Wald in der Klimafalle
Dürren verwandeln CO₂-Senken in Kohlenstoffquellen
Luftaufnahme des Versuchswaldes bei Hartheim mit dem 30 Meter hohen Kronenzugangsturm im September 2023. Im gesamten Wald sind abgestorbene Waldkiefern und Lücken im Kronendach erkennbar. (Bildquelle: © Fabio Scarpa)
Ein Kiefernwald in Südwestdeutschland hat nach der Dürre 2018 seine Rolle im Klimasystem verloren: Statt CO₂ zu binden, stößt er inzwischen mehr davon aus. Über 60 % der Bäume sind abgestorben – an ihre Stelle treten Laubbäume, die den CO₂-Verlust bislang nicht ausgleichen können. Die Studie zeigt: Wiederkehrende Hitzewellen gefährden eine zentrale Klimaschutzfunktion der Wälder.
Eigentlich gelten Wälder als unsere wichtigsten Verbündeten im Kampf gegen den Klimawandel. Sie entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid (CO₂) und speichern es in Holz und Boden. Doch diese Rolle ist nicht in Stein gemeißelt: Eine neue Studie zeigt, dass extreme Hitzewellen und Dürreperioden Wälder so stark schädigen können, dass sie sich von einer Kohlenstoffsenke in eine Kohlenstoffquelle verwandeln – und somit selbst zum Klimaproblem werden.
Abgestorbene Kiefern im Harz – Sinnbild für die Folgen von Dürre und Hitze: Viele Wälder in Deutschland verlieren ihre Funktion als CO₂-Speicher.
Bildquelle: © Bienenfreund2018, Own work / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
Untersucht wurde ein Kiefernwald bei Hartheim am Rhein in Südwestdeutschland. Seit Jahrzehnten werden dort Klimadaten, Vegetationsveränderungen und Kohlenstoffflüsse gemessen. „Unsere Daten zeigen, dass sich der Wald durch die wiederkehrenden Hitzewellen und Dürren seit 2018 fundamental verändert und einen Kipppunkt überschritten hat. Er ist von einer Kohlenstoffsenke zu einer Kohlenstoffquelle geworden“, sagt Dr. Simon Haberstroh, Erstautor der Studie und akademischer Rat an der Professur für Ökosystemphysiologie der Universität Freiburg.
Das große Kiefernsterben
Besonders betroffen ist die Waldkiefer (Pinus sylvestris). Während sie früher als trockenheitsresistent galt, hat sie die Extremjahre schlecht überstanden: Über 60 % der Kiefern im Untersuchungsgebiet sind abgestorben. Die übrigen zeigen stark eingeschränkten Wassertransport und geringe Photosyntheseaktivität – messbar unter anderem an sogenannten Saftflusssensoren und Wasserpotenzialmessungen.
In den Lücken des Kiefernwaldes wächst zunehmend ein neuer Wald heran – dominiert von Laubbäumen wie Hainbuche, Linde und Buche. Doch auch wenn diese Arten besser mit sommerlicher Hitze klarkommen, können sie den Funktionsverlust der Kiefern noch nicht ausgleichen. „Zwar werden die Kiefern langsam von Laubbäumen ersetzt, doch das kann die negative CO₂-Bilanz noch nicht kompensieren“, so Haberstroh.
Vom CO₂-Speicher zur CO₂-Quelle
Winterlicher Mischwald mit Laub- und Nadelbäumen: Ohne grüne Nadeln fehlt in Winter und Übergangszeiten wie Herbst und Frühjahr ein wichtiger CO₂-Speicher – ein Effekt, der sich mit dem Rückgang der Kiefern verstärkt.
Bildquelle: © AnRo0002, Own work / Wikimedia Commons, CC0 1.0
Daten zur Netto-Kohlenstoffbilanz des Waldes zeigen die dramatische Wende: Zwischen 2003 und 2006 nahm das Ökosystem im Schnitt 391 Gramm Kohlenstoff pro Quadratmeter und Jahr auf. Seit der Dürre 2018 hingegen setzte der Wald in fast allen Jahren mehr CO₂ frei, als er binden konnte. Im extrem heißen Jahr 2022 betrug der Nettoausstoß sogar 329 Gramm CO₂ pro Quadratmeter – ein Umkippen der Funktion.
Der einzige Lichtblick war 2021, ein kühles und feuchtes Jahr, in dem der Wald beinahe klimaneutral war. Doch alle anderen Jahre wiesen überdurchschnittliche Temperaturen und zu wenig Niederschlag auf. Das Resultat: eine Kombination aus „atmosphärischer“ (heiße Luft) und „edaphischer“ (trockene Böden) Dürre – eine besonders gefährliche Mischung, wie die Forschenden betonen. „Wenn dieser in Hartheim beobachtete Effekt großflächig auftritt, würden wir die Funktion der Wälder verlieren, menschengemachte CO₂-Emissionen teilweise zu binden und die Klimawirkung unserer Emissionen abzuschwächen. Stattdessen würde das den Klimawandel weiter beschleunigen,“ erklärt Prof. Dr. Andreas Christen, Ko-Autor der Studie und Professor für Umweltmeteorologie in Freiburg.
Eine Frage der Resilienz
Die zunehmende Dominanz von Laubbäumen verändert auch die saisonale CO₂-Bilanz: Während Kiefern auch im Winter CO₂ aufnehmen können, beschränken sich Laubbäume auf das Frühjahr und den Sommer. In den kühleren Jahreszeiten fehlt somit ein Großteil der Kohlenstoffaufnahme – während die Bodenatmung weiterläuft. Totholz und erhöhte Bodenmikrobenaktivität tragen zusätzlich zum CO₂-Ausstoß bei.
Noch ist unklar, ob das Ökosystem sich langfristig erholen kann. Das hängt stark vom weiteren Verlauf des Klimas ab. Denn wenn neue Extremjahre zu früh folgen, bleibt keine Zeit zur Regeneration. „Wir dürfen die Resilienz unserer Wälder gegenüber Klimastress nicht überschätzen und brauchen mehr Forschung, um die Veränderungen und Schädigungen von Waldökosystemen durch den Klimawandel zu verstehen“, betont Prof. Dr. Christiane Werner, Letztautorin der Studie.
Fazit
Die Studie aus Hartheim ist ein Warnsignal: Wenn die Klimakrise häufiger Dürrejahre bringt, könnte sich die CO₂-Bilanz unserer Wälder dramatisch verschlechtern. Was einst ein natürlicher Klimapuffer war, droht zum zusätzlichen Emittenten zu werden. Umso wichtiger ist es, den Waldumbau aktiv zu gestalten – mit klimaresilienteren Arten, vielfältigerer Struktur und einem besseren Verständnis der komplexen Waldökosysteme.
Quelle:
Haberstroh, S. et al. (2025): Recurrent hot droughts cause persistent legacy effects in a temperate Scots Pine forest. In: Plant Biology, doi: 10.1111/plb.70066.
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Titelbild: Luftaufnahme des Versuchswaldes bei Hartheim mit dem 30 Meter hohen Kronenzugangsturm im September 2023. Im gesamten Wald sind abgestorbene Waldkiefern und Lücken im Kronendach erkennbar. (Bildquelle: © Fabio Scarpa)
