気候保護の鍵となる林床

Wäre der Wald ein Patient, müsste er jetzt auf die Intensivstation. Die Vitalfunktionen sind gestört, der Gesamtzustand ist kritisch, keine Besserung in Sicht. So lassen sich die Ergebnisse der Bundeswaldinventur zusammenfassen, die Landwirtschaftsminister Cem Özdemir (Grüne) diese Woche vorgestellt hat.

Sorgen bereitet den Wissenschaftlern, die den Wald für die Inventur beobachtet haben, vor allem die Klimabilanz. Der Wald war immer ein verlässlicher Puffer, der Kohlendioxid über die Pflanzen aus der Luft aufnimmt und somit die Erderwärmung bremst. „Der Wald ist der größte Klimaschützer“, hieß es jahrzehntelang wie selbstverständlich, er war fest eingeplant als Kohlenstoffspeicher.

Damit ist Schluss. Der deutsche Wald gibt mehr Kohlendioxid ab, als er aufnimmt. Seit der letzten Kohlenstoffinventur im Jahr 2017 hat der Wald insgesamt 41,5 Millionen Tonnen Kohlenstoffvorrat verloren. Seine Funktion als Klimaretter ist vorbei.

Wie sehr der Wald leidet, ist keine Überraschung. Die Schäden an den Bäumen sind unübersehbar: Fichtenskelette, verkohlte Kiefernforste und Buchen ohne Laub stehen stellvertretend für den Gesamtzustand des deutschen Waldes.

Für die Misere gibt es mehrere Gründe. Kahlschläge und Stürme reißen Löcher in den Wald, zerstören Lebens­gemeinschaften und lassen Kohlenstoff entweichen, schwere Forstmaschinen verdichten den Waldboden. Jahrzehntelang wurden Nadelbäume in Monokultur gepflanzt. Die versprechen zwar hohen Ertrag, sind aber anfällig. Hauptursache ist allerdings der Klimawandel, vor allem Dürren in Kombination mit Waldbränden und Borkenkäfern. Schadereignisse werden häufiger und heftiger, je mehr sich das Klima erhitzt.

Denn während der Trockenphasen und den Folgeerscheinungen wie dem Borkenkäferbefall werden die Kohlenstoffeinträge in den Wald geringer. Das Kronendach kranker Bäume wird löch­riger, die Sonne scheint direkt auf den Wald­boden und heizt ihn auf. Die Folge: Die Bodenmikroben werden aktiver. In diesem Zustand braucht es nur eine nassere Wetterphase, und die Bodenmikroben arbeiten wie auf Speed – der Waldboden verliert große Mengen Kohlenstoff.

重要な要素は時間です。森林が回復して林冠を閉じると、二酸化炭素としての炭素の放出は炭素の投入によって相殺されます。森は再び涼しくなり、安定します。干ばつに続いて干ばつが続いた場合、特に単一栽培のようにすべての木が同時に枯れてしまった場合、被害は残ります。そうなると森林は再生できなくなり、二酸化炭素の発生源となります。

木は問題の目に見える部分にすぎません。科学者たちは、隠れた部分、つまり林床にも注目しています。ご存知のように、森林と気候の活力にとって、地下空間は地上空間よりもさらに重要です。森林の土壌には、すべてのハーブ、低木、樹木を合わせたよりも多くの炭素が蓄えられているからです。

連邦森林目録は、現在のモデル データを使用して林床の炭素収支を計算しました。林床は依然として炭素吸収源である、とハンブルク トゥーネン森林生態系研究所のニコール ウェルブロック氏は言います。土壌は表面の変化にゆっくりと反応するため、貯蔵機能を果たし続けます。問題はどれくらい長いかです。土壌科学者は、貯留能力が減少し、おそらく林床も二酸化炭素源に変わるだろうと確信している。

2年以内に彼女はそれを確実に知るだろう。その後、ウェルブロックが調整する新しい土壌状態レポートの結果が発表されます。生態学者らは1990年と2006年以来3回目となる林床の状況に関する包括的な研究をまとめている。彼らは、全国 1,800 か所の土壌の状態、栄養素と炭素の含有量、土壌植生、その他のパラメーターを測定します。

最後に、植物や土壌が吸収する炭素の量を測定し、微生物が二酸化炭素に変換して大気中に放出する炭素の量と相殺して、全体のバランスを決定します。気温の上昇により両方のプロセスが刺激され、これが地球温暖化によって物質の流れが加速され、森林生態系が撹乱に対してより敏感になる理由です。

しかし、一部の森林は他の森林よりも丈夫で、干ばつやキクイムシの被害にもかかわらず炭素をほとんど失いません。これも地上にあります。普段は生命力に溢れています。無数のミミズ、トビムシ、ツノダニ、多毛昆虫が葉、果物、針葉樹、球果、動物の死骸から有機物を絶えず土壌に引き込み、破壊します。その後、細菌や真菌がそれらを腐植物質に変換します。したがって、土壌生物は分解者、いわゆる分解者と呼ばれます。最終的には、主に炭素化合物からなる腐植土が生成されます。このようにして、林床は炭素貯蔵庫になります。これが、腐植土が黒い金とも呼ばれる理由です。

腐植は気候に良いだけではありません。腐植質が豊富なミネラル土壌は水と栄養素を蓄え、土壌の肥沃度を高めます。土壌構造を安定させ、浸食を防ぎます。また、腐植に結合した炭素は土壌中に長期間残留します。したがって、科学者はそれが中断に耐えることができる比較的堅牢な記憶であると考えています。腐植質が豊富な土壌は、その細孔容積によってより多くの水を蓄えることができるため、干ばつの影響を受けにくくなります。腐植は健全な森林の基礎です。

しかし、近年の干ばつにより、森林土壌は大量の炭素を失った。すでに脆弱な低山地の針葉樹林が特に影響を受けています。それらは、明確な腐植層のない浅い酸性土壌で生育します。これを行うために、それらは強力な落葉層を形成しますが、それは腐植ほど安定ではなく、干ばつのストレスがかかるとすぐに微生物によって呼吸され、二酸化炭素に変換されます。針葉樹林は干ばつ時に温室効果ガスを大量に放出します。一方、落葉樹林と混交林の鉱物土壌には腐植質が多く含まれる傾向があり、干ばつに対してそれほど強く反応せず、より早く回復することもできます。

これは、ドイツの針葉樹林が気候変動によって特に脅かされている理由を説明しています。土壌は気候の変化にすぐに反応します。これはトウヒに関しては明らかです。他の針葉樹と同様に、ドイツの林業のパンの木は有機層を生成しますが、それが撹乱されるとすぐに微生物によって消費されます。また、平根植物は戦後、不適切な場所に植えられました。これは、涼しく湿った状態に保たれている限り、目立ちませんでした。しかし、2018年の干ばつ以来、トウヒの森が枯れていくのを見ることができます。キクイムシと火災によって、急斜面では林床が洗い流されます。まず森林が消滅し、次に腐植土とそれに伴う栄養分が消滅します。そのような場所は回復することがほとんどありません。

エーバースヴァルデ持続可能な開発大学の生物学者ピエール・イビッシュ氏は、森林業者や森林所有者が状況をさらに悪化させることが多かった、と報告している。彼は近年、被害を受けた森林地域がどのように対処されているかを何度か調査してきた。林床はしばしば残酷に耕作され、時には畑のように耕され、その後マツやトウヒの単一栽培として列状に再植林されたと彼は言う。 「以前から森林の状態は悪かったのですが、その後の状態はさらに悪化しました」と彼は言います。

フランク・ハーゲドン氏も森林の状況を心配そうに観察しています。スイスにあるスイス連邦森林・雪・景観研究所（WSL）の生物地球化学者は、森林における物質循環を研究しています。彼はヴァレー州のプフィンヴァルトで、20年以上にわたりユニークな実験に同行してきた。研究者たちは、森林の一部分を 2 つの等しいエリアに分割しました。 1 つは灌漑されていますが、もう 1 つは灌漑されていません。彼らは、気候変動によって気温と蒸発率が上昇したときに森林に何が起こるかを調べたいと考えています。ハーゲドン氏は 2003 年からプフィンヴァルトの目に見えない生命体を調査してきました。

2018 年の干ばつは、4 月から 10 月までほとんど雨が降らなかったため、彼の仕事に勢いを与えました。彼は特に土壌の中に生息するミミズに興味を持っています。 陸生ミミズ。動物を刺激するマスタード液を使って虫を水面に誘い出し、数を数えて重さを量る。この定期的な目録が示すように、夏の灌漑森林地域の土壌には、非灌漑森林地域に比べて 5 ～ 10 倍の標本が存在します。灌漑された森林には、トビムシやワラジムシなどの他の地上棲生物もたくさんいます。そして、ハーゲドーン氏は、灌漑されていない森林のミミズは小さく、活動性が低いことを観察しています。

彼がしなければならないのは、林床に穴を掘って、長年の干ばつの影響を確認することだけです。灌漑された森林では表土は黒く、つまり腐植が豊富ですが、干ばつに見舞われた森林では表土はより明るくなります。灌漑された森林セクションでは、より多くの植物材料が地表から鉱物土壌に再配置され、土壌はより多くの炭素を貯蔵します。わずか数年後に大きな違いが明らかになりました。ミミズやその他の土壌居住者がこれに関与します。分解者はさらに多くの落ち葉を分解し、それを腐植に変えました。

ミミズとその仲間は、リターメーターを土壌の奥深くまで運び、混ぜて空気を含ませます。また、特別な腐植土も生成します。ミミズの鋳物は、通常の森林土壌よりも栄養分が豊富で、湿っていて、酸性度が低いです。ミミズが有機物を分解するときに、土壌のミネラルや細菌や菌類などの微生物を摂取するからです。粘土と腐植の複合体が腸から流出し、安定した土壌粉を形成します。ミミズは土壌の生命を活性化し、土壌の肥沃度を促進します。

暑く乾燥した夏の時期は、今後さらに頻繁に起こるだろうが、光に敏感な生き物にとっては拷問となる。林床が乾燥すると、土壌動物は地面の奥深くまで這っていきます。その後、土壌動物は徐々に活動を停止し、乾いた眠りに落ちます。これは、ヴァレー州プフィンヴァルトの非灌漑森林地域での研究によって示されています。皆伐によるものか、天候による被害によるものかにかかわらず、森林に穴が開くのは問題です。これにより、林床が急速に加熱されます。

まばらな森林の恩恵を受けるのは、若い木を野生の低木として生い茂らせるブラックベリーです。さらに、栄養分を好む植物であるため、腐植質の形成には寄与せず、森林の再生を遅らせます。全体として、ハーゲドーン氏は、針葉樹林の腐植質含有量は将来的に減少し続けると予想しています。

したがって、多様な落葉樹林は、気温が上昇し続けるときに土壌中の炭素を隔離するのに最適です。落葉混交林は、干ばつだけでなく、嵐、火災、害虫、伐採に対しても優れています。落葉樹が多いほど、炭素は林床に安定して残ります。気候変動の時代に森林を助けたいと思う人は誰でも腐植土の世話をします。さまざまな年齢とさまざまな種類の木から、ブラックゴールドに必要な葉、針、根、ブラシウッドが生成されます。