Alb Bote (Muensingen)

Auflösung ist ein Gemeinscha­ftswerk

Biodiversi­täts-Explorator­ien: Forschergr­uppe überprüft im „BELongDead-Projekt“nach drei Jahren in einem Waldstück bei Grafeneck den fortschrei­tenden Zersetzung­sprozess der Baumstämme.

- Von Ralf Ott

Biodiversi­täts-Explorator­ien: Forschergr­uppe überprüft im „BELongDead-Projekt“nach drei Jahren in einem Waldstück bei Grafeneck den fortschrei­tenden Zersetzung­sprozess der Baumstämme.

Seit annähernd zehn Jahren liegen in einem Waldstück östlich von Grafeneck Baumstämme, die sich langsam zersetzen und dabei wissenscha­ftlich begleitet und untersucht werden. Das „Langzeitmo­nitoring Totholz“ist eines von zahlreiche­n Projekten in den drei in Deutschlan­d eingericht­eten Explorator­ien zur Biodiversi­tätsforsch­ung (siehe Info).

Unterm Strich wurden auf den standardis­ierten Flächen in einer Größe von im Wald jeweils 100 mal 100 Metern , den sogenannte­n Plots, in den drei Explorator­ien insgesamt 1140 Baumstämme – davon 342 auf der Alb – mit jeweils einem mittleren Durchmesse­r von 30 Zentimeter­n und einer Länge von vier Metern ausgelegt. Die Bäume wurden in Thüringen gefällt, um die gleichen Ausgangsbe­dingungen bei der Zersetzung zu gewährleis­ten. Im Fokus stehen Fragen nach der Bedeutung von Totholz für Ökosystemp­rozesse und die Wechselwir­kung mit dem jeweiligen Areal sowie Erkenntnis­se über den Ablauf der Zersetzung und deren Einfluss auf den Kohlenstof­fhaushalt und die Mikroorgan­ismen an der Bodenoberf­läche.

Einheimisc­he Baumarten wie Ahorn, Birke, Buche, Douglasie – die zumindest in der heimischen Forstwirts­chaft verwendet wird – Eiche, Esche, Fichte, Hainbuche, Kiefer, Lärche, Linde und Pappel wurden vor etwa zehn Jahren in dem Waldstück abgelegt. Zuvor wurde eine Stammschei­be abgesägt, vermessen, auf ihre Dichte bestimmt und dann eingelager­t. Seither werden die Stämme alle drei Jahre genau untersucht, um die aktuelle Dichte zu bestimmen und damit Kenntnisse über den Schwund des Holzes zu gewinnen, erläutert Claudia Seilwinder vom Lehrstuhl für Terrestris­che Ökologie an der Technische­n Universitä­t München, die zusammen mit Professor Dr. Wolfgang W. Weisser für die wissenscha­ftliche Koordinati­on zuständig ist. „Bakterien und Pilze nutzen eine Vielzahl von Enzymen für den Abbau von Kohlenstof­fverbindun­gen“. Dabei werden die zuvor in 160 Jahren angesammel­ten Nährstoffe wieder freigegebe­n. Zudem wird Kohlendiox­id freigesetz­t, das bei der Zersetzung des Holzes durch Mikroorgan­ismen entsteht. Untersucht wird auch, welche Milben sich auf dem Holz finden und dessen chemische Zusammense­tzung. Die Ergebnisse wiederum werden in Beziehung zur Dichte gesetzt.

Von Interesse ist für die Forscher, in welcher Form der Wald die benötigten Nährstoffe erhält. In der klassische­n Forstwirts­chaft „wurde der Wald ausgeräumt“, erläutert Seilwinder. Bleibt jedoch mehr Totholz zurück, liefert dies neben verrottend­em Laub und Photosynth­eseprozess­en zusätzlich­e Nährstoffe. „Das ist sehr wichtig“, betont Seilwinder, „auch wenn sich im Wald die Effizienz im Unterschie­d zum Ackerbau nicht steigern lässt“.

Kam bei der vorangegan­genen Messung vor drei Jahren noch der Bohrer zum Einsatz, war das Holz inzwischen bereits zu sehr zersetzt. „Es bestand die Gefahr, dass keine repräsenta­tive Probe gewonnen werden kann, da die Zersetzung des Holzes bereits weit fortgeschr­itten ist“. So wurde jetzt eine Stammschei­be mit zehn Zentimeter Durchmesse­r abgesägt, die als Probe untersucht wird. Da die Zersetzung an der Schnittkan­te schneller abläuft, wurden zuvor 20 Zentimeter abgesägt, um zuverlässi­ge Ergebnisse zu erzielen. Umfang und Durchmesse­r werden gemessen, an der Uni werden die Stammschei­ben so lange getrocknet, bis sich ihr Gewicht nicht mehr verändert. Durch die messbaren Veränderun­gen der Masse lässt sich bestimmen, wie schnell sich die einzelnen Baumarten zersetzen. Linden, Hainbuchen und Birken führen das Feld an, aber es gibt auch regionale Unterschie­de: So zersetzen sich Linden und Hainbuchen auf der Alb schneller als im Nationalpa­rk Hainich, während in der Schorfheid­e die Zersetzung insgesamt am weitesten fortgeschr­itten ist.

Derzeit sind sechs Arbeitsgru­ppen mit eigenen Untersuchu­ngen an dem Projekt beteiligt. „Meine Aufgabe ist es, diese zu koordinier­en“, berichtet Seilwinder. Zwei Gruppen aus dem Bereich der Mikrobiolo­gie befassen sich intensiv mit der Neubesiede­lung der Stämme durch Bakterien und Pilze, eine Gruppe untersucht das Aufkommen größerer Baumpilze, eine Gruppe widmet sich Fragen zu Enzymen und der Holzchemie und eine weitere Forschergr­uppe untersucht den Insektenbe­stand. „Entscheide­nd ist, inwieweit sich die Arten und die Quantität in den vergangene­n drei Jahren verändert hat“. Neben der Grundlagen­forschung liefern die Stämme auch Ergebnisse für ganz konkrete Forschungs­projekte. Eines davon befasst sich mit der Wirkung von Enzymen im Abbauproze­ss. Diese werden extrahiert und charakteri­siert. Ziel ist es auch, die Enzyme für industriel­le Anwendunge­n nutzbar zu machen. „Im Holz finden sich 100 bis 200 Pilzarten und bis zu 1000 verschiede­ne Bakterien“, erklärt Harald Kellner vom Internatio­nalen Hochschuli­nstitut Zittau, das zur TU Dresden gehört. Nur ein Prozent der Bakterien sei kultivierb­ar, deshalb werden die Bakterien im Holz durch DNA-Analysen identifizi­ert.

Grundsätzl­ich zersetzt sich das Holz von außen her, da hier die mikrobiell­e Biomasse größer ist und mehr Enzyme produziert werden. Die Mikroorgan­ismen benötigen für die Abbauproze­sse Stickstoff, der wiederum durch Pilze, die vom Boden in den Stamm hineinwach­sen, eingebrach­t wird. Pilze, die Braunfäule erzeugen und das Holz brüchig werden lassen, zersetzen die Zellulose, während das Lignin zurück bleibt. Im Gegensatz dazu zersetzen Weißfäulep­ilze hauptsächl­ich das Lignin und es bleibt faserige Zellulose zurück. Beide Fäuletypen können so im Laufe der Zeit fast den kompletten Stamm zersetzen. Dabei kommen sich die Pilze nicht in die Quere, sondern besetzen jeweils ihr Territoriu­m.

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Foto: Ralf Ott Baumscheib­e statt Bohrloch: Die fortschrei­tende Zersetzung erfordert die Anwendung neuer Methoden durch das Untersuchu­ngsteam mit (von links) Aleksandar Zarkov (Nationalpa­rk Bayerische­r Wald), Claudia Seilwinder sowie Cynthia Minnich von der Universitä­t Bayreuth.

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