Einleitung: Warum Baumsterben uns immer wieder überrascht
Trotz jahrzehntelanger Forschung bleibt die Vorhersage von Waldsterben eine der größten Herausforderungen der Forstwissenschaft. Wenn in Südeuropa, Kalifornien oder Mitteleuropa ganze Bestände absterben, zeigt die Praxis regelmäßig, dass die üblichen Erklärungen – Niederschlagsdefizite, hohe Temperaturen, klimatische Wasserbilanz – oft nicht ausreichen, um das Ausmaß der Schädigung zu erklären. Warum überleben manche Bäume am selben Standort, während ihre direkten Nachbarn absterben? Warum zeigen sich auf flachgründigen Kuppen ebenso Schäden wie in feuchten Mulden? Die Forschung tut sich schwer mit diesen Fragen, weil die Modelle häufig auf einjährige Klimadaten setzen, während Bäume über Jahrzehnte hinweg auf ganz andere Wasservorräte zurückgreifen können.
Ein Forschungsteam um Leander Anderegg von der University of Utah hat nun in einer aufwendigen populationsweiten Studie an einer kalifornischen Eichenart (Quercus douglasii) untersucht, wie stark Wasserverfügbarkeit, Wachstum und Ressourcenverteilung tatsächlich zusammenhängen. Die Ergebnisse, publiziert im renommierten Journal New Phytologist (2026), sind für die mitteleuropäische Forstwissenschaft außerordentlich relevant – auch wenn die Studie in Kalifornien durchgeführt wurde, weil die Mechanismen tiefgreifende Aussagen über die Vorhersagbarkeit von Trockenheitsschäden generell ermöglichen.
So wurde geforscht
Die Studie untersuchte die weitverbreitete kalifornische Eiche Quercus douglasii, eine Art, die in semi-ariden mediterranen Klimazonen vorkommt und in ihrem Verhalten viele Parallelen zur mitteleuropäischen Traubeneiche (Quercus petraea) und Stieleiche (Quercus robur) aufweist. Das Forschungsteam beprobte 15 Standorte, die sich über eine Höhengradient von fast 1000 Millimetern Jahresniederschlag erstreckten – von trockenen Standorten mit rund 300 mm bis zu deutlich feuchteren Lagen mit über 1200 mm Jahresniederschlag.
An jedem Standort wurden eine Reihe unterschiedlicher Messgrößen erhoben: Vor Sonnenaufgang und mittags wurden Blatt-Wasserpotenziale gemessen, die den Wasserstress der Bäume direkt anzeigen. Zusätzlich wurden stabile Isotope im Stammholz (Xylem-Wasser-Isotope) analysiert – diese geben Aufschluss darüber, aus welchen Bodentiefen die Bäume ihr Wasser tatsächlich beziehen. Erfasst wurden außerdem Wachstumsringe der Vorjahre und die Allokation in Blattgewebe, um die Beziehung zwischen Wasserversorgung und Wachstumsleistung zu prüfen. Mechanistische hydraulische Modelle simulierten das Versagensrisiko der Wasserleitbahnen (Xylem) unter Trockenstress.
Die wichtigsten Ergebnisse
Das zentrale und für die Forstwissenschaft überraschende Ergebnis: Es gab kaum einen Zusammenhang zwischen dem am Standort gemessenen Wasserstress (gemessen an den Blatt-Wasserpotenzialen) und den lokalen Klimadaten oder Bodenverhältnissen. Bäume auf trockenen Standorten zeigten nicht zwangsläufig höheren Stress als solche an vermeintlich feuchten Standorten. Die klassische Hypothese „mehr Niederschlag = weniger Trockenstress“ wurde in den Daten nicht bestätigt.
Stattdessen zeigten die stabilen Isotope im Xylem-Wasser, dass die Wasserversorgung der Bäume vor allem durch den Zugang zu tiefen Wasserressourcen bestimmt wird – also durch Grundwasser und Bodenwasser aus großen Tiefen, das aus den starken Winterstürmen stammt. Diese winterlichen Niederschläge infiltrieren den Boden und stehen den Bäumen noch Monate später im Sommer zur Verfügung. Das bedeutet: Bäume können hydrologisch vollständig vom oberirdischen Klima entkoppelt sein, wenn sie auf diese tiefen Wasserspeicher zugreifen können.
Die Studie fand zudem eine dreifache Entkopplung: Wasserversorgung, vorheriges Wachstum und Blattgewebs-Allokation standen in keinem statistisch signifikanten Zusammenhang. Die aus dem mechanistischen Modell simulierte hydraulische Versagenswahrscheinlichkeit korrelierte nicht mit der tatsächlich beobachteten Wuchsleistung der Bäume. Das ist ein methodisch außerordentlich relevantes Ergebnis, weil viele Modelle zur Vorhersage von Baumsterben genau diese hydraulischen Versagensindikatoren als zentrale Variable verwenden – und hier zeigt sich, dass diese Indikatoren nur begrenzt vorhersagekräftig sind.
Die Autorinnen und Autoren schlussfolgern, dass insbesondere zwei Faktoren die Vorhersage von Trockenheitsschäden erschweren: die komplizierte, saisonal stark entkoppelte Beziehung zwischen Kohlenstoffgewinn und hydraulischem Risiko, sowie der generelle Mangel an Daten zur Hydrologie der „Critical Zone“ – der Bodenzone, in der Wasserhaushalt, Wurzelverteilung und geologische Speicher zusammenwirken. Ohne diese Informationen bleiben Modellvorhersagen zu Trockenheitsanfälligkeit mit großen Unsicherheiten behaftet.
Was das für die Praxis bedeutet
Für die Forstpraxis in Mitteleuropa – wo Traubeneiche, Stieleiche und Roteiche als klimatolerante Alternativen zur Fichte diskutiert werden – liefert die Studie mehrere praktisch relevante Hinweise. Erstens: Standortwahl ist nicht allein eine Frage des oberirdischen Klimas. Die Verfügbarkeit von Grundwasser und tiefen Bodenwasserspeichern kann für das Überleben von Eichen unter Trockenstress entscheidender sein als die mittlere Jahresniederschlagsmenge. Forstbetriebe, die Eichen pflanzen oder verjüngen, sollten daher die Bodenverhältnisse und insbesondere den Zugang zu tiefen Wasserspeichern kartieren – etwa über Bohrungen oder geologische Karten.
Zweitens: Modelle zur Risikoeinschätzung einzelner Bestände, die ausschließlich auf Klimadaten und oberirdische Trockenheitsindikatoren setzen, können irreführende Ergebnisse liefern. Die Praxis tut gut daran, hydraulische Risikoindikatoren kritisch zu hinterfragen und zusätzliche Standortinformationen einzubeziehen. Drittens zeigt die Studie, dass die Phänologie – also der zeitliche Ablauf von Wachstum und Holzbildung – eine stärkere Beachtung verdient. Eichen, die ihr Wachstum vor der sommerlichen Trockenphase abschließen, könnten weniger anfällig sein als Arten, die in voller Belaubung den Hitzestress ertragen müssen.
Für waldbauliche Entscheidungen bedeutet das: Die Förderung von Eichen in Mischbeständen kann nur dann erfolgreich sein, wenn der Standort tatsächlich tiefreichende Wurzelräume und Wasserspeicher bietet. Wo diese fehlen – etwa auf flachgründigen Felsstandorten oder in stark verdichteten Böden – ist auch die Eiche keine sichere Wahl gegen Trockenheit. Die mitteleuropäische Forstwirtschaft kann aus diesen Ergebnissen lernen, dass die in den letzten Jahren oft beschworene „Eiche als Klimabaum“-Erzählung stärker differenziert werden muss.
Was das für die Praxis bedeutet – Vertiefung
Auf der Ebene der Forsteinrichtung und Standortskartierung ergeben sich konkrete Ansatzpunkte: Standorte, an denen historische Quellen oder geologische Karten auf tiefreichende Speichergesteine (z.B. verkarstete Kalk-, poröse Sandstein- oder Kluftgrundwasserleiter) hinweisen, sind für trockenheitstolerante Baumarten grundsätzlich besser geeignet als flachgründige Standorte – selbst wenn Letztere höhere Jahresniederschläge erhalten. Bei der Planung von Verjüngungsmaßnahmen unter Eichen oder anderen trockenheitstoleranten Lichtbaumarten sollte daher die Verfügbarkeit von Grundwasser als Entscheidungsfaktor stärker gewichtet werden als bisher üblich.
Für das Monitoring in bestehenden Beständen lässt sich aus der Studie ableiten, dass ein bloßes Messen der Kronenverlichtung oder des Blattflächenindexes nicht ausreicht, um Trockenstress frühzeitig zu erkennen. Stattdessen wäre eine Kombination aus Xylem-Isotopenmessungen (wissenschaftlich aufwendig) oder zumindest Bodenfeuchte-Profilen in mehreren Tiefen praxisnäher. Wo solche Daten fehlen, sind Vergleiche mit Nachbarbeständen auf ähnlichem Substrat derzeit das beste Hilfsmittel.
Limitations & offene Fragen
Die Studie wurde an einer einzigen Art in einem einzigen biogeographischen Raum (Kalifornien) durchgeführt. Die Übertragbarkeit auf mitteleuropäische Eichenpopulationen ist prinzipiell gegeben, weil die hydraulischen Grundmechanismen artübergreifend wirken, muss aber durch gezielte Studien in unseren Breiten validiert werden. Die Autorinnen und Autoren betonen zudem, dass die zentrale Schwäche der Vorhersagemodelle im Mangel an Critical-Zone-Hydrologiedaten liegt – also an Informationen über tiefere Bodenschichten und Grundwasserspeicher. Solche Daten in ausreichender räumlicher Auflösung zu erheben, ist methodisch und finanziell aufwendig. Ein nächster Forschungsschritt könnte darin bestehen, die Ergebnisse an europäischen Eichenpopulationen zu replizieren, insbesondere in den Mischwäldern Süddeutschlands und Österreichs, wo derzeit intensive Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel laufen. Die hier vorgestellten Ergebnisse stehen im Einklang mit neueren Befunden zur Entkopplung von oberirdischem Klima und tatsächlich erlebtem Baumstress und liefern einen wichtigen Baustein für ein besseres Verständnis der Vorhersagbarkeit von Trockenheitsschäden in Wäldern.
Quelle: Anderegg LDL, Skelton RP, Diaz J, Papper P, Lovegreen P, Trugman AT (2026). Maximum water stress is decoupled from climate, traits, and growth in a xeric oak. The New Phytologist. DOI: 10.1111/nph.71380
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