Dürrephasen und ihre Folgen

Hohe Temperaturen in den Sommermonaten belasten die menschliche Gesundheit stark und können die körperliche und geistige Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Aber auch die Umwelt und insbesondere Bäume in Städten, Wäldern, Parkanlagen und Gärten zeigen bei längeren Trockenphasen deutliche Schäden. In Waldbeständen erhöht sich das Risiko von Waldbränden, weil sich mehr Streu auf dem Waldboden befindet.

Hitzewellen

Bereits das Jahr 2003 zeichnete sich durch hohe Temperaturen in den Sommermonaten aus, es wurde von einer „Mega-Hitzewelle“ gesprochen. In den Sommern 2018 bis 2023 herrschten langanhaltend hohe Temperaturen und extreme Trockenheit, sodass die Wasserspeicher in den Böden nicht aufgefüllt wurden. Der Bund Deutscher Forstleute meldet, dass in diesem Zeitraum mehr als hundert Millionen Altbäume abgestorben sind.

Folgen des Klimawandels

Bäume sind als Folge des Klimawandels durch Witterungsextreme zunehmend gefährdet. Zu nennen sind schwere Sturmschäden, verursacht durch Tornados und Orkane mit hohen Windgeschwindigkeiten. Dabei werden Bäume entwurzelt, erleiden Drehbrüche und auch Starkastbrüche.

In Trockenperioden verringert sich die Vitalität der Bäume. Dies zeigt sich in verkürzten Trieben, verringerten Blattmassen und eingeschränktem Zuwachs. In den Baumkronen zeigen sich zunächst trockene Zweige im Feinastbereich (Abbildung 1), mit zunehmender Hitze sind mehr tote Schwachäste zu erkennen (Abbildung 2), bis schließlich auch Starkäste und ganze Kronenteile abgestorben sind (Abbildung 3). Durch Witterungsstress geschwächte Bäume sind anfälliger gegenüber Schädlingsbefall und Krankheiten.

Bäume leiden unter der Hitze in den Dürrephasen seit dem Jahr 2018. Seither ist der Stand des Grundwassers in den Böden zu niedrig. Vielerorts sind deutlich geringere Niederschlagsmengen im Sommerhalbjahr, im Winter ist in etlichen Gegenden Deutschlands nur wenig Schnee gefallen, sodass sich die Grundwasserstände nicht wieder normalisiert haben. Die Reaktionen auf die Trockenheit werden sich auch noch in den kommenden Jahren auswirken.

Geht man aufmerksam durch Städte, dann fällt insbesondere bei Straßenbäumen auf, wie stark sie unter der Hitze leiden, denn sie haben schon bei „normalen“ Witterungsbedingungen durch die Versiegelung der ohnehin kleinen Freiflächen für ihre Wurzeln durch Asphaltdecken, Pflaster, Leitungsschächte eine ungenügende Wasserversorgung.

Zwar haben Bäume in Gärten, Parkanlagen und auf Golfplätzen deutlich günstigere Bedingungen als Bäume entlang von Straßen, aber bei Temperaturen in einigen Gebieten von über 30 Grad – zuweilen sogar darüber – reagieren auch diese Bäume mit deutlich erkennbaren Symptomen.

Anpassungsstrategien an Trocken- und Hitzestress

Bäume haben im Laufe ihrer Entwicklung Strukturen und Strategien entwickelt, um die Verdunstung zu reduzieren und in Klimazonen mit trockenen, heißen Sommern nicht zu vertrocknen.

Strukturen zur Minderung der Verdunstung:

• kleinere und derbere Blätter mit viel Festigungsgewebe,
• dickere Wachsschichten,
• eingesenkte Spaltöffnungen,
• weiße Behaarung zur Reflexion des Sonnenlichtes und 
• eingerollte Blattflächen als effektiver Verdunstungsschutz.
   

Unsere einheimischen Baum-Arten wachsen unter temperaten Klimabedingungen, mit normalerweise ausreichend Feuchtigkeit im Sommer und Schnee im Winter, wobei die Bedingungen in den einzelnen Landesteilen sehr unterschiedlich sind. Die Zusammensetzung der natürlichen Vegetation korrespondiert mit diesen Verhältnissen.

Wenn sich nun im Rahmen des Klimawandels die Lebensverhältnisse entscheidend ändern, dann ist zu überlegen, welche Baum-Arten sich in Zukunft für unsere Städte eignen. Ein Arbeitskreis der Gartenamtsleiter gibt seit 1976 jährlich Listen zu Straßenbäumen heraus, mit Angabe von deren Eignung für unsere Städte.
 

Seit Jahren werden in Baumschulen verschiedene Arten und Sorten auf ihre Eignung unter extremen Bedingungen getestet. Bis diese Tests abgeschlossen und ausgewertet sind und genügend Jungbäume zur Pflanzung bereitstehen, dürfte es aber noch eine Weile dauern.
 

Wie verhalten sich Bäume bei Wassermangel? 
 

1. Stufe: Bei schlechterer Wasserversorgung verringert sich der Druck, mit dem das Wasser von den Wurzeln in die Baumkrone transportiert wird. Deutlich zu sehen ist der Druckabfall an herab hängenden Blättern. Im nächsten Schritt werden die Spaltöffnungen geschlossen und somit die Verdunstung vermindert. Die Bäume verlieren nunmehr weniger Wasser und schränken die Fotosynthese ein.

2. Stufe: Unter anhaltend schlechter Wasserversorgung werfen Bäume ihre Blätter und Früchte ab und reduzieren dadurch ihre Transpiration. Zunächst färben sich die Blätter gelb, dann braun und schließlich fallen sie ab, und das mitten im Sommer. Einige Arten, beispielsweise die Birke, können eine Blattmenge von bis zu 80 Prozent, Rot-Buchen etwa 30 Prozent, ihrer Blätter verlieren. Bei extrem hohen Temperaturen werden sogar grüne Blätter abgeworfen, das bedeutet, dass geringere Mengen von Assimilaten in Stamm und Wurzel gespeichert werden können.

3. Stufe: Etliche Baumarten werfen sogar kleine Zweige ab, beispielsweise Eichen und Weiden. Dieses Phänomen heißt in der Fachsprache Ast-Absprung. Zudem kann es in den Sommermonaten zu Grünast-Abbrüchen – vor allem in der Mittagszeit – kommen. Bei starker Verdunstung durch die Blätter und Wassermangel im Wurzelraum verliert der Holzkörper an Spannung; in der Folge kann es zum Bruch von stärkeren Ästen kommen.

4. Stufe: Bei weiter andauernder Trockenheit sinkt der Druck, mit dem das Wasser durch die Leitungsbahnen in die Kronen transportiert wird, es bilden sich Gasblasen, schließlich reißen die Wasserfäden. Sinkt die Wasserleitfähigkeit unter 40 Prozent, dann sterben Bäume schließlich ab, wie Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes in Jena erst kürzlich bei Untersuchungen an Fichten und Kiefern herausfanden.

Anpassungsstrategien an Hitze und Trockenstress
 

Hier werden drei Möglichkeiten unterschieden:

1. Herkunftsbezogene Anpassungen sind genetisch fixiert: Diese Baum-Arten stammen aus Ländern mit kontinentalem Klima mit trockenheißen Sommern und kühlfeuchten Wintern. Die Blätter sind klein, ledrig und haben auf der Epidermis eine Wachsschicht, sie sind behaart und die Spaltöffnungen auf der Blattunterseite eingesenkt.
2. Mittelfristige Anpassungen: Bäume investieren vermehrt in die Fruchtbildung oder in das Wachstum der Wurzel, um an tiefer liegende Wasserreserven zu gelangen.
3. Anpassung der Blattmorphologie: Nach Jahren mit hohem Trockenstress werden neben der Bildung von Kurztrieben bei einigen Baumarten auch kleinere Blätter mit mehr Festigungsgewebe gebildet. In der Fachliteratur wird diskutiert, ob Extremwetterereignisse zu rascheren Selektions- und Anpassungsprozessen führen, was schließlich zu trocken- und hitzeresistenten Nachkommen führen könnte.

Verhalten einzelner Arten
 

Woran ist eine Schädigung bei einzelnen Arten zu erkennen? Hier werden einige Baumarten mit Trockenschäden vorgestellt.

Sand-Birke (Betula pendula Roth)
Die Sand-Birke kommt in gemäßigten und arktischen Zonen vor. Sie hat malerisch überhängende Zweige und eine charakteristische Borke. Mit ihrem hellgrünen Austrieb im Frühjahr und prächtiger Laubfärbung im Herbst ist sie ein beliebtes Gehölz in unseren Städten.
 

Als Pioniergehölz hat sie nur geringe Ansprüche an den Boden; sie ist jedoch mit ihrem flachstreichenden Wurzelsystem auf eine gute Wasserversorgung angewiesen. Die Birke reagiert bei Hitze, Trockenheit und Grundwasserabsenkung mit Gelbfärbung der Blätter bereits in den Sommermonaten (Abbildung 4) und vorzeitigem Laubfall, einhergehend mit Vitalitätsverlusten. In diesem Zustand sorgt Mistelbefall für eine zusätzliche Schwächung der Birke (Abbildung 5). Nach Absterben von Teilen der Krone stirbt oftmals der gesamte Baum ab (Abbildung 6).

Rot-Buche (Fagus sylvatica L.)
Die Rot-Buche ist der wichtigste Waldbaum in unseren Breiten. Es zeigt sich jedoch, dass das Wachstum der Buchen durch Trockenstress deutlich zurückgeht. Da bei der Buche Reaktionen zeitlich entkoppelt von Witterungsextremen auftreten, werden weitere Nachwirkungen erst in den kommenden Jahren festzustellen sein. Bereits in den letzten Sommern waren aber deutliche Schäden erkennbar, so äußere Kronenbereiche mit deutlichen Kurztriebketten (Abbildungen 7 und 8) sowie kleinere, gelbe Blätter (Abbildungen 9 und 10). Seit einiger Zeit wird neuerdings ein Kronensterben vor allem in der Oberkrone beobachtet (Abbildung 11).

Stiel-Eiche (Quercus robur L.)
Die Stiel-Eiche ist bisher gut durch Trockenperioden gekommen, das liegt sicherlich an ihrem tief reichenden Wurzelsystem mit einer Pfahlwurzel. Bekannt ist, dass sich bei den Eichen seit Jahrhunderten Dürreperioden auf den Zuwachs negativ auswirkten, sie aber dennoch relativ gut überlebt haben. Sie zeigten eine erstaunliche Regenerationsfähigkeit, die verbunden ist mit einer großen Plastizität, erkennbar an morphologischen Merkmalen des Wasserleitsystems des Holzes und der Blätter, die im letzten Hitzesommer besonders groß waren, ohne dass es dafür eine Erklärung gibt.
 

Auch wenn sich in den letzten Dürrejahren die Baumkronen mit schlechterer Belaubung zeigten (Abbildungen 12 und 13), so muss die Stiel-Eiche dennoch als wichtige, widerstandsfähige Baumart angesehen werden. Selbst Fraß-Ereignisse, die in der Vergangenheit immer wieder auftraten, hat die Eiche relativ gut überstanden. Die Stiel-Eiche kann offensichtlich sehr flexibel auf Umweltveränderungen reagieren und ist deshalb in der Lage, verschiedenste Standorte zu besiedeln.

Rot-Fichte (Picea abies (L.) H. Karst.)
Die Rot-Fichte ist in Deutschland flächenmäßig und ökonomisch die wichtigste Baumart. Sie zeigte in den Dürrejahren eine deutliche Kronenverlichtung und eine hohe Absterbe-Rate. Hinzu kam bei den durch extreme Trockenheit stark geschädigten Fichten ein Massenbefall durch Borkenkäfer, der in den Forsten nicht mehr eingegrenzt werden konnte. In der Folge sind ausgedehnte Fichtenbestände weitgehend verschwunden.
 

Flachwurzler, wie die Fichte auf ungeeigneten Standorten, haben meist noch zusätzlich mit Feinwurzelschäden zu kämpfen. Die Schäden sind deutlich zu sehen an lichten Kronen (Abbildung 14), an herabhängenden Seitenzweigen, die kaum noch Nadeln tragen (Abbildung 15) und schließlich sind gänzlich abgestorbene Bäume zu sehen (Abbildung 16).
 

Selbst nach zwei Jahren mit etwas mehr Niederschlag und kühleren Sommern haben sich vorgeschädigte Rot-Fichten nicht erholt, so dass sie durch geringer werdende Nadelmasse eine starke Schädigung deutlich zeigen. 

Wald-Kiefer (Pinus sylvestris L.)
Die Wald-Kiefer ist in einigen Regionen, insbesondere auf sandigen Standorten, beispielsweise in Brandenburg und Teilen Bayerns, eine wichtige Baumart, die bis zu den Dürreperioden in den letzten drei Jahren auch als trockenheitstolerant galt.

In den Dürrephasen zeigte die Wald-Kiefer starke Kronenverlichtungen, absterbende Kronenbereiche (Abbildung 17) und sogar komplette Mortalität, insbesondere an Standorten mit sandigen Böden (Abbildung 18). Für das Absterben der Wald-Kiefer spielt neben Prachtkäfern und Borkenkäfern ein wärmeliebender parasitischer Schlauch-Pilz (Sphaeropsis sabinea (Fr.) Dyko & Sutton) eine bedeutende Rolle. Dieser Pilz verursacht das sogenannte Diplodia-Triebsterben
der Kiefer. Die winzigen Fruchtkörper des Pilzes entstehen auf der Rinde der Zweige und an der Basis der Nadeln. Sein stärkeres Auftreten ist stark an Trockenstress gekoppelt und befällt unter diesen Bedingungen auch die europäische Lärche (Larix decidua Mill.) und die Schwarzkiefer (Pinus nigra J.F. Arnold).

Bäume auf Golfplätzen in Trockenperioden
 

Bäume auf Golfplätzen haben zunächst einmal bessere Bedingungen, weil die Rasenflächen regelmäßig gewässert werden. Die Bäume entlang der Spielbahnen, an den Abschlägen, Fairways und Grüns profitieren von dieser Bewässerung, weil ihre Wurzeln noch mindestens eineinhalb Meter über die Kronentraufe hinaus reichen.
 

Bei der Bewässerung ist zu beachten, dass für Bäume aufgrund der Wuchs-Rhythmik die Wasserversorgung in den ersten Monaten der Vegetationsperiode von besonderer Bedeutung ist. Das gilt vor allem für Jungbäume, die unter den jetzigen Klimabedingungen unbedingt nur im Herbst gepflanzt werden sollten.
 

Stark geschädigte oder abgestorbene Bäume bedeuten bei der Golfplatzpflege höheren Aufwand, weil diese im Sinne der Verkehrssicherungspflicht entfernt oder im Rahmen der Baumpflege das Totholz entfernt werden müssen.
 

Bei längeren Trockenperioden verringert sich die Vitalität der Bäume, insbesondere wächst die Anfälligkeit gegenüber Schädlingen und Krankheiten und die Lebenserwartung der Bäume verkürzt sich.
 

Folgende Bilder zeigen stark geschädigte oder bereits abgestorbene Bäume am Rande der Spielbahnen: 
Abgestorbene Birke (Abbildung 19), Rot-Buche mit gelben Blättern (Abbildung 20), Buchen-Krone mit kleinen Blättern (Abbildung 21), Stiel-Eichen mit schütterer Belaubung (Abbildung 22), schwer geschädigte, bzw. abgestorbene Rot-Fichten (Abbildung 23 und 24), Wald-Kiefer mit absterbenden Kronenteilen (Abbildung 25), mit bereits abgestorbenen Kronenbereichen (Abbildung 26), völlig abgestorbene Wald-Kiefer (Abbildung 27).