Regeneration nördlicher Eichenwälder durch Waldbrände

Wissenschaftler von COLSA/EOS untersuchen den Einsatz von Waldbränden zur Ausweitung des Verbreitungsgebiets der Rot-Eiche.

DURHAM, NH — Roteiche (Eicheneiche (Eiche rubra)) hat im Nordosten einen erheblichen ökologischen und wirtschaftlichen Wert, da es ein wichtiger Lebensraum für Wildtiere und ein wesentlicher Bestandteil der Holzindustrie der Region ist. Das Holz der Rot-Eiche wird wegen seiner Festigkeit, Haltbarkeit und Ästhetik sehr geschätzt und ist daher ein bevorzugtes Material für die Herstellung von Möbeln, Fußböden und Schränken. Es bietet auch eine wichtige Nahrungsquelle – Eicheln – für viele Waldarten, ein Zuhause für Vögel, Säugetiere und Insekten, hilft bei der Photosynthese und der Bindung von Kohlenstoff, sogar in Dürreperioden, und ist widerstandsfähig gegenüber Bodenbränden geringer Intensität, neben zahlreichen anderen ökologischen Vorteilen. Allerdings haben Forstverwalter schon lange erkannt, wie schwierig es ist, diese Art in Neuengland zu regenerieren, wo sie in allen sechs Bundesstaaten vorkommt – sie ziehen Setzlinge und Schösslinge, um gefällte Bäume zu ersetzen.

Unter der Leitung von Matthew Vadeboncoeur, einem Wissenschaftler am Earth Systems Research Center des Institute for the Study of Earth, Oceans, and Space der UNH, wird untersucht, wie durch gezielte Brände die Regeneration der Rot-Eiche verbessert und ihr Verbreitungsgebiet nach Norden ausgedehnt werden könnte.

Der Einsatz kontrollierter Brände als Mittel zur Artenregeneration, zur Verhinderung katastrophaler Waldbrände und zur Bekämpfung invasiver Arten sowie zur Entfernung alter Vegetation, um Platz für neues Wachstum zu schaffen, ist in den trockeneren Gegenden des Westens und Mittleren Westens eine gängigere Praxis als in den waldreichen Regionen New Hampshires und Nord-Neuenglands. Im White Mountain National Forest wird er von Beamten des Forstamtes nur sparsam eingesetzt, manchmal als Managementinstrument, um die Waldbrandgefahr für besiedelte Gebiete zu begrenzen. Die Praxis kontrollierter Brände als Naturschutzinstrument reicht jedoch Jahrhunderte zurück und wurde häufig von indigenen Völkern eingesetzt.

„Unter den Forstverwaltern in New Hampshire herrscht eine gewisse Skepsis, ob kontrollierte Brände die Kosten oder das damit verbundene Risiko wert sind“, fügte Vadeboncoeur hinzu, der auch als Wissenschaftler am College of Life Sciences and Agriculture der UNH tätig ist. „Ziel dieser Studie ist es daher, die Vorteile hinsichtlich der Verbesserung der Gesundheit und Vielfalt von Baumsetzlingen nach kontrollierten Bränden zu messen und diese Informationen über die UNH Extension weiterzugeben, um die Akzeptanz und Umsetzung feuerbasierter Managementstrategien bei der Erhaltung und Bewirtschaftung von Wäldern zu fördern.“

Laut Andy Fast, einem Forstwirtschaftsexperten der UNH Cooperative Extension, werden in New Hampshire jährlich über 20 Millionen Fuß Bretter aus Rot-Eiche geerntet, und die Rot-Eiche ist ein Holz, das sowohl auf dem Inlands- als auch auf dem Auslandsmarkt stark nachgefragt wird.

„Diese Region ist bekannt für den Anbau einiger der hochwertigsten Rot-Eichen überhaupt“, sagte Fast. „Und sie erzielt sowohl hier in den USA als auch auf den internationalen Märkten Spitzenpreise.“

Vadeboncoeur und Khanh Ton, ein Masterstudent im Studiengang „Natural Resources and the Environment“ der UNH, leiten die Studie zusammen mit den Co-Ermittlern Fast, Heidi Asbjornsen, einer Wissenschaftlerin der New Hampshire Agricultural Experiment Station, und Natalie Cleavitt, einer leitenden wissenschaftlichen Mitarbeiterin der Cornell University. Das Team verfolgt einen vielschichtigen Ansatz zur Untersuchung der Regeneration der Rot-Eiche, der die Überwachung der Etablierung von Eichensetzlingen und ihres Wachstums bei jüngsten (2017–2021) kontrollierten Bränden in eichendominierten Beständen im White Mountain National Forest umfasst. Das Team verwendet auch Topfsetzlinge, um die Auswirkungen der Eichenregeneration unter kontrollierten Bedingungen zu isolieren und zu untersuchen, und es analysiert Baumringe von Eichen in Wäldern, die in der Vergangenheit von Waldbränden heimgesucht wurden, um festzustellen, wie viele ausgewachsene Bäume nach dem Brand gekeimt sind.

Bisher haben sie festgestellt, dass in Beständen, die sowohl ausgedünnt als auch abgebrannt wurden, etwa dreimal so viele Eichensetzlinge wachsen wie in Beständen, die nur ausgedünnt wurden. Sie haben herausgefunden, dass die Wurzelhalse (der Bereich, in dem Stamm und Wurzeln aufeinandertreffen) bei Setzlingen in abgebrannten Beständen deutlich größer sind, was bedeutet, dass die Bäume nach einem Brand besser und üppiger wachsen. Und sie entdecken, dass sowohl Zeitpunkt als auch Intensität des Feuers eine Schlüsselrolle bei der Regeneration von Eichen spielen können.

„Nach einem Brand gibt es wahrscheinlich weniger Konkurrenz durch andere Arten um Licht und Nährstoffe, sodass sich mehr Roteichen regenerieren können“, erklärte Vadeboncoeur. „Wir haben jedoch auch festgestellt, dass Eicheln, die in Töpfen in verbrannter Erde wachsen, besser gedeihen als solche, die in unverbrannter Erde gepflanzt wurden, was darauf hindeutet, dass im Boden möglicherweise andere Prozesse eine Rolle spielen.“

Bei der Untersuchung eines Waldbrands (der oft heißer und intensiver brennt als ein kontrolliertes Feuer) aus dem Jahr 2022 fanden die Wissenschaftler zahlreiche verbrannte Eicheln auf dem Boden, aber nur wenige Setzlinge, was dazu führte, dass andere Arten einen Vorsprung bei der Regeneration hatten. Die Theorie besagt, dass bei einem intensiven Feuer zu der Jahreszeit, in der es viele Eicheln der Rot-Eiche auf dem Boden gibt, die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass der Bestand aus den verbrannten Eicheln neue Setzlinge hervorbringt.

„Es war immer aufregend, im letzten Sommer auf unseren Transekten Setzlinge zu finden und zu markieren“, fügte Ton hinzu, „und ich freue mich schon darauf, bald wieder dorthin zu kommen und zu sehen, wie sehr sie im letzten Jahr gewachsen sind.“

Die praktischen Anwendungen dieser Studie – die Möglichkeit, gezielt Brände einzusetzen, um die Ausbreitung des Verbreitungsgebiets einer Art zu erleichtern – werden auch durch die Notwendigkeit untermauert, dass Pflanzenarten ihre Verbreitungsgebiete ausdehnen oder verschieben müssen, wenn sich unser Klima ändert. Und bei einigen Arten, zum Beispiel Bäumen, ist die Fähigkeit, ihre Verbreitungsgebiete mehr in Richtung idealer Klimabedingungen zu verschieben, möglicherweise nicht schnell genug von selbst gegeben.

„Angesichts des Klimawandels wird die funktionale Vielfalt der Wälder, einschließlich ihrer Hitze-, Dürre- und Waldbrandresistenz, wichtiger denn je“, sagte Vadeboncoeur. „Deshalb untersuchen wir auch die Prozesse, die kontrollierte Brände zu einem nützlichen Instrument machen könnten, um die nördlichen Wälder besser auf den Klimawandel vorzubereiten.“

Darüber hinaus werden an diesem Projekt Wissenschaftler und Forstmanager aus der Gemeinde durch pädagogische Feldarbeit und Demonstrationen zum Thema kontrolliertes Abbrennen beteiligt. Diese Öffentlichkeitsarbeit wird von Forstwirtschaftsspezialisten der UNH Extension geleitet.

Fast sagte, er höre bei seiner Arbeit mit Forstverwaltern in ganz New Hampshire regelmäßig von den Herausforderungen bei der Regeneration von Eichen. Und er merkte an, dass kontrollierte Brände in größerem Maßstab oft schwierig umzusetzen seien. Aus seinen Gesprächen mit Forstverwaltern weiß er jedoch, dass sie „hungrig nach wirksamen Mitteln“ sind, um dieses Problem zu lösen.

„Wenn die Wissenschaft eine verstärkte Nutzung von Feuer unterstützt und wir kostengünstige Möglichkeiten zur Umsetzung bereitstellen können, werden die Forstverwalter von New Hampshire meiner Meinung nach versuchen, ihre Flächen stärker durch Feuer zu bewirtschaften“, fügte er hinzu.

Da die Roteiche weiterhin ein Eckpfeiler der Waldökosysteme und der Holzindustrie im Nordosten ist, bietet diese Forschung wichtige Einblicke in nachhaltige Waldbewirtschaftungspraktiken, die sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Ziele unterstützen. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, die Widerstandsfähigkeit der Waldlandschaften gegenüber sich ändernden klimatischen Bedingungen zu gewährleisten und die wirtschaftlichen Vorteile der Holzindustrie zu sichern, die einen erheblichen Beitrag zum US-BIP und zur lokalen Beschäftigung leistet.

Finanzierung

Dieses Material basiert auf Arbeiten, die vom US Forest Service des USDA durch das Forschungskooperationsprogramm der NordoststaatenZu den Partnern zählen der US Forest Service und die Cornell University.

ÜBER COLSA

Das UNH College of Life Sciences and Agriculture ist das älteste von fünf Colleges der University of New Hampshire. Wir sind Wissenschaftler, Akademiker und Pädagogen, die sich der Lehre, Forschung und dem öffentlichen Dienst verschrieben haben. Unsere Arbeit in den Bereichen natürliche Ressourcen, Landwirtschaft, biologische Systeme, Gesundheit und Ernährung hat dazu beigetragen, dass die UNH landesweit als erstklassige Universität für Land-, See- und Weltraumforschung anerkannt wird.