Mischwald zur Minderung und anpassung des Klimawandels (MixForChange)

Wälder versorgen uns mit verschiedenen Dienstleistungen, wie beispielsweise Nahrung und Holz, und binden unteranderem Kohlendioxid aus der Luft, wodurch die Treibhauseffekte verringert werden. Die meisten Wälder sind auf natürliche Weise Mischungen aus vielen verschiedenen Baumarten, die zusammen mit tausenden anderen Organismen ein Ökosystem bilden. Evolutionär haben sich Wälder zu stabilen und vielfältigen Ökosystemen entwickelt. Das bedeutet, dass sie Störungen wie Dürren, Feuer- und Insektenausbrüche standhalten und sich schnell von Schäden erholen können, da diese den Wald evolutionär geprägt haben. Einige heutige Wälder sind durch den Menschen angebaute Monokulturen, da diese leicht zu bewirtschaften und zu roden sind. Wälder, in denen nur eine Baumart vorkommt, haben auch eine geringe Zahl anderer Organismen, welche im Falle einer Naturkatastrophe den Wald nicht mehr so schnell helfen sich zu erholen. In diesem Projekt wollen wir untersuchen, wie Mischwäldern dazu beitragen können, das Ökosystem Wald stabiler zu machen und mehr Kohlenstoff im Boden speichern können. Um den Treibhauseffekt zu verringern, muss der Kohlenstoff durch Photosynthese aus der Luft aufgenommen werden. Der beste Weg, um Kohlenstoff für eine lange Zeit zu speichern, ist ihn im Boden zu lagern. Daher hat der Boden im Wald oft mehr Kohlenstoff als die Bäume selbst! Nun, wie gelangt der Kohlenstoff in den Boden? Der Kohlenstoff im Boden stammt von abgestorbenen Bäumen und anderen Pflanzen, deren Blättern und Wurzeln, aber auch von Mykorrhiza, einem Pilz, der auf ihren Wurzeln lebt. Die Mykorrhiza versorgen den Baum mit Nährstoffen und der erhält im Gegenzug Kohlenstoff, der im Boden gespeichert werden kann. Wir glauben, dass sich Mykorrhiza in Monokultur und Mischwäldern durch ihre Wuchsformen, -tiefe und Mengen unterscheiden und sich verschiedene Pilzarten ansiedeln. Unteranderem glauben wir auch, dass das Wachstum von Wurzeln und Mykorrhiza in Monokulturen und Mischungen durch Störungen wie Dürre unterschiedlich beeinflusst werden. Um besser zu verstehen, wie das funktioniert, werden wir untersuchen, wie die Wurzeln und ihre Mykorrhiza wachsen und welche Arten von Mykorrhiza in Mischungen und Monokulturen vorkommen. Wir werden uns mit Wurzelfallen und Kameras im Boden anschauen, wie schnell die Wurzeln wachsen und sich wieder zersetzen. Außerdem werden wir Mykorrhiza-Fallen aufstellen, um zu sehen welche Arten von Mykorrhiza in den verschiedenen Beständen wachsen. Schließlich werden wir herausfinden, wie viel Kohlenstoff in den Wurzeln und der Mykorrhiza im Boden verbleibt. Zusammen mit unseren Partnern, die Mischwälder oberirdisch untersuchen, wollen wir verstehen können, wie Mischwälder zu produktiven und stabileren Ökosystemen werden, die uns helfen Kohlenstoff zu speichern, um den Klimawandel einzudämmen.

Das Projekt zeigt, wie die Baumvielfalt die Produktivität des Waldes, die Anpassungsfähigkeit einzelner Bäume und die lebenswichtige Kohlenstoffbindung maßgeblich beeinflusst, und liefert wertvolle Erkenntnisse für die Optimierung künftiger Waldbewirtschaftungspraktiken. Wir haben untersucht, wie einzelne Baumarten reagieren und sich anpassen, wenn sie in gemischten Gemeinschaften im Vergleich zu Monokulturen wachsen. Diese Forschung ergab, dass oberirdische Merkmale zwar nur eine begrenzte Flexibilität aufwiesen, unterirdische Merkmale - insbesondere Wurzeln und die damit verbundenen Mykorrhizapilze - jedoch eine beträchtliche Plastizität zeigten. Weniger konkurrenzfähige Arten zeigten ausgeprägte Verschiebungen in ihren Merkmalsmitteln und eine erhöhte Merkmalsvariabilität, wodurch sie sich an die Wettbewerbsumgebung anpassten. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, sowohl die ober- als auch die unterirdische Dynamik sowie die Wettbewerbshierarchien zu berücksichtigen, um vollständig zu verstehen, wie Mischwälder funktionieren und gedeihen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Anpassungsfähigkeit die Gesamtproduktivität des Waldes selbst in frühen Wachstumsstadien erheblich steigert. Wir stellten fest, dass in der frühen Dynamik von gemischten Laubbaumplantagen innerhalb von nur sechs bis acht Jahren nach der Pflanzung Mischungen, insbesondere solche mit schnell wachsenden, akquisitorischen Arten wie Acer, Monokulturen in Bezug auf die Biomasseakkumulation deutlich übertrafen. Dieser "Überertrag" - bei dem Mischbestände mehr produzieren als die Summe der Monokulturen - wurde sowohl ober- als auch unterirdisch beobachtet und zeugt von einer effizienteren Nutzung der Ressourcen. Wichtige Erkenntnisse zeigten, dass die Biomasseverteilung je nach Art und Baumgröße variierte, was die komplexe Wechselwirkung zwischen aktiver Akklimatisierung und passiven wachstumsbezogenen Veränderungen unterstreicht. Das Fehlen einer Wurzelabgrenzung deutete darauf hin, dass diese gesteigerte Produktivität eher auf einer komplementären Ressourcennutzung als auf einer einfachen räumlichen Trennung beruhte. Diese Ergebnisse unterstreichen die erheblichen Vorteile der Artenvielfalt für das Wachstum und die Ressourcenverteilung in jungen Mischwäldern. Darüber hinaus untersuchte eine umfassende paneuropäische Studie die entscheidende Rolle der Baumvielfalt für die Kohlenstoffbindung im Boden. Sie bestätigte, dass Bestände mit einer höheren Baumartenvielfalt im Vergleich zu Monokulturen durchweg größere Kohlenstoffvorräte im Oberboden aufwiesen. Dieser positive Effekt war besonders unter bestimmten Umweltbedingungen wie geringerer Bodenfruchtbarkeit und geringeren Temperaturschwankungen deutlich zu erkennen. Während die Baumvielfalt keinen direkten Einfluss auf die Pilzvielfalt hatte, wurde eine positive Korrelation zwischen der Artenvielfalt der Pilze und den Kohlenstoffvorräten im Oberboden festgestellt, was darauf hindeutet, dass vielfältige Pilzgemeinschaften zur Kontextabhängigkeit der Vorteile der Kohlenstoffbindung beitragen können. Insgesamt unterstreichen diese Studien die bedeutenden ökologischen und klimamildernden Vorteile der Einbeziehung der Baumartenvielfalt in die Waldbewirtschaftung. Durch die Verbesserung der Anpassungsfähigkeit einzelner Bäume, die Steigerung der Gesamtproduktivität und die Erhöhung der Kohlenstoffbindung im Boden stellen Mischwälder einen robusten und widerstandsfähigen Ansatz für eine nachhaltige Forstwirtschaft dar.