Jahrringe, ein Thema der praktischen forstlichen Forschung
Vonrirriz77.Sc/zwezngz-zzhez-
Keynwris:Tree rings; ecology;climate; pointer years.
FDK:561.24:81
Einleitung
Ist es nicht erstaunlich, dass
wir
nach mehrals hundertjähriger forstlicher Forschung kaum wissen, unter welchen klimatischen Bedingungen ein Jahr- ring breit oder schmal ausfällt? Wer könnte, ohne auf Stammscheiben zu schauen, sagen, ob der Jahrring von 1994breit
oder schmal ausgefallen ist?Wer wagt eine Prognose über den Zuwachs einer dominanten oder unter- drückten Buche, Tanne oder Fichte im
Mittelland
oder im Gebirge an einem trockenen oder feuchten Standort, wenn die Niederschläge im Juni und Juli gering ausgefallensind?Als
vorJahrenander damaligenEAFV
die Frage zur Diskussion stand, ob Jahrringforschung betrieben werden sollte, war die Meinung recht klar. Ein alter Kollege brachte es auf den Punkt; «Das bringt nichts, das hat schon Knuchel erfahren». Hermann Knuchel war Professor derAbteilung
Forst- WirtschaftderETH.
25Jahre sind seitherins Landgegangen, undimmernoch könnenwir
die eingangs gestellten Fragen nicht präzise beantworten. Die Jahrringforschung jedoch hat in anderen Bereichen enorme Erkenntnisse erarbeitet. Diese sind,so weist eine internationale Bibliographienach,in über 5000Artikeln
in Hunderten von Zeitschriften beschrieben. In folgenden Büchern sind die wichtigstenForschungsresultate dargestellt;7Lzz7/z'e, M. G. L. 7952: 7ree-7?z'zzgDzzrizzgzzzzriAzr/zaeo/ogy.
Beschrieben ist der Einsatz der Dendrochronologie in der Archäologie in Irland und England. Vieles hat auch inMitteleuropa Gültigkeit.
7?az7/ze,
M
G. L. 7995:/I s/z'ce f/zrozzg/z rime;riezzriz-oc/zz-ozzo/ogyzzzzripz'eczsz'ozz etaz'zzgBaillie schlägt dieBrückezwischen derArchäologie undder Klimatoiogie. Ausführlich beschrieben ist derZusammenhang zwischen Vulkanismus,Klima und Baumwachstum.
Schweiz.Z. Forstwes.,747(1996) 12:939-960 939
Becker, B. eta/. 7955: De«rfroc/zrono/og/e in der t/r- zmdFrü/zgesc/zzc/zfe.
Aufdem damaligen StandderKenntnisse sind diekalendergenauen Daten dermeisten Seeufer- undMoorsiedlungen in derSchweiz undin Süddeutschland aufgeführt.
Cook, F. B. «nd Tfairiuksfü, L. A. 7990:A/etkoaho/Dendroc/îrono/og^.
AlleDendrochronologen mit Rang und Namen beschreiben diedendrochronologischen Techniken(richtetsich anFachleute).
Frto,
Ft. C. 7976: Freeringsand ciimaie.Beschrieben sindder ökophysiologischeHintergrundunddie statistischeMethodikder Jahrringforschung. Vieles bezieht sich aufdie Wälder im amerikanischen Südwesten, /ones, 77 D. et a/. 7996: C/imaftc Vüriarions and Forcing A/ec/zanisms
o/
die Last2000Years.
HieristderaktuelleStand derweltweiten dendroklimatologischenForschung dargestellt.
Kaenne/, M. and5c/zweingri/t>er, F 77. 7995:A7w/d7i'ng«a/G/ossaryo/Dendroc/trono/ogy.
In sieben Sprachenwerden alle in der Dendrochronologie verwendeten Begriffe defi- niert.
Sc/zwe/ngrwber, F 77. 7955:Der/a/zrring.
In leicht verständlicher Form sind die Methodik und das ganze Anwendungsgebiet beschrieben.
Sc/zweingrwber, F 77. 7995: Frees and Woodin Dendroc/ironoiogy.
Vonallen wichtigen, in der Dendrochronologie verwendeten Arten istder Aspekt,die Verbreitung, die Ökologieund die dendrochronologische Verwendung dargestellt.
ScLweingraber, FF7. und Sckoc/z, W 7992: 77o/z, LaLrringe undWe/rgesc/ze/ie«.
In erzählerischer Weise werden wichtige Befunde der Holzartbestimmung und der Dendrochronologie vorgestellt. Das Buch eignetsich als Nachttischlektüre.
S/zigo,
A
L. 7959: A TVew Free ßio/ogy: Facis, F/zoios, and P/îi/osopLies on Freesand dzeirProWemsand ProperCare.Ein reich bebildertes Buch, das alle Erscheinungen auf den Stammquerschnitten er- läutert.
In
denZeitschriften
«Tree RingBulletin»
und «Dendrochronologia» wer- den ausschliesslich dendrochronologische Aufsätze publiziert.Die
Archäologie war die erste Nutzniesserin der dendrochronologischen Forschung.Mit
demAufbau
einer 11000jährigen absoluten Jahrringreihe gelingtesheute,das Schlagdatum der Stämme aushistorischen Gebäuden und Pfahlbauten zu datieren. Die Dendrochronologie hat die mitteleuropäische Archäologierevolutioniert,
indem Fundinventare verschiedener Siedlungen in einenjahrgenauen zeitlichen Raster gefügt werden können. Es geht heute nicht mehr um die Frage, ob eine Siedlung am Zürichsee um 3100 und eine typologisch entsprechendeamNeuenburgersee um3200vor Christus entstan- den sei,sondern darum, ob dieZürcher3127 und die Neuenburger3145 v.Chr.dasHolz
für
Siedlungsbauten während odernach der Vegetationsperiode ein- geschlagen haben.Nur
wennwir
die prähistorischen Befunde sopräzise datie-ren können,lässtsichGeschichte schreiben. Bruno Huber,Professor
für
Forst- biologie an der Universität München, ist zu Beginn der 40er Jahre aus dem Feld der Ökophysiologie ausgebrochen und legtemit
derEinführung
der Dendrochronologie in Europa den Grundstein zu einem neuen Geschichts- Verständnis.Von nicht geringerer Bedeutung ist die Jahrringforschung in der Geophy- sik. 1948 hat der Physiker
Arnold Libby
die Methode der Radiokarbondatie- rung entwickelt.Dafür
hat er später den Nobelpreis erhalten.Absolut
datierte Jahrringe aus mehrtausendjährigen Bäumen im Westen Nordamerikas und solche aus ägyptischen Pyramiden waren Kronzeugenfür
dieRichtigkeit
seinerEntdeckung: Dasdendrochronologisch bestimmteAlter
entsprach dem des physikalisch berechneten. HansSüss,ebenfalls ein Physiker,meldete recht bald Zweifel an, denn er stellte fest, dass dendrochronologisch datierte Jahr- ringe von Borstenkiefern aus derZeit
um 4000 v.Chr. ein Radiokarbonalter von nur 3000 v.Chr. ergaben. Heute wissenwir
warum.Nicht
zu allen Zeiten ist gleich vielradioaktiver Kohlenstoff mit
dem CO, auf die Erdoberfläche gelangt, denn das Erdmagnetfeld hat denfür
die Bildung des radioaktiven Kohlenstoffs verantwortlichen Sonnenwind in unterschiedlicher Stärke abge- schirmt. Die Erkenntnis, dass sich die Intensität des Erdmagnetfeldes über Jahrtausende und die Sonnenfleckenaktivität über Jahrhunderte ändert, ist das Ergebnis einer fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen Physikern und Dendrochronologen.Das grösste und wohl auch schrecklichste Experiment, das auf Erden je angelegt worden ist, hat sich in jedem Gehölz, in Hochgebirgen, nahe den Polen undin den Tropen,niedergeschlagen. Inden 60erJahren haben Ostund West oberirdische Atombombenversuche durchgeführt, die den Spiegel des radioaktiven Kohlenstoffes um das Siebenfache ansteigen liessen.
Mit
demRadiokarbonpeak in tropischen Hölzern lassen sich heute die Jahre 1962/63 genau festlegen und nachträglich ist es möglich, den Austausch der
Luft-
massen von derNord- in die Südhemisphärezu rekonstruieren.
In der heutigenUmweltforschung nimmt dieDendrochronologie eine zen- trale Stellung ein.
An
sie wird die Frage gestellt, ob sich die Wachstumsver- hältnisse und das Klima unter dem Einfluss anthropogener Immissionen ver- änderthaben. DieErgebnisse vonLaborversuchenmit freistehenden, optimal ernährten Pflanzen sind eindeutig: sie wachsen bei erhöhtem CO,-Gehaltbesser. Die Ergebnisse dendrochronologischer Studien an alten Bäumen aus Waldbeständenjedoch sind sehrwidersprüchlich.
In
Zentraleuropa steigtund steigt der Zuwachs seit etwa 100 Jahren. Rings um den Pol in den borealen Wäldern ist bei den dominanten Bäumen kein ausserordentlicher Zuwachs feststellbar. Es ist zu vermuten, dass in den Urwäldern Nordamerikas und Russlandsdas Wachstum nicht durch das CO, gefördert werden kann, weil esdurch einen andern
Faktor
begrenztwird. Warum dann der Anstieg inMittel-
europa? Ist es die begünstigende forstliche Bewirtschaftung, die heute feh-lende Streunutzung oder gar der anthropogene Stickstoffeintrag? Die Frage ist heute nicht sicherbeantwortbar.
Die umweltbezogene Dendrochronologie ist ganz generell
mit
der Frage der globalen Klimaveränderungenkonfrontiert.
Sie ist gewillt, dieses hoch komplexe Thema anzugehen, denn es besteht die Gewissheit, dass Verände- rungen jahrgenau in den Jahrringabfolgen aufgezeichnet sind. Aus diesem Grunde haben verschiedenste Wissenschaftszweige dendrochronologische Methoden übernommen zurRekonstruktion kurzfristig
extremer und lang- fristig schleichender Veränderungen. Einerseits werden Wachstunissprünge, sogenannte Ereignisjahre und abrupte Zuwachsveränderungen, in ganzen Populationen festgehalten. Die Fläufigkeit von Individuen, die in einem bestimmten Jahr auf ein Ereignis extrem reagiert haben, ist ein Massfür
die Intensität eines Ereignisses. Anderseits werden Jahrringbreiten undJahrring- dichten von vielen Individuen gemessen und zuMittelkurven
verarbeitet.Diese besagen vor allem etwas über die biologische Leistungsfähigkeit eines Bestandes.
Ereignisjahr Jahrring- Spätholz- breite
Jahrring- breite Jahrring-
breite Spätholz-
breite Spätholz-
Zuwachs.Klimatische EreignissehabeneinzelneJahrringe gekennzeichnet.ExtremschmaleJahr- ringe entstehenvorallemdurch Trockenperioden im Frühsommer, imschweizerischenMittelland etwa vom Mai bis Juni, oder auch durch Spätfröste zu Beginn der Wachstumsperiode. Extrem breite Jahrringe entstehen, wenn im Mai und Juni viel Niederschlag fällt. Extrem schmale Spätholzzonenentstehenvorallem durchSommertrockenheit oderbeiInsektenbefall.InBäumen
ausHochlagensind sieAusdruck kalterSommer.Extrembreite SpätholzzonensinddasErgebnis feuchter Sommer (JulibisSeptember).
Die jahrringanalytischeForschung besitzt heuteausgefeilte technische und statistische Methoden. Zudem verfügt sie über fundamentale ökologische Kenntnisse, um diejenigen Bäume auszusuchen, die eine
Antwort
auf eine gestellte Frage versprechen. Diese Voraussetzung erschliesst der forstlichen Forschung eine neue Dimension: Von jedem Baum und jedem Strauch an jedemOrt
lässt sich eine kalendergenaue Wachstumsgeschichte rekonstru- ieren. Der Jahrring ist somit der ideale Träger des Raum-Zeit-Gedankens in der ökologischen Forschung.Viele Forscher des 19. Jahrhunderts, vor allem Vater Theodor und Sohn Robert Hartig, haben in Deutschland die Grundsteine gelegt. Bruno Ffuber kombinierte
ihr
Wissenmit
demjenigen der amerikanischen Schule vonAn-
drewElicott
Douglass. Eigenartigerweise hat die auf jahrgenauer Datierung beruhende Jahrringanalyse in dereigentlichen forstlichenForschungweltweit nie richtig Fuss gefasst.Mit
diesem Aufsatzmöchte ich den guten Beobachtern und insbesondere den Forstleuten zeigen, dass Forschung im Wald auch mit einfachenMitteln
undmit
wenig zeitlichem Aufwand neue Erkenntnisse und auch Freude ver- mittein kann.Der
Staminquerschnitt ist ein biologisches LesebuchBereits an Stammquerschnitten
mit
rauhen Motorsägeschnitten sind viele Beobachtungen möglich. Bessernoch gelingen sie an Stammscheiben, die mit einem Schleifband geglättet worden sind. Die meistenfür
das Baumleben wichtigen Ereignisse sind an der Stammbasis erkennbar.In
viel beschränkte- rem Masse eignen sich auch Bohrkerne. Da an der Aussenseite des Baumes kaumzuerahnen ist, was sichimStamm drinnenallesfür
Merkmale befinden, gibt ein Bohrkern in der Regel nur eineAhnung
vom ganzenwirklichen
Geschehen. Bohrungen schädigen den Stamm mechanisch: Es gibt ein etwa 7 mm dickes Löchlein. Da der Baum von Natur aus Abwehrmechanismen besitzt, die unter dem Wort Kompartimentalisierung zusammengefasst sind, entstehen in der Regel Verfärbungen, nur in den seltensten FällenFäulen.
An
jeden Baumquerschnitt richtenwir
dieselben, grundlegenden Fragen:Wh/7«/V herBatzragefcef/nf? Wenn derSchnittganz am Stammfusserfolgte, gibt die Anzahl Jahrringe denJahrgang der Keimung an (Abbhhnngen
in-g).
W/e/'sfherBnn/ngestorben?
Wir
beobachten die äusserstenJahrringe und stellen fest, ob der Tod abrupt oder nach einer Wachstumsreduktionsphase erfolgte. Es ist sogar feststellbar, ob der Baum im Frühsommer, im Spätsom- mer oderinder Vegetationsruhe abgestorbenist. Dazumüssenwir
feststellen, ob der Baum bereits Spätholz angesetzt hat oder nicht.Ze/ge«szc/z aw/(fem ßwersc/znz'ftflzz/jfa//ezzd'e £z>zze/ya/zre? In jederLebens- phase, sei es in einer sehr produktiven oder einer wenig
produktiven,
fallen extrem breite oderschmaleJahrringe oder solchemit
breitem oder schmalem Spätholz auf (ZèMzfwngia).
N letzter Jahrring
ohne Spätholz 1970
: kurzfristige Zuwachs- reduktion
kurzfristige reduktion kurzfristige
1947-1949 kurzfristige
1947-1949 kurzfristige
kurzfristige Zuwachs- "|j>
reduktionkurzfristige reduktionkurzfristige
1927-1929
J
"|j>J
"|j>Jugendphase, frei
Jugendphase, frei
Jugendphase, aufgewachsene Fichteaufgewachsene Fichteaufgewachsene
erster Jahrring1909
Beginn der zweiten Reduktion
Beginn Reduktion Beginn
1971 Ereignisjahr1956 (Winterfrost) Ereignisjahr (Winterfrost) Ereignisjahr Beginn derersten Reduktion Beginn Reduktion Beginn
ersterJahrring1941
AftiüMung/&.Nadelbaura mitperiodisch wechselndem Zuwachs.AbrupteZuwachsreduktionen entstehen bei einschneidenden Umwelteinflüssen, z.B. bei grossen Kronen- und Wurzelverlet- zungen. Der Zuwachs geht auch nach kurzfristigen klimatischen
grossen klimatischen grossen
Ereignissen wie Frost und Trockenheit
zungen.
Trockenheit zungen.
zurück. Weshalbbei harterKonkurrenzder Zuwachs abrupt zurückgeht,ist unklar;
theoretisch sollten die Jahrringbreiten kontinuierlich schmaler werden. Derobere Querschnitt stammt von einerTanneauseinemWirtschaftswaldimschweizerischenMittelland. DerZuwachs hat sich ab 1927 aufeinem durchschnittlichen Niveau von etwa einem Millimetereingependelt.
Deruntere Querschnitt stammt von einer abgestorbenenTanneausdem Jura.Dieäusserst schma- lenJahrringeweisendarauf hin,dasssiedenErschöpfungstoderlittenhat.
//«/
<2<?r ßawra abrupfe, vze/e ./a/;re r/aueruc/e Wac/zsfwmsyerä«<2erungen er/a/zre«? Wachstumssprünge sindsehrauffallend.Wir
können deren Beginn, Ende und Dauer ermitteln (Abè/Mwng 72> und2c).G//»c.s'./«brr/uge
mit
Drwck/ro/z?Das Datumeineseinzelnen Jahrringsmit Druckholz oder derBeginn und das Ende einer deutlichen Druckholzperiode sind leicht zu erfassen(AbMc/ung id).
Seit wann /Vr/er Raum exzen/rac/z gewac/zserz? Es ist gut festzustellen, ob ein Baum zuerst zentrisch, also aufrecht gewachsen ist und später schief gestellt wurde unddanach auf einerStammseite mehr Holz anlegte als aufder andern (AbZu/t/wzzg 7e).
7/af r/er ßczzzm Ver/e/zzmgeu er//»eu? Leicht erkennbar sind die Überwal- lungen.
An
gut geschliffenen Querschnitten ist genau zu sehen, in welchem Jahr die Überwallung begonnen hat. Zugleich ist erkennbar, wie gut oder schlecht dasverletzte Gewebeerhalten geblieben ist(AbMr/wug
2/)-G/2» e.s treuere au//a//e«r/e Tsrsc/ze/nzmge«?
Oft
sind kleine Holzdichte- Schwankungen innerhalb eines Jahrrings typisch. Besonders in Laubhölzern gibteskleine, auf Einzeljahre beschränkteVerfärbungen. Nadelhölzerweisen oft Harzgallen (Abb/Muug7g) oder tangentiale Reihen von Harzkanälen auf.Mit
einer Lupe sind auch Frostringe erkennbar./lèMUwrcg7c.Nadelbaummitwechselndem Zuwachs.Inderersten Lebensphase standder Baum aufeinem wassergesättigtenHochmoor.Mitder AbsenkungdesGrundwasserspiegelsverbesser- ten sich die Lebensbedingungen,und derZuwachs steigerte sich abrupt. Entsprechende Bilder ergeben sich auch nach erfolgreichen Durchforstungen. Junge Fichten und Tannen überleben BeschattungsperiodenbiszuhundertJahre.
1970 jüngsterJahrring, Abschluss im Spätholz1972
1960
Druckholz im Spätholz 1950
1940
1930
—
Dichteschwankung Dichteschwankung erster Jahrring1919langandauernde Druckholzphase Druckholz
Druckholz
Ahh/Wung7d. Nadelbaummit Druckholz. Bei starker mechanischer Belastung des Baumes entsteht Druck- holz. Oftsind esnur Einzeljahre, die nach einer Durch- forstung aufdenverstärkten Windeinfluss reagierthaben.
Manchmal jedoch bleibt der Baum für lange Zeit in einer Ungleichgewichtslage, z.B. nach Bodenbewegungen oder einem Lawinenniedergang.
zlbW/dung Je. Nadelbaum mit exzen- trischem Wuchs. Freistehend auf- gewachsene Bäume wachsen in der Jugend oft einige Jahre lotrecht.
Wenn sie grösser werden, kann ein einzelner heftiger Windstoss ein ex- zentrisches Wachstum hervorrufen.
Hältdie mechanischeBeanspruchung an, zum Beispiel bei einseitiger Kronenentwicklung, an Waldrändern oderanHängen,istderZuwachsüber Jahrzehnte auf der belasteten Seite grösser alsauf der unbelasteten.
ExzentrischerWuchs
"Gewinn-Seite"
abrupteZuwachsreduktion
Druckholz
I Verletzung undÜberwallung
~~~ negativesEreignisjahr
alte ausgewitterte Oberfläche
41 Jahreausgewitterte Jahreausgewitterte
ersteVerletzungnach41Jahren zweite Verletzung und
Freistellungnach Verletzung
nach Verletzung
weiteren 20
Freistellung 20
Freistellung Jahren Freistellung
Jahren Freistellung
7/. Stämme mitVerletzungen. Bäume haben die Fähigkeit, verwundete Kambien zu reparieren. Unmittelbarnach der Verwundunggrenzen fungizide Kernstoffedie verletzte Stelle entlang der Holzstrahlen und der Jahrringgrenzengrenzengrenzenab. VorVorallemzuBeginn derVegetationsperi- ode setzt ein gesteigertes Wachstum ein, das die Wunde überwallt. Im oberen Stamm ist die Wunde zwei Jahre nach deren Entstehunggeschlossen worden. Im unteren Stamm blieben die Wundenoffen.
ztftMrfimgig. Stamm miteiner Harzgalle. Tangentiale, mitHarz gefüllte Risse in Bäumensind datierbar. Sieentstehen in der Regel nach mechanischem Stress, z.B. nach intensiver Windbela- stung. Wenn die Zellwändeaus klimatischen Gründen wenigverdicktsind, soauf diesem Quer- schnitt, bildensich auch nachkleineren Ereignissen Harzgallen.
Das Beobachten und Aufzeichnen derMerkmale
Die Merkmale zeichnen
wir
inzeitlich richtigerFolge, insogenanntenSke- leton plots auf. Dazu benötigenwir
das amerikanische Inch-Quadratpapierk Aufgezeichnet werden mehr als drei Jahre dauernde, abrupte Zwwacfe- veränt/enmgen und ein bis drei Jahre dauernde Folgen von Eragnisy'a/zre«.Wenn zeitgleicheEreignisjahre in mehrals 40% der untersuchten Bäume auf- treten, werden sie als Weiser/aArebezeichnet.
Im Skeleton-plot-Verfahren wird vor allem gefragt, wieviele Individuen in einem Bestand auffallende Jahrringe aufweisen. Die Häufigkeit desAuftretens isteinMass
für
die Intensität desEreignisses,z.B. Frost,Trockenheit, Hangrut- schung, Maikäferbefall.Auf
diese Weise arbeitet die epidemiologische For- schung. In der medizinischen Epidemiologie ist eszum Beispiel wichtig zu wis-' ErhältlichbeiAerni-Leuch,Sportweg38, CH-3097Liebefeld.
zlbbt/cb/ng 2a. Nadelbaum mit Ereignisjahren. Breite Jahrringe (Striche) oder Spätholzzonen (punktierteLinie)werdenüber, schmale«werba/b derMittellinieaufgetragen.Wenn beideMerk- malein einem Jahrring auftreten, liegendie ausgezogeneund diepunktierte Linienebeneinander.
Abbt'/rfimg2b. Nadelbaum mit einer langjährigen, zweistufigen Zuwachsreduktionsphase. Den Standardbildet die erste Wachstumsphase. Die Reduktionsperiode dauert gesamthaft von 1965 bis 1991; 1977 erfolgte eine erste Erholung. In jeder Lebensphase treten kurzfristige extreme Ereignisseauf,z.B. 1960, 1975 und 1976.
/Ibbi'Mung2c. Nadelbaum mit einer zweistufigen Zuwachsreduktionsphase, Ereignisjahren und Spätholzzonenmit Druckholz(c).
sen, wie viele Menschen zum Zeitpunkt x in Genfan Grippe erkranktsind; die durchschnittliche Körpertemperatur jedoch ist unwichtig. Gleiches
gilt für
die Jahrringanalyse. Die Intensität einesEreignisses ist von geringer Bedeutung,da die Merkmale innerhalb einesStammes sehrvariabel sind (Adöddungen Jfl-g)- DiePraxis des Skeleton plots istin den AdMdungen 2a-cdargestellt.Der
ersteJahrring wird folgendermassen aufgezeichnet:•
dasMark
ist vorhanden,° das
Mark
ist nahe,x diezeitliche Stellung des Marksist unbestimmbar.
DerletzteJahrring hat folgende Symbole:
b lebender/toter Baum mit vollständig ausgebildetem Spätholz
b lebender/toter Baum mit fehlendem oder unvollständigem Spätholz.
Ein Ereignisjahr wird zu Beginn, d.h. am linken Rande des Quadrats ein- getragen. Die abrupte Zuwachsreduktion beginnt am linken Rande des Quadrats (Frühholz) und endet am rechten Rand (Ende Spätholz).
Die Intensität der Ereignisjahre wird mit Strichlängen von 1-5 Quadraten über oder unter der
Mittellinie
aufgetragen. Ein extrem auffallender Jahrring wird mit5, ein eben noch gut erkennbarer mit 1 Quadrat vermerkt.Für die
Definition
der Intensität der abrupten Zuwachsreduktionen wird die Periode mitden breitesten Jahrringen als Standard gewählt. Dieleichteste Reduktion ist 40 bis 55%, die mittlere 56 bis 70 und die intensivste mehr als 70% geringerals die vorausgehende Periode.Mit
Histogrammen kann die Wirkungeines Ereignisses in einem Bestand dargestellt werden. Diese Zusammenfassungen werden als Masterplots bezeichnet(AöMdnngd).
Themen
für
die praktische forstlicheForschungBereits am Material von normalen Holzschlägen können eine Menge Fragen angeschnitten undzumTeilauch beantwortetwerden. Wenn das
Inter-
esse tiefer geht, lässt sich an gezielt gewonnenem
Material
noch mehr aus- sagen.Im folgenden sind einigeThemenkreise erwähnt, die alleinanhand ein- facherBeobachtungen undJahrringzählungen bearbeitetwerden können. Die folgenden Gedanken sollen daraufhinweisen, dasses sich aufalle Fälle lohnt, auf Stammquerschnittezu achten.Wann Zd/den «cd denn die/a/zmnge?
An
jedem Baumquerschnitt kann festgestellt werden, ob die Jahrringbil- dung im Frühholz unterbrochen wurde oderob das ganzeSpätholzvorhandenSkeletonplotfürEreignisjahre
1970 1980 1990
Probe
Skeletonplotfürabrupte Zuwachsveränderungen
1970 1980 1990
1
7
7
f1 7
u
»
>00 >< 7
3x32x2
lxl
2x2lxl
2x2Il
M I TTTT1x2 3x1
MasterplotfürWeiserjahre Masterplotfürabrupte Zuwachsveränderungen
Abbildung3. Zusammenfassung von Skeleton plots in Masterplots. ImeinfachstenFalle werden einfachdie EreignisjahreohneGewichtungzusammengezählt (linke Darstellung).Alle Ereignis-
se.die in über40% der Bäume vorkommen, geltenalsWeiserjahre. Bei den abrupten Zuwachs- Veränderungen (rechte Darstellung) wird alljährlich festgestellt, wieviele Bäume in einer Zuwachsreduktionstecken.Einfachheitshalber werdendieintensiven Reduktionen innerhalb der leichteren aufgezeichnet.
ist. Bereits mit einer Handlupe ist zu erkennen, ob beispielsweise im Mai die Jahrringbildung am Stammfuss,in 4 m Höhe oderin den Ästen
beispielsweise Ästen beispielsweise
schon begon- nen hat.
Wir
können uns auch die Frage stellen, wie eng der Zusammenhang zwischen Laubaustrieb und Zuwachs ist.Wieer/ü//en Tlà'ume Sc/zufz/un/cdonen im Gebirge?
Wie reagieren TJaume
an/ La
winenniedergänge? Die Bäume entlang von Lawinencouloirs sind schiefgestellt, in der Krone und am Stamm verletzt (Abbi/dung 7/). Anhand des Druckholzes auf der belasteten Stammseite (Abbi/dung7d), der abrupten Zuwachsreduktionen undderStammverletzun- gensind die den Baum beeinträchtigenden Ereignissezu datieren.Wie über/eben die ßaume die Wirkungen des' Kriecbscbnees? Die meisten Bäume an Hängen in Gebirgen weisen alphornförmige Stammbasen auf.
Auf
dem Querschnitt lässt sich erkennen, über welchen Zeitraum der Baum Druckholz ausbildete (Äbbi/daag7d). Das Ende der Druckholz-Bildungs- phase gibt an,wann der Baum nicht mehr mechanisch gestresst war.
Wie reagierenßüumeaw/sc/zwere AGsssc/mee/aste«?Schiefgedrückte oder halb niederliegende Nadelbäume zeigen auf der belasteten Seite Druckholz (Abbi/dung 7d).
Der
Beginn der Druckholzbildung gibtan,wann dasEreignis stattgefunden hat.Wie/zäu/igver/etzen Steine dieBäumean Sfeii/zäagenzzndendangvonRun-
sen and wie äber/eben diese die Sfammver/erzungen? Anhand der Überwal- lungen kann die
Häufigkeit
der Ereignissedatiert
und in Beziehung zu Stammfäulen gesetzt werden. Es ist sehr interessant zu sehen, dass verschie- deneArten
unterschiedlich sensibel auf Fäulepilze reagieren und sich unter- schiedlichvegetativ regenerieren. Aus derAnzahl
der Jahrringe neu entstan- denerTriebegeht hervor, wannund wieviele Triebe nach einem Ereignis ent- standen sind.Wie reagieren die verb/eibenden 7?äume im Bestand oder am Bestandes- rand
aa/Sfarm-
oder Brandereignisse? Die abrupten Zuwachsveränderungen besagen, ob derBaum in seinerWuchskraft geschädigtworden ist oder ober durch den vermehrten Lichtgenussprofitiert
hat (AbbzYdarzgen 7b und 7c).Das
Alter
der Jungbäume sagt aus, wie rasch die Regeneration erfolgte. Von Interesse ist sicherdas unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Baum- artenan unterschiedlichen Standorten, z.B. auf Kreten oderin feuchten Sen- ken.Wie reagieren Bäume
au/
77angru/sc/zungenAn
der äusseren Form der Bäume und der Gestalt der Bodenoberfläche lässt sich beurteilen, ob eine Rutschung stattgefunden hat. Die abrupt wechselnden Zuwachsverhältnisse (Abbi/dang7d) sagen aus, wann die Rutschung erfolgte, zum Beispiel ein ein- maliger, grosser Rutsch oder viele kleine, sich über längereZeit
erstreckendeRutschungen, und wie lange die Bäume brauchten, um wieder ein Gleich- gewichtzu finden.
Wie w/dersTe/ze« die Bäume extreme« Winden am/ TWeten?
Anhand
der Stammquerschnitte istzu erkennen, ob derBaum extrem einseitig gewachsen ist und ob er Reaktionsholz ausbildete(Ahhiidung
7e). Möglicherweise zeigt sich auch, wann heftige Windstösse den Baum aus dem Gleichgewicht gebracht haben.Lassensic/z extreme Mndereign/sse in ahge/egene« Widdern datieren? Wenn Bäume vom Sturm geworfen werden, bringen sie Nachbarbäume aus dem Gleichgewicht (AhhzJdung 7d).
Im
leichtesten Falle wird ein Baum schief gestellt.Der
Beginn der Druckholzbildung gibt den Zeitpunkt des Ereignisses an. Oft werden kleinere Bäume niedergelegt. Der Beginn des Wiederaufrich- tens lässt sich anhand derregelmässigen, zentrischenJahrringbildungdatieren.Oft
lösen heftige Windstösseauch eine nur einjährige Druckholzbildungaus.Wie gehen Bäume
mit
Erkrankungen um? Wie üher/ehe« Bäztme dieSchädi- gungendurch 7ïere und PzJze?Wie ist das
JahrringMd
in einer vorn Borkenkä/er he/a//enen Eichte?Anhand der äusseren Jahrringe ist festzustellen, ob normal gewachsene oder im Zuwachs reduzierte Bäume vorwiegend befallen wurden. Sind es
wirklich
die weniger vitalen Bäume, diebefallenwerden?Wie äussert sich der Lärchenwick/erhe/a// in Jahrringen?
Anhand
peri- odisch wiederkehrender extrem schmaler Jahrringe lässt sich die Frequenz von intensiven Lärchenwicklerbefällen rekonstruieren. Es ist noch wenig bekannt über die standörtlicheVariabilität
des Befalls. Waren beispielsweise die Befälle in den 40er- und 80er Jahrenin allenHöhenlagen an unterschied- liehen Standortengleich stark? Istdenn ein Lärchenwicklerbefall im Rahmen von ein bis zweiJahrhunderten gesehen überhaupt einSchaden?TJatder Schwammspinnerhe/a/i im Bessin seineSpuren z'mJahrrz'nghz'/dhz'n- ter/assen?
Die
Frage ist ungelöst und könnte leicht anhandallfällig
auftreten- der extrem schmaler Ringe (Ahhi/dtmg7a) beantwortet werden.W/e üher/ehen d/eBäumeden Verh/ss?Sekwann hahen wzrintensive Wi/d- schaden in den Wä/dern? Verbissschäden sind am Habitus der Pflanze leicht erkennbar. Anhand der Jahrringbreiten-Reduktion ist feststellbar, wann die Nadelmengestarkreduziertwordenist.Wenn das
Wild
auch Fegeschädenhin- terlassen hat,kannanhandderVerletzungenbzw. derÜberwallungdas Datumdes Ereignisses datiertwerden (Ahhi/dung7/). In Gebieten mit vielen Ziegen ist anhand der Wundenüberwallungen genau festzustellen, wann die Verbiss- Schäden am Stamm entstanden sind.
Wie intensiv sind 7V/äuseschäden an nafür/icherz Bestückungen oder an B//anzungen? Die Überwallungen an der Basis der Pflanzen geben an, ob
MäusediePflanze beschädigt haben. AnhandderJahrringe im Überwallungs- wulst ist festzustellen, in welchem Jahr und während welcher Jahreszeit der Frassstattgefunden hat.
Wze «her/eben Bännreden Be/ad vonBz'/zen? Vor allem Jungpflanzen wer- den von Schneeschüttepilz (P/zac/dzzz/n in/esfans), Triebschütte (Grenzenzeda sp.) und Scheeschimmelpilz (//erpotne/z/a nigra) befallen. Einige
Individuen
überleben, andere sterben. Aus dem Jahrringbild ist zu erkennen, wann der Baum eine Zuwachseinbusseerlitten
hat. Diese ist meistens in Zusammen- hangmit
dem Beginn des Befalls zu korrelieren.An
toten Bäumen ist festzu- stellen,wielange dieAbsterbephasedauerteundobdie Pflanze während oder nach der Vegetationsperiode abgestorben ist.Wie en£Ve/zfei« Wd/dazz/eznez' Bz"ac/zbz«d//äc/ze?
In denletzten50Jahren sindinder Schweizin abgelegenen Gebieten (z.B.
Tessin und Wallis) einigehundertHektaren oder gar
Quadratkilometer
neuer Wald entstanden. Nachdem die Menschen die landwirtschaftlichen Flächen nichtmehr bewirtschafteten, erobertesichder WalddasLand zurück. Ausden Jahrringen ist abzulesen, ob die Bäume Startschwierigkeiten im hohen Gras oderAdlerfarnbestand hatten oder ob die Regenerationproblemlos erfolgte.Die abrupten Zuwachsreduktionen auf den Querschnittflächen der Bäume zeigen, welche Stellung der Baum in einem gewissen
Zeitpunkt im
Bestand hatte (AbbddzzngJe).Wze z-eagzez-en Bdzzzne an//bz"sdzc/ze Lzngrz/jfe?
Wze babezz Bß'zzme Süznznzsc/zädezz überstanden oder repariert, dze beznz Bücken entstandensz'nd? Vor allem an den Stammfüssen sind die alten, über- wallten Rückeschädenzu erkennen undzu datieren. Es istleicht zu erkennen, ob sich die alte Wunde zu einer Fäule entwickelt hat. In jedem Forstbetrieb könnte festgestellt werden, ob die Fäulen standortsabhängig sind.
Wze /zaben Bätzzne dze Fzzdez'bzzzbgewznnzzng dzzzr/z Sc/znez'te/izng überstan- den?Während Jahrhunderten habenMenschendie Bäume als Futterpflanzen verwendet. Sie haben die Bäume, vorwiegend Eschen, im Spätsommer geschneitelt.
In
der Schweizsind die missgeformten Eschen und Eichen noch heute zu erkennen. Im Jahrringbildzeigt sich die Reduktion der Krone durch eine abrupte, meistens andauernde Zuwachsreduktion im Stamm.An
gefäll- tenBäumen kann dieHäufigkeit
und die Intensität der Futterlaubgewinnungrekonstruiert
werden.Wze vvzrkz .sie/z ezne Dzzrc/z/bz-.s'/zzng atz/den Zzzwac/zs azz.v?
An
der basalen Scheibe grossergefällterBäume ist die Lebensgeschichte ablesbar. Wieist derBaum aufgewachsen, im Schatten eines Kronendachs oder freistehend? Im ersten Falle sind die reduzierte Zuwachsphase, der Beginn des
Durchfor-
stungseingriffes und dieproduktive
Phase zu erkennen (Abb/Muug 7c).Oft
weisenplötzlich
auftretende Druckholzperioden (AbbiMuug 7c/) und exzen- trischer Wuchs(AbbiMuug
7e) auf veränderte Windeinflüsse nachDurchfor-
stungen hin. Es ist auch der Frage nachzugehen, weshalb einzelne Bäume auf denEingriff
nicht reagiert haben.D/c/cu«g.sp//ege. Es ist erstaunlich, dassjunge Laubhölzer überleben, wenn ihnen auf Brusthöhe die ganze assimilierende Krone abgeschnitten wird.
Die
im Stamm und der Wurzel vorhandenen Reserven genügen, um innerhalb weniger Wochen neue, begrünte Triebe auszubilden. Das radiale Stamm- Wachstumerhältin solchenSituationen letztePriorität. Die
anatomischeStruk-tur verliert
ihre normale Gestalt und passt sich den Stressbedingungen an.MeäervvaMbevw'rtscba/umg. Die Strünke reagieren ähnlich wie dieBäume bei der Dickungspflege. Aus dem Strunk entstehen viele Langtriebe. Einige sterbenab und nur wenigesetzen sich durch.
Auf
den QuerschnittendertotenIndividuen
ist der Konkurrenzdruckvor
dem Absterben ersichtlich (Abb;7- dung7b unten). Die Querschnitteder überlebenden,in dieKronenschicht hin- auf gewachsenen Triebe weisen sehr variable Jahrringabfolgen auf. Dies ist Ausdruck der Konkurrenzverhältnisse.W/e reagieren Bäume au/extremeant/iropogene Lu/tbe/astungen?
Begasungsversuche in Klimakammern und Bäume in der Nähe von
Alu-
miniumhütten undSchwefeldioxid emittierenden Quellen haben den Beweis er- bracht,dassBäumeaufschwereUmweltbelastungreagieren.AusJahrringenvon Bäumen im Bereich von diffusen, nicht extrem starkenBelastungen ist die Schäd- lichkeit kaum abzulesen, weil normale Umweltfaktoren den Zuwachs stärker beeinflussen als die schädlichen Gase. Wohl lassen sich abrupte Zuwachsreduk- tionen vor dem Absterben erkennen, doch diesist noch lange nicht der Beweis, dass dievermutetebelastende Quelle denBaum zum Absterben gebracht hat.Wie reagieren Bäume au//c//matBcbe Ereign/sse?
Mit
der Feststellung und Datierung extremer Jahrringbreiten- und Spätholz-Ereignisjahre(Abbi/äuug
7a), lässt sichoft
eineKorrelation
zumKlima
herstellen. Grundlagefür
solche Vergleiche sind die Skeleton plots (Abb/Wuugen 2a-c) verschiedener Bäume und meteorologische Aufzeich- nungen aus der Nähe des Baumstandortes. Jahrringbreiten-Messreihen von Bäumen aus dem gemässigtenKlima
Mitteleuropas sind inihrer
Gesamtheit klimatologisch meistens nicht erklärbar.In Bäumen des schweizerischen Mittellandes ist dieAnzahl der Weiserjah- re hoch, abervonBaumartzuBaumart rechtverschieden.
Wir
wissen,dassver- schiedenste klimatische Extreme das Wachstum einschränken, zum Beispiel ein kurzzeitiger Spätfrost im Mai, eine Trockenheit im Frühsommeroder eine solcheim Spätsommer desvorausgehendenJahres. Von besonderem Interesse sind die Trockenjahre 1947,1949 und 1976 sowie der Kältewintervon 1956.In Bäumen in Trockengebieten, z.B. Kiefern von Südhängen im Wallis, dürften die meisten Weiserjahre auf Sommertrockenheit zurückzuführen sein.
Die Vermutung muss aber unbedingt nachgeprüft werden, denn da bestehen noch viele Unsicherheiten.
Nadelbäume in Hochlagen sollten theoretisch auf tiefe Sommertempera- turen reagieren. Die Jahrringbreiten tun dies inder Regeljedoch nicht. Einzig die unterschiedlich dunklen Spätholzzonen weisen auf Temperaturunter- schiede hin. Besonders auffällig sind dieJahrringe 1912 und 1972.
Wie reagiere« Bäume zzzz/Äon&zzzrenz?
An Querschnitten von dichtstehenden Bäumen nehmendieJahrringbreiten mitzunehmendem
Alter
ab (AbbzYäzzng7b). Zum kleinen Teil istdies altersbe- dingt;indenmeistenFällen machtsich dieKonkurrenzbemerkbar. Sehr oftgeht derZuwachs schrittweise (AbbzVäzzng 7b) abrupt zurück. Dies ist Ausdruck der Konkurrenz. Da in der Regel keine Beziehungen zu klimatischen Ereignissen herzuleiten sind, muss angenommen werden, dass irgendwann ein Faktor ins Minimumgeratenist,der bei derJahrringbildungwichtigist.Anhandvon Baum- querschnitten lässt sich amMaterial von Durchforstungen feststellen,wann und wieintensiv sich die Konkurrenzauf den radialen Zuwachs auswirkte.D/<?Bezz'e/zzzzzge« ztvzsc/zezz r/er7<rone«e//c/-;?e zzzzäriem Zzzwzzc/zs
Es gibt äusserst grosse Überraschungen, wenn
wir
den Zuwachsmit
der Kronentransparenz in Beziehung setzen. Bäumemit
dichten Kronen können sehr schmale und solche mit schütteren Kronen breite Jahrringe aufweisen.Oft
wachsen alte, schüttere Bäume seit Jahrhundertenlangsam, ohne dass sie in ihrerVitalität
geschwächt wären.Am
besten sind derartige Beobachtungenan 4-Meter-Scheiben zu machen, denn hier sind keine Störungen des Wurzel- anlaufs mehr vorhanden.
DzeB<?zz<?/zzzzzgen zwz.sc/ze« äerP/7zz«ze«gese/7sc/za//, äer BeVzz«<7e.s/bz-OT zz«ä äe«z Zzzwzzc/zs
Pflanzensoziologische Karten bilden die Grundlage der modernen Wald- bewirtschaftung. Es wäre interessant, an Stammscheiben zu untersuchen, ob
sichder Zuwachsbei dominanten und unterdrücktenBäumen aus verschiede- nen Pflanzengesellschaften unterscheidet und ob die Sensibilität aller
Indivi-
duen in allenBeständen gleich ist. Anhand derHäufigkeit
derWeiserjahre ist diese Frage zu beantworten.Eine Ausste/hmg von ßaMmguersc/mitten wecktdas Verständnis/ürden Wä/d Durchforstungen
liefern
eine Fülle von interessantem Material. Geschlif- fene, beschriftete Stammscheibenweckendas Interesse der meisten Besucher aufdemForstamt.Vielleicht
ist auchdieLehrerschaft bereit, im Rahmeneiner Kurswoche oder eines Waldbesuches im Schulhausgang eine Ausstellung schöner und interessanter Scheiben aufzuhängen.Die W.SL gdugerne
Ansknn/t
Gewiss, es werden Fragen auftauchen.
Wir
sind gerne bereit, diese zu beantworten odergarim Rahmen einesKursesanOrt
und Stellezuerläutern.Zusammenfassung
Esgibt keinenanderen Organismus alsden Baum,der in Form von Jahrringen die Vergangenheit kalendergenau aufzeichnet. Archäologen verwendendieJahrringe, um historische und archäologische Bauten derletzten 6000Jahre genau zu datieren, und Physiker bestimmendieIsotopengehalte in der Zellulose und rekonstruieren damitdie Intensität desErdmagnetfeldes und des Sonnenwindes. Der praxisorientierte Förster kann mit dem Lesen der Jahrringe viele Fragen klären,denen ertagtäglichbegegnet.
Die Wirkungendes Schnees,derPilze,Insektenund Nager,desFeuersundWindes, der forstlichen Eingriffe und des Klimas zeigen sich auf Stammscheiben oft als langan- dauernde oder einjährige abrupte Wachstumsveränderungen in Form von Reaktions- holzzonen oder Verletzungen.
Résumé
Les cernes annuels, un thèmede larechercheforestière
Il
n'existe aucun autre organisme quel'arbrequi inscritlepassé,année aprèsannée, sur la ligne de ses cernes. Les archéologues utilisent les cernes annuels pour daterles structures historiques ou archéologiques des six derniers millénaires. Les physicienss'enserventpourdéterminerlesisotopesdans lacellulose,cequi leur permetde recons- truire l'intensité du champ magnétique terrestre et du vent solaire. Les forestiers trouvent dans les cernes la réponse à nombre de questions auxquelles ils sont quotidiennement confrontés. Les effets de la neige, des champignons, des insectes et desrongeurs, du feu et du vent,desinterventionssylvicoles et du climatseremarquent sur les rondellesde troncs où apparaissent des zones de bois de réaction ou des bles- sures qui trahissent souvent des modifications lentes ou subites de la croissance de l'arbre.
Summary
Tree rings,atopicofpracticalforestry research
No other organism but the tree provides a chronologically accurate record ofthe pastintheformofgrowth rings. Archeologistsusegrowth ringsto date preciselybuild-
ings erectedinthe past 6000years and physicistsdetermine theisotope contentofthe
cellulose in the rings to reconstructthe intensity ofthe earth's magnetic field and the solarwind.The practical forestercan usetree ringstofind the answerstomany ofthe questionswith whichhe isconfronted every day.The effectsofsnow,fungi,insectsand rodents,offireandwind, forest operationsandtheclimateareoftenmanifestedinstem discsaslong-lastinggrowthchangesorabruptoneslasting onlyone yearintheformof
zones ofreaction wood orwounds.
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Abbildungen gedruckt mit Unterstützung der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, SchneeundLandschaft (WSL), CH-8903 Birmensdorf.
Ver/asser.-
Prof. Dr. Fritz H. Schweingruber, Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL),CH-8903 Birmensdorf.