werden. Dabei sollen vier zentrale Wirkungspfade untersucht werden, welche den Einfluss der Baumartendiversität auf mentale und physische Gesundheit erklären können: (1) via visueller und akustischer Reize, (2) via Vorkommen von Nahrungs- und Medizinalpflanzen, sowie eines angenehmen Mikroklimas für Erholungssuchende, (3) via Vorkommen von Zecken und zeckenübertragener Krankheitserreger, sowie von Raupen mit Brennhaaren, und (4) via Beeinflussung der Pollen-, Feinstaub- und Ozonkonzentrationen. In einem weiteren Arbeitspaket werden die Ergebnisse integriert und anhand von Fallstudien die Konsequenzen daraus für die Bewirtschaftung von stadtnahen Waldgebieten abgeleitet. Diese Fallstudien befinden sich in Bordeaux, Brüssel und Leipzig. Schließlich werden in Workshops mit Interessensvertretern aus Forst, Naturschutz und Medizin Handlungsempfehlungen für die Praxis erarbeitet, sowie die Ergebnisse einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Dabei soll ein statistisch solides Untersuchungsdesign angewandt werden, welches die Quantifizierung der ursächlichen Rolle der Baumartenvielfalt erlaubt. Dabei werden Erhebungen in Baum-Diversitätsexperimenten, sowie in natürlichen Wäldern unterschiedlicher Diversität durchgeführt. Alle Arbeitspakete werden durch Teams aus Ökologie und Medizin bearbeitet, um eine interdisziplinäre und integrierende Herangehensweise zu garantieren. Insgesamt betrachtet soll Dr. FOREST die Vorteile und Risiken, die die Wald-Diversität für die Gesundheit von Menschen hat, in unterschiedlichen mitteleuropäischen Waldtypen quantifizieren und damit relevante Informationen für Waldbewirtschaftung und Gesundheitsmanagement zur Verfügung stellen.

Dieses Projekt zeigte, dass verschiedene Baumarten unterschiedliche Mengen an Feinstaub (particulate matter PM) absorbierten und, dass das Mischen von Baumarten die absorbierte Menge an PM erhöhen kann. Luftverschmutzung gehört weltweit zu den größten Risiken für die menschliche Gesundheit. Vor allem in städtischen Gebieten hat Feinstaub in der Luft negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit, die die Lebenserwartung verkürzen. Die schädlichsten Partikel sind solche, die kleiner als 2,5 Mikrometer sind. Bäume und Wälder können einen positiven Beitrag zur menschlichen Gesundheit leisten, indem sie Feinstaub binden und so die Schadstoffkonzentration in der Luft reduzieren. Um zu untersuchen, wie Bäume Feinstaub binden, wurden Daten aus 57 Publikationen aus den Jahren 1996-2021 analysiert. Die Daten umfassten 11 Länder und 190 Baumarten. Die Bäume wurden in vier funktionelle Gruppen eingeteilt. Dabei handelte es sich um immergrüne Nadelbäume, sommergrüne Nadelbäume, sommergrüne Laubbäume und immergrüne Laubbäume. Die Analyse zeigte, dass immergrüne Nadelbäume die höchste PM-Anreicherung auf den Blättern aufwiesen. Immergrüne Blätter fangen im Allgemeinen mehr PM als Laubblätter ab. Dies gilt für alle PM-Klassengrößen (PM0,2, PM2,5, PM10, PM>10). Blätter mit einer dicken Wachsschicht binden in dieser Schicht den Feinstaub. Dies hat den Vorteil, dass verhindert wird, dass Feinstaub wieder in die Atmosphäre gelangt. Als potenzielle Anpassung an den Klimawandel wird zunehmend die Mischung verschiedener Baumarten anstelle des Anbaus nur einer einzigen Baumart propagiert. In einem Versuchsstandort zur Untersuchung der Baumartenmischung (B-tree) untersuchten wir vier Baumarten Spitzahorn, Winterlinde, Stieleiche und Hainbuche, die in Monokulturen sowie in Zweier- und Vierermischungen angebaut wurden. Die PM-Menge auf den Blättern dieser Arten wurde durch Waschen und Fraktionieren der PM in die Größenklassen PM2,5, PM10 und PM100 mithilfe einer Filtermethode bestimmt. Hierzu haben wir umfangreiche Studien durchgeführt, um die Schwächen dieser Methode zu testen und ein Standardprotokoll zu entwickeln. Die Menge an PM2,5 pro m2 Blattfläche war bei der Linde deutlich höher als bei Eiche und Ahorn. Dieser Unterschied in der Akkumulation hing mit der Struktur der Blätter zusammen. Bäume, die in Mischungen wachsen, können eine größere Anzahl an Blättern (gemessen als Blattflächenindex) und unterschiedliche Kronenformen aufweisen. In Mischungen wurden höhere Mengen an Feinstaub in der Zwei-Artenmischung aus Eiche und Hainbuche sowie in den Mischungen aller vier Arten gebunden. Es zeigte sich, dass dies auf einen höheren Anteil an Blättern in den Mischungen, aber auch auf strukturelle Veränderungen im Blätterdach zurückzuführen ist. Um die Bindung von PM durch Bäume innerhalb eines größeren geografischen Gebietes zu messen, wurden Proben von DrForest-Standorten in Österreich, Belgien, Frankreich, Deutschland und Polen gesammelt. Die Analyse zeigte, dass die von einer Baumart angesammelte PM-Menge über einen weiten geografischen Bereich ähnlich ist. Die Ergebnisse bestätigen ebenfalls die erste Literaturanalyse, die zeigte, dass immergrüne Nadelbäume die höheren Feinstaubbindungen aufweisen.