Von Opportunisten und Diven - das Frühlingserwachen der Bäume

Text und Bild: Ulrike Matter

Es ist komplex und kompliziert und sowieso von Baum zu Baum verschieden: das Erwachen der Bäume im Frühjahr. Viele kleine und grosse Prozesse müssen ineinandergreifen. Und der Klimawandel verlangt auch den Bäumen Flexibilität ab.

«Die Buche ist sehr konservativ», so erklärt Frederik Baumgarten vom Institut für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) die standhafte Weigerung eben dieses Baumes, auszutreiben, solange die Tageslänge nicht mindestens dreizehn Stunden beträgt. Andere seien da weniger heikel, Eichen zum Beispiel oder jüngere Bäume. Offenbar gibt es sie auch unter den Bäumen: die Opportunisten, die es auch mal ein bisschen weniger genau nehmen, und die Diven, die auf optimalen Bedingungen beharren.

Wer, wann, wie was?

«Grundsätzlich ist das Frühlingserwachen von zwei Faktoren abhängig», so Baumgarten, «von der Temperatur und der Tageslänge.» Wobei die Bäume die kühleren Temperaturen, «chilling» genannt, genauso nötig hätten, wie die anschliessenden warmen Temperaturen – in der Fachsprache als «forcing» bezeichnet. Und da es auch da keine allgemein gültigen Regeln gibt, sind einige Bäume, wie die oben erwähnte Eiche, mit wenig chilling zufrieden. Der Ahorn hingegen besteht darauf und die Buche legt zwar Wert aufs chilling, die Tageslänge ist ihr aber wichtiger. All dies sind Strategien der jeweiligen Bäume, um sich in die optimale Startposition für die folgende Zeit zu bringen und diese ist von Baum zu Baum verschieden. Bei manchen Baumarten wie der Vogelkirsche beispielsweise kann der Austrieb bei Temperaturen bis zu - 6 Grad überdauern und so kann sie gefahrlos auch früher austreiben. Bei anderen wird der Austrieb schon bei wenig Frost so stark geschädigt, dass er in der sich anschliessenden Vegetationsperiode nicht mehr viel zum Wohlergehen des Baumes beitragen kann.

Das innere Auge

Und woher weiss die Buche nun, dass der Tag die von ihr gewünschte Länge hat? Sie und alle anderen Bäume haben spezielle lichtempfindliche Proteine, Phytochrome genannt. Diese enthalten ein bestimmtes Pigment, das sich unter Lichteinstrahlung dreht und so das gesamte Protein verändert. Dadurch wird eine Reihe an Prozessen in Gang gesetzt, an deren Ende der Baum weiss, dass es jetzt Zeit ist, aus dem Winterschlaf zu erwachen.

Akribische Kontoführung

Derzeitiger Stand der Forschung ist, dass jede Knospe eine eigene kleine Funktionseinheit bildet, die selbstständig entscheidet, wann für sie persönlich nun der optimale Zeitpunkt für den Austrieb ist. Dafür hat sie ein eigenes Wärmekonto. Wie sie das nun genau führt, bleibt vorerst ihr Geheimnis. Der Knospenaustrieb wird jedenfalls nicht zentral gesteuert, der Blattaustrieb läuft autark ab „bis das ganze System Baum wieder online ist“, so beschreibt es Baumgarten. Sein Team vom WSL hat diverse Versuche zu dem Thema durchgeführt. Eines der ungewöhnlicheren Experimente dabei mag das Bemalen von Knospen verschiedener Bäume mit weisser und schwarzer Farbe gewesen sein. Das hat gezeigt, wie Knospen auf unterschiedliche Lichtintensitäten reagieren. Kurz zusammengefasst: Die Knospen mit der schwarzen Farbe konnten ihr Wärmekonto schneller füllen als diejenigen mit der weissen Farbe und demnach war dann der Austrieb auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten.

Gezuckerte Schutzschicht

Die Knospen sind während der Winterruhe mit einer Zuckerschicht vom Stoffwechsel des Baumes getrennt. Dabei handelt es sich um einen pflanzlichen Zucker namens Callose, der Pflanzen als universelles Abdichtungsmittel dient. Die Callose bildet eine Sperre zwischen Knospe und Baum und bleibt dort auch so lange, bis das Chilling bzw das Forcing den Auflösungsprozess der Zucker einleitet. Erst dann ist die Knospe wieder bereit, all die Pflanzenhormone, die für ihren Austrieb sorgen, aufzunehmen.

Im Wasserrausch

Auch der Wassertransport läuft im Frühling anders ab, als zu den Jahreszeiten, in denen der Baum über ein vollständiges Blätterkleid verfügt. Während des Sommers wird der Baum passiv vom Wasser durchströmt, angetrieben über den Sog, der durch die Verdunstung an den geöffneten Spaltöffnungen der Blätter entsteht. Im Frühjahr sind es osmotische Prozesse, Kapillarkräfte über die Zellen der Leitbündel und ein Unterdruck in den Zellen, die das Wasser bis zur Baumkrone befördern. Und das ist nicht wenig – damit sich die Blätter gut entwickeln, «pumpt» der Baum sehr viel Wasser durch seine Leitbündel – hie und da heisst es, das sei mit einem Stethoskop an der Rinde zu hören.

Und der Klimawandel ist auch dabei

Interessant ist auch, was man am WSL über das Wachstum der Bäume herausgefunden hat: Das findet nämlich an deutlich weniger Tagen statt, als es gute Bedingungen gibt. Die meisten Bäume wachsen (in etwa) von April  bis zur Sommersonnenwende und danach, wenn die Tageslänge wieder abnimmt, investieren sie Zeit und Energie in andere Prozesse. Ein Frühling mit Wärme, Licht und ausreichend Wasser ist also entscheidend für das Gedeihen der Bäume. Mit dem Klimawandel und all seinen Unberechenbarkeiten ist das ein Problem geworden: Ist es wärmer im Frühjahr, treiben viele Bäume früher aus – und werden dann unter Umständen von Spätfrösten stark geschädigt. Gleiches würde auch für wärmeliebende Bäume aus dem sonnigen Süden gelten, die mit den immer länger andauernden Trockenperioden besser zurechtkämen. Die Buche hat mit ihrer Orientierung an der Tageslänge also prinzipiell eine relativ sichere Strategie gewählt. Doch die zunehmende Unbeständigkeit, was Niederschläge und Trockenperioden betrifft, setzt auch ihr sehr zu. Baumgarten meint, die Buche würde in den niederen Lagen über kurz oder lang verschwinden. Die Fichte sei ohnehin schon angezählt. Wobei diese in den tieferen Lagen noch nie so richtig glücklich war, weil schon immer standortfremd.

«Der Mensch braucht den Wald», sagt Baumgarten, «für all seine gratis Ökodienstleistungen wie die Trinkwasseraufbereitung oder als Schutzwald.» Es wird also intensiv geforscht, welche Bäume sich an die veränderten Gegebenheiten anpassen können. Wie wohl der Wald der Zukunft aussehen wird?