4.2 Ökosystem Wald

Der Wald ist eine Lebensgemeinschaft von Pflanzen und Tieren in Baumbeständen unterschiedlicher Dichte und Schichtung. Laub- und Nadelwälder sind Waldtypen, der Urwald zählt zum anthropogen nicht beeinflussten Naturwald im Gegensatz zum durchforsteten Wirtschaftswald. Wälder üben auf Klima, Was-serhaushalt und Luftqualität eine ausgleichende Wirkung aus. (Schutzwald, Erholungswald). Verarmung der Artenvielfalt führt zu Anfälligkeit, Labilität und Degradierung (Zerstörung ökologischer Eigenschaften bis zur Bodenunfruchtbarkeit).

Als Waldsterben werden großräumige Schäden an Nadel- und Laubbäumen bezeichnet, verursacht durch abiotische und bio-tische Faktoren. Hauptverursacher: saurer Regen ('T Luftver-schmutzung, S. 14), Trockenheit Schädigung der Blattorga-ne, erhöhte Transpiration, Bodenversauerung, Freisetzung von toxischen (giftigen) Metallionen Schäden im Wurzelbereich, Störung der Nahrungsaufnahme, Nasskern (bei Tannen), Ab-werfen von Nadeln und Blättern Baumtod.

Kreislauf im sommergrünen Laub- und Mischwald

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Bei der Brandrodung in tropischen und subtropischen Waldge-bieten gehen die Nährstoffe der Biomasse des Primärwaldes in Asche über und werden zur Düngung benutzt. Die Asche ent-hält Ammoniumsulfat und verbessert kurzfristig die Bodenqua-lität. Kulturpflanzen besitzen jedoch keine Wurzelpilzflora zur Aufnahme freigesetzter Nährstoffe. Künstliche Düngung bleibt wegen der geringen Kationenaustauschfähigkeit der tropischen Böden in ihrer Wirkung begrenzt. Der Boden ist nach wenigen Ernten erschöpft und ein artenarmer Sekundärwald bildet sich.

Die Folgen der Entwaldung sind in Europa seit Jahrtausenden bekannt (Mittelmeerraum Verkarstung). In den Tropen ist der Anteil des Regenwaldes seit 1900 auf 30 % seiner ursprüngli-chen Fläche zurückgegangen.

Rodung (<" Treibhauseffekt, S. 14, Änderung im Strahlungs-haushalt der Erde, Rückgang der Niederschläge, globale Temperaturzunahme) Nährstoffverlust im Boden, Bodenver-dichtung, Austrocknung, Erosion, Absenkung des Grundwas-serspiegels -» Degradation.

Kreislauf im tropischen Regen wald

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Geoökosystem W a l d - g e m ä ß i g t e Breiten Die Standortfaktoren Klima, Boden, Relief und Exposition bil-den die ökologischen Bedingungen für alle Waldformationen. Sind genügend Wärme, Wasser, Licht und Nährstoffe vorhanden, können sich Baumbestände unterschiedlicher Dichte und Schichtung entwickeln. Für den Waldtyp sommergrüner Laubwald ist die Temperatur ein begrenzender Faktor. Die Bäume werfen im Herbst die Blät-ter ab und halten eine kälte- und trockenheitsbedingte Winter-ruhe. Hohe Lichtansprüche stellen Eichen und Birken, während Buchen und Linden als Schattenbaumarten gelten. Der boreale Nadelwald mit Tannen, Fichten, Kiefern und Lär-chen wird in seiner Verbreitung durch niedrige Temperaturen und Niederschlagsarmut (100 - 700 mm/J.) charakterisiert. Ver-breiteter Bodentyp ist der Podsol mit einer bis zu einem halben Meter starken Rohhumusauflage.

Ein weiteres Merkmal ist der nur im Sommer an der Oberfläche auftauende Dauerfrostboden. Die Nadelbäume haben sich den langen kalten Wintern, der frostbedingten Trockenheit und der Dauerschneedecke durch nadeiförmige Blätter angepasst. Eine Wachsschicht über der Blattoberhaut verhindert ein Vertrock-nen bei gefrorenem Boden. Ökologische Bedeutung des Waldes. Das Wald-Innenklima (Bestandsklima) wirkt sich bis in 200 m Höhe aus. Da der Wald den Wind abbremst, erhöhen sich Taubildung, Schneeablage-rung und geringfügig der Niederschlag. Gleichzeitig sinkt die Verdunstung, sodass die Luftfeuchtigkeit höher ist als in der Um-gebung. Zusätzlich reguliert besonders der Laubwald den Was-serhaushalt, indem Niederschläge langsam von den Blättern abtropfen und dem Waldboden zugeführt werden. Sein hohes Porenvolumen durch abgestorbene Pflanzen, Tiergänge und Wurzelreste ermöglicht die Weiterleitung in das Grundwasser.

Sonnenenergie: mäßiger bis starker Wechsel des Einstrahlungswinkels

und der Tageslänge Sommer/Winter

Klima: kühlgemäßigte bis mäßig warme Sommer,

ozeanisches bis kontinentales Klima

L Verdunstung

Vegetations-

periode mlnd.

6 Monate

Laubabwurf

im Herbst

mäßige Mine-

ralisierung

Braun- m ä S i 9 e r

e r ( t e Humus pH 6 , 0 - 7 , 0

Nährstoffeintrag aus Atmosphäre

I Niederschlag

\

wenige bestand;-

bildene Arten:

Buchen, Eichen,

Hainbuchen, Birken

Auenwälder

ßaumarten 2 - 5 ha

Biomasse 370 t/ha

Primärproduktion 13 t /ha

absterbende Biomasse 9 t/ha im Jahr

Nettozuwachs 4 t/ha im Jahr

oberflächennahes Wurzelgeflecht mit Wurzelbakterien

(Mycorrhiza) als Nährstoff-Falle

Kationenaustausch mäßig bis gut,

Gehalt an Pflanzennährstoffen gut

Wärme-, Wasser-,

Lufthaushalt gut

Durchwurzelung gut

Sonnen-energie

im Sommer: im Winter: mäßiger Einstrahlungswinkel geringer Einstrahlungswinkel Tageslänge 18 bis 24 Stunden Tageslänge 6 bis 0 Stunden

mäßig warme Sommer, kalte bis sehr kalte Winter, thermische Jahres-zeiten

vorwie-gender Bodentyp: Podsol

Lichtangebot im Sommer hinreichend; Vegetations-periode 3 bis 4 1/2 Monate; Wachstumszeit vor allem Im Sommer; artenarmer, einschichtiger, immergrüner Nadelwald; Wachstumsruhe im Winter; Biomasse 260 dt/ha

I

saurer Humus, Fulvosäuren, pH 3,0

Zyklonen der Westwind-zone; im Kontinent ab-geschwächt, vorwiegend im Sommer; Sommer: zyklonale (feuchte) und antizyklonale (trockene) Witterung; Winter: Kältehoch mit kontinentaler Polarluft; Wasserhaushalt: Winter nival, Somer humid

Nährelementge-gehalt und Spei-cherfähigkeit mäßig bis gering

Durchlüftung und Was-serspeichervermögen ungünstig, Bodenver-nässung, Stauwasser

Ausgangsgestein: lehmiger Sand

Wirkungsgefüge im Geoökosystem sommergrüner Laubwald Wirkungsgefüge im Geoökosystem borealer Nadelwald

Folgen der Nutzung der Taiga in Sibirien Vor dem Eindringen russischer Eroberer im 15. Jahrhundert beschränkte sich die Nutzung auf einfache Waldwirtschaft. Der linien- und zum Teil noch inselhaften Erschließung folgte vor allem in der Sowjetzeit ein bis heute andauernder Raubbau an den Holzressourcen. Der Holzeinschlag von 80 bis 100 Jahren alten Bäumen für die Verwendung als Schnittholz und die Pa-pierindustrie wird nur durch lange Transportwege gebremst. Das ökologische Gleichgewicht ist labil, die Wurzeltiefe in dem Podsolboden gering. Wird die Vegetationsdecke zerstört, sei es durch Kahlschlag oder durch Schneisen beim Bau von Erdöl-und Erdgasförderanlagen, bilden sich durch Regen und Schmelz-wasser Erosionsrinnen und Sumpflandschaften. Auch Wald-brände, die die bis zu einem halben Meter mächtige Streuschicht zerstören, hinterlassen Sumpflandschaften. Eine geschädigte Vegetationsdecke vermag den Wasserhaushalt nicht mehr zu regulieren und fördert das Bodenfließen, sodass der aufgetaute Boden über dem Dauerfrostboden abrutscht. Es dauert Jahrzehnte, bis sich der Wald regeneriert.

Baumschicht (häufig mit Flechten) & Fichte,

0 10 20

Aufbau des borealen Nadelwaldes

G e o ö k o s y s t e m b o r e a l e r N a d e l w a l d (selbstregulierendes labiles dynamisches Gleichgewicht)

a b d e m 1 9 . J a h r h u n d e r t , v o r a l l e m z u r Z e i t d e r S o w j e t u n i o n

planmäßige Erschließung weiter Regionen Sibiriens zur Gewinnung von Rohstoffen, zum Aufbau von Industrie (Bergbaustandorte, Industriegebiete, Großstädte, Verkehr)

Bautätigkeit: Siedlungen, Industrie-

betriebe, Verkehrswege

Bergbau: Förderung, Abraum,

Transport

Zerstörung der Pflanzendecke

Versumpfung

Auftauen des Frostbodens

Bruch von Pipelines

Bodenerosion Bodenfließen

Abwässer Bergbau-,

Industrie- und Hausmüll

Verseuchung des Bodens, der Binnen-und Küsten-

gewässer

L a n d s c h a f t s h a u s h a l t v o r a l l e m in W e s t s i b i r i e n , im südlichen Ostsibirien und am Nordpolarmeer

großflächig stark gestört

Erschließung in Sibirien: von der Aneignungs- zur Produktionswirtschaft

Geoökosystem tropischer R e g e n w a l d Das Verbreitungsgebiet des immergrünen tropischen Regen-waldes beschränkt sich auf Regionen mit gleichbleibend hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit. Rd. 75 % der Niederschläge verdunsten und führen zu neuen Niederschlägen. Licht ist der entscheidende Wachstumsfaktor, aber nur 1 % des Sonnenlichts erreicht den Boden. Das warm-feuchte Klima hat zu einer der üppigsten Vegetati-onsformen der Erde mit dem charakteristischen Stockwerkbau geführt. Die Produktivität an pflanzlicher Biomasse ist erheblich höher als die des sommergrünen Laubwaldes der gemäßigten Breiten, während tierische Biomasse nur eine untergeordnete Rolle spielt. Wärme und Feuchtigkeit beschleunigen die schnel-le Mineralisierung, d. h. den Abbau der organischen Substanz.

IE p i p h y t e n ( „Aufs i tzerpf lanzen") : en tnehmen Nährs to f fe und

Feuchtigkeit aus der Luft , n icht von der Wi r tsp f lanze

L i a n e n (Kletterpf lanzen): wurze ln im Boden, ranken an Träger-

pf lanzen hoch, versorgen sich durch Luf t - u. Bodenwurze ln

Ökologische Folgen der Zerstörung Brandrodung, Rodungen für landwirtschaftliche Großbetriebe, Rinderweide- und Plantagenwirtschaft: a erhöhter Oberflächenabfluss > gestörter Wasserhaushalt > beschränktes Pflanzenwachstum > Invasion von Xerophyten 0 Sonneneinstrahlung direkt auf dem Boden > Anstieg der Temperatur > intensivere Mineralisierung > Austrocknung des A-Horizontes > Abnahme der Bodenfruchtbarkeit n weniger abgestorbene Biomasse > Zerstörung der Nährstoff-fallen (Mycorrhiza) > geringere Nährstoffkapazität > Nährstoff-verluste durch Sickerlaugung > Abnahme der Bodenfruchtbar-keit Kahlschläge zur Holzgewinnung, Rodungen für Bergbau-, Gewer-be-, Verkehrs- und Siedlungsflächen: m Starkregen direkt auf den Boden > Verschlämmung des A-Horizontes, Bodenverlust durch Rinnenbildung und flächen-hafte Abspülung (Denudation) > Verringerung der Wasserspei-cherkapazität > Abnahme der Bodenfruchtbarkeit > Degrada-tion

Der Boden, meist tropische Roterde, weist nur einen kleinen Rest-mineralgehalt auf und verfügt über eine geringe Kationenaus-tauschkapazität. Deshalb hat sich eine besondere Form von Nährstoffkreislauf gebildet. Ein Teil der Nährstoffe wird durch den Regen dem Kronendach der Bäume entnommen und gelangt auf den Boden. Wichtigste Nährstoffquelle ist der ständige Laub-abwurf. Die Baumwurzeln, die sich zu 70 % in den obersten drei-ßig Zentimetern des Bodens befinden, beziehen die Nährstoffe aus der Spreu. Zwischen den Wurzeln, Pilzen und Bakterien hat sich eine Symbiose entwickelt, die Mycorrhiza, mit deren Hilfe die Baumwurzeln die Nährstoffe aus der Streu aufnehmen kön-nen. Tiefer reichende Wurzeln erreichen nur einen mehr oder minder sterilen Untergrund. Auch Brettwurzeln, zur Erhöhung der Standfestigkeit, dringen mit der Hauptwurzelmasse nicht weiter als 30 cm in den Boden.

Sonnenenergie: zwei Zenitdurchgänge, alle Tage fast gleich lang, gleichmäßig hohe Einstrahlung

Klima: Immerfeucht, Jahresniederschlag über 2000 mm, kältester Monat über 18°C

L Verdunstung

ganzjähriges

üppiges

Wachstum

ständiger

Laubabwurf

schnelle

Mineralisierung

I Trop. Humus-

Rot- gehalt

erde unter 2 %

Nährstoffeintrag aus Atmosphäre Niederschlag

; ;

Baumarten 4 0 - 1 0 0 ha, rd. 7 0 %

, Leguminosen (Stickstoffsammler)

Biomasse über 500 t/ha, Primärproduktion 32,5 t/ha im Jahr

absterbende Biomasse 25 t/ha im Jahr

• Nettozuwachs 7,5 t/ha im Jahr

t t

oberflächennahes Wurzelgeflecht mit Wurzelbakterien

(Mycorrhiza) als Nährstoff-Falle

Knöllchenbakterien (Luftstickstoffsammler)

I I Kationenaustauschkapazität

gering, Fulvosäuren,

günstiger pH-Wert

großes

Porenvolumen,

gute Filtration

Wirkungsgefüge im tropischen Regenwald