Hitze, Trockenheit, Waldbrände: Auch der Sommer 2022 hat in Deutschland schon wieder Bilder geliefert, wie man sie früher eher aus dem Mittelmeerraum kannte. Vielen Bäumen ist anzusehen, dass sie diese Bedingungen nicht sonderlich gut vertragen. Zumal sich die Extreme in letzter Zeit so sehr häufen, dass sich die Pflanzen kaum noch davon erholen können. Vor allem die Fichte (Picea abies) hat in etlichen Regionen Deutschlands spätestens ab 2018 massiv unter der Kombination aus Wassermangel, hohen Temperaturen und Borkenkäferattacken gelitten. Großflächig haben sich einst dunkelgrüne Nadelforste zunächst in Baumfriedhöfe voll dürrer, brauner Skelette verwandelt. Und dann in riesige Kahlschläge, auf denen der mühsam nachgepflanzte Baumnachwuchs ums Überleben kämpft. Viele Experten bezweifeln inzwischen, dass die Fichte in der deutschen und mitteleuropäischen Forstwirtschaft überhaupt noch eine große Zukunft hat.

Damit trifft das Verhängnis ausgerechnet den »Brotbaum« der deutschen Forstwirtschaft. Welche wirtschaftliche Bedeutung diese eine Art hat, zeigen die Daten der letzten Bundeswaldinventur aus dem Jahr 2012. Damals war demnach etwa ein Viertel der Waldfläche in Deutschland mit Fichten bestanden, und diese Bäume lieferten sogar rund die Hälfte des genutzten Holzes. Neuere Zahlen wird erst die nächste Bundeswaldinventur liefern, deren Datenerhebung bis Ende 2022 abgeschlossen sein soll. »Der Anteil der Fichte am genutzten Holz dürfte aber eher noch zugenommen haben«, schätzt Andreas Bolte vom Thünen-Institut für Waldökosysteme in Eberswalde. Denn auch das Holz der zahllosen abgestorbenen oder geschädigten Fichten lässt sich für manche Zwecke ja durchaus noch verwenden. Und davon ist in den letzten Jahren mehr als reichlich angefallen.

Das Ausmaß der Schäden lässt sich erahnen, wenn man einen Blick in den Waldmonitor der Naturwaldakademie wirft. Mit Hilfe von Satellitendaten haben die dortigen Experten zusammen mit der Firma Remote Sensing Solutions GmbH zum ersten Mal eine in Fachkreisen viel diskutierte Baumartenkarte von Deutschland erstellt. Darauf kann man nicht nur sehen, auf welchen Flächen welche Art überwiegt. Das Team hat auch analysiert, wie sich die Bestände zwischen 2016 und 2020 entwickelt haben. Und da hat sich gerade in den Nadelwäldern einiges getan. So hat Nordrhein-Westfalen in diesem Zeitraum mehr als zehn Prozent der mit Fichten, Kiefern und Co bestandenen Flächen eingebüßt. In Sachsen-Anhalt und Hessen sind es jeweils mehr als acht Prozent. Gerade die Fichtenreinbestände hat es dabei besonders schwer getroffen.

Ansprüche, die nicht mehr der Zeit entsprechen

Das hat mit den Ansprüchen dieser Baumart zu tun. Fichten mögen es gern relativ kühl und feucht, wenn auch nicht richtig nass. Um die 700 Liter Jahresniederschlag sollten schon auf einem Quadratmeter fallen, damit sie gut gedeihen. »Von Natur aus wachsen sie in Deutschland deshalb vor allem in höheren Lagen des Mittel- und Hochgebirges, wo es feuchter und kühler ist«, sagt Bolte. Doch weil die Bäume wirtschaftlich so interessant sind und ein vielseitig einsetzbares Holz liefern, haben Forstwirte noch in den 1960er und 1970er Jahren viele andere Landschaften großflächig mit Fichtenmonokulturen bepflanzt – nicht ahnend, dass einmal ein Problem namens Klimawandel auf die Menschheit zukommen würde. »Heute weiß man, dass das keine gute Idee gewesen ist«, sagt Bolte. »Aber hinterher ist man immer schlauer.«

Wie schlecht diese Idee tatsächlich war, zeigt sich nun immer deutlicher. Denn heutzutage sind die vor Jahrzehnten gepflanzten Bäume gleich mit mehreren Herausforderungen konfrontiert, für die sie nur schlecht gerüstet sind. So können einzelne Fichtenwurzeln zwar durchaus bis in größere Tiefen reichen, die meisten aber bleiben nahe an der Oberfläche. In einer Studie an mehr als 3000 Fichten haben Fachleute der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft rund 70 Prozent der Wurzelmasse in Tiefen zwischen 20 und 60 Zentimetern gefunden. Dieses flache Wurzelsystem macht die Bäume nicht nur anfällig für Windwurf, was angesichts der immer häufiger auftretenden Stürme schon problematisch genug wäre. Es hindert sie auch daran, Wasser aus tieferen Bodenschichten zu nutzen. Und das kann in heißen und trockenen Sommern ein fatales Handikap sein.

Normalerweise pumpen Bäume in einem kontinuierlichen Strom Wasser durch Leitungsbahnen in ihren Stämmen von den Wurzeln bis zu den Blättern oder Nadeln. Doch wenn Boden und Pflanze zu stark austrocknen, reißt dieser Wasserfaden ab, in den Leitungen bilden sich Luftblasen. Durch diese Embolien werden mit der Zeit immer mehr Leitungen für den Wassertransport unbrauchbar, bis der Baum schließlich vertrocknet. Wie schnell das gehen kann, zeigen Untersuchungen eines Forschungsteams der Universitäten Basel und Würzburg. Im schweizerischen Hölstein haben Matthias Arend und sein Team sterbende Fichten untersucht, die unter der extremen Dürre des Jahres 2018 litten. Auch wenn sich zunächst nur ein paar Embolien gebildet hatten, nahm der Wasserdruck in den Leitungsbahnen der Stämme bei etlichen Bäumen sehr schnell ab. Innerhalb weniger Wochen kam es zu einem kompletten Zusammenbruch der Wasserversorgung – was für diese Pflanzen das Todesurteil bedeutete. Aus ihren Ergebnissen schließen die Forscher, dass viele Fichten nicht erst bei extremer Dürre aus ihrer Komfortzone geschubst werden. Wenn der Wassermangel einen gewissen Kipppunkt überschreitet, nimmt das Sterberisiko offenbar rapide zu. Dann haben die Bäume kaum noch eine Chance, sich wieder zu erholen. Die immer häufiger auftretenden Trockenperioden könnten für Fichten also ein noch größeres Problem sein, als man lange angenommen hat.

Weniger Energie, mehr Krankheiten

Dazu kommt, dass Bäume unter Trockenstress anfälliger für verschiedene Krankheiten sind. Das zeigt zum Beispiel ein Experiment, in dem Forscherinnen und Forscher um Mireia Gómez-Gallego von der Universität im schwedischen Uppsala junge Fichten gleichzeitig mit Trockenheit und dem Rotfäuleerreger Heterobasidion annosum konfrontiert haben. Anschließend untersuchten sie, wie sich Wasserversorgung und Gasaustausch, Abwehrkräfte und Zuckergehalt veränderten. Demnach ließ die Doppelbelastung die Mortalität der Bäumchen deutlich ansteigen. Offenbar greifen sie ihre Energiereserven an, um den Pilz abzuwehren, und können dann weniger in Maßnahmen zur Reduktion von Dürreschäden investieren.

In einem ähnlichen Dilemma stecken auch dürregeplagte Fichten, die von Insekten attackiert werden: Sie haben einfach nicht genug Ressourcen, um beide Probleme gleichzeitig in den Griff zu bekommen. Besonders augenfällig wird das bei den wohl bekanntesten sechsbeinigen Fichtenfeinden: den Borkenkäfern, die unter der Rinde oder im Holz der Stämme ihre Brutgänge anlegen. Dagegen wehren sich die Bäume mit ihrem zähflüssigen Harz, in dem sie die Eindringlinge einschließen und ersticken lassen. Wenn es nicht zu viele Käfer sind, können sie die Invasion so stoppen. Doch die Chancen dafür haben sich in den letzten Jahren massiv verschlechtert.

»Das liegt daran, dass Fichten in heißen, trockenen Sommern an der Harzbildung sparen«, erklärt Pierre Ibisch von der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE). Was dann passieren kann, war nach dem Sturm »Friederike« zu besichtigen, der im Januar 2018 über Deutschland und andere Teile Europas fegte. Er entwurzelte zahlreiche Bäume und lieferte den Käfern damit reichlich frisch abgestorbenes Holz, in das sie sich hineinbohren konnten. Und dann folgte ein extrem heißer und trockener Sommer, in dem die überlebenden Fichten schwächelten, während sich die Wärme liebenden Insekten explosionsartig vermehrten. Im Harz und im Sauerland, in Hessen und in vielen anderen Mittelgebirgsregionen starben Fichtenforste damals großflächig ab. Und es sollte nicht das letzte ungünstige Jahr für die Bäume bleiben: Die beiden folgenden Sommer fielen ebenfalls extrem heiß und trocken aus.

Diagnosen aus dem All

Wie massiv die Herausforderungen der Jahre 2018 bis 2020 Deutschlands Wälder insgesamt geschädigt haben, hat Pierre Ibischs Team im Auftrag der Umweltschutzorganisation Greenpeace untersucht. Aus frei verfügbaren Satellitendaten hat es auf allen zu mehr als 50 Prozent mit Bäumen bestandenen Flächen in Deutschland zwei Indikatoren genutzt, um Veränderungen im Wald zu beurteilen. Der so genannte Wasserstressindex (normalized difference water index, NDWI) ist ein Maß für den Wassergehalt der Vegetation und verrät, wie stark die Pflanzen durch die Trockenheit gestresst sind. Der Vitalitätsindex (normalized difference vegetation index, NDVI) analysiert, wie grün das Kronendach ist, und lässt damit Rückschlüsse auf die Vitalität der Bäume zu.

Beide Diagnosen aus dem All zeigen kritische Entwicklungen für Fichten und Co. So hatten die Bäume in mehr als zwölf Prozent der deutschen Nadelforste zwischen 2018 und 2020 mit zunehmendem Wasserstress zu kämpfen. Und der Vitalitätsindex zeigt, wie stark das den Bäumen auf die Gesundheit schlug: Auf mehr als 11 800 Quadratkilometern und damit sieben Prozent der betrachteten Fläche war das Kronendach von Wäldern, Baumbeständen und Gehölzen nach den drei Extremsommern nicht mehr so grün wie zuvor. Auf einem Prozent der Fläche waren sogar Bäume abgestorben. »Besonders schlecht sieht es dabei in Regionen mit großflächigen Fichtenmonokulturen aus«, sagt Pierre Ibisch. »Aber auch in Kiefernforsten gibt es beunruhigende Signale.« In den Fichtenforsten habe die Dürre nicht nur ganze Landschaften verändert. Man müsse ebenso damit rechnen, dass die Ökosysteme der Wälder bei Weitem nicht mehr so leistungsfähig seien wie zuvor. »Das alles hat nicht erst 2018 angefangen«, betont der Forscher. So zeigt der Blick aus dem All für die Jahre 2013 bis 2020 bei mehr als 20 Prozent der Nadelbaumforste einen Rückgang der Vitalitätswerte. »Was wir in diesen Analysen gesehen haben, ist ein Vitalitätsverlust historischen Ausmaßes«, sagt Ibisch.

Rezepte für den Wald der Zukunft

Was aber tun, wenn Hitze, Trockenheit und Borkenkäfer mit vereinten Kräften ganze Landschaften entwaldet haben? Ibisch plädiert dafür, die abgestorbenen Bäume zunächst stehen zu lassen, damit sie den Boden beschatten und so ein kühleres und feuchteres Mikroklima für kommende Pflanzengenerationen schaffen können. Ebenso wenig ist es in seinen Augen eine gute Idee, den Boden zu pflügen und dann neue Bäume zu pflanzen. Statt den Boden im Interesse eines neuen Waldes zu schonen, verdichte man ihn damit nur. Dann verliere er noch mehr von seiner Wasserspeicherfähigkeit.

Schone man dagegen die Flächen und erlaube eine natürliche Regeneration, kämen nach seinen Beobachtungen zunächst Pionierarten wie Holunder und Ebereschen hoch. Und diese könnten dann durch ihr verrottendes Laub mehr Humus und damit die Lebensgrundlage für weitere Baumarten schaffen. Ibisch kennt etwa Flächen im Saarland, wo unter toten Fichten bereits artenreiche Laubmischwälder entstehen.

Andere Strömungen in der Forstwirtschaft plädieren dagegen dafür, durchaus neue Bäume zu pflanzen – allerdings solche, die für den Klimawandel besser gerüstet sind als ihre Vorgänger. Schließlich passen sich alle Pflanzen im Lauf der Generationen an die besonderen Herausforderungen ihres Lebensraums an. Sollten sich in besonders trockenen Regionen da nicht Überlebenskünstler finden lassen, die mit Wassermangel besser zurechtkommen? Dieser Idee sind Andreas Bolte und sein Team im Rahmen des Projektverbunds »Fichte-Trockenheit« nachgegangen. Im Gewächshaus haben sie jeweils 100 junge Fichten aus acht verschiedenen Gebieten in Deutschland, Frankreich, Polen und Rumänien in Töpfe gepflanzt und dann nach und nach austrocknen lassen. Tatsächlich lieferten die Fichten aus den feuchteren Hochlagen in Bayern dabei die schlechteste Performance ab. Vom trockenen Standort Nochten in Sachsen dagegen kamen die Bäumchen mit der höchsten Überlebensrate und den meisten Harzkanälen im Holz.

»Fichten können sich also tatsächlich bis zu einem gewissen Grad an Trockenheit anpassen und diese Toleranz an ihre Nachkommen weitergeben«, resümiert Andreas Bolte. Allerdings sagt das noch nichts über das Schicksal der Altbäume. Zwar mögen die Trockenheitsspezialisten die schwierige Jugendphase besser überleben. Den massenhaften Attacken der Borkenkäfer sind sie dann aber genauso ausgeliefert wie alle anderen Artgenossen. Und dagegen scheinen alle Anpassungen nichts zu helfen. So ist der trockenheitstoleranteste Bestand in Nochten im Jahr 2018 komplett den Borkenkäfern zum Opfer gefallen. »Ich bin deshalb im Moment skeptisch, ob es viel hilft, Fichten aus trockeneren Regionen woanders anzupflanzen«, sagt Andreas Bolte. Besser sei es, in den abgestorbenen Fichtenbeständen andere, trockenheitstolerantere Baumarten in die aufkommende Naturverjüngung mit einzubringen und so die Anpassungsfähigkeit der Wälder zu erhöhen.

Verlierer und Gewinner

Insgesamt scheint der in der Forstwirtschaft einst so beliebte »Brotbaum« also ein wenig aus der Zeit gefallen zu sein. »Wir haben in Deutschland zwar noch viele Fichtenforste«, sagt der Forscher. »Aber seit dem Zweiten Weltkrieg hat es bei diesen Bäumen nicht mehr so viele Schäden gegeben wie in den letzten Jahren.« Tatsächlich ist die Fichte laut Bundeswaldinventur von 2012 die einzige Baumart, deren Vorrat in deutschen Wäldern seit 2002 abgenommen hat. Und zwar immerhin um vier Prozent. Als Mischbaum in höheren Lagen dürfte sie nach Einschätzung von Andreas Bolte zwar durchaus noch eine Zukunft haben. Doch die Zeiten, in denen sie auch anderenorts ganze Landschaften dominierte, sind wohl vorbei.

Pierre Ibisch sieht das ganz ähnlich: »Die Fichte gehört in Deutschlands Wäldern sicher zu den Verlierern des Klimawandels.« Wer aber sind die Gewinner? »Schwer zu sagen«, meint der Forscher. »Da vertut man sich leicht.« Pioniere wie Birken habe man zum Beispiel lange als Zukunftsbäume gesehen, weil sie schnell wachsen und auch kahle Flächen besiedeln können. Nun aber kämen aus Brandenburg immer wieder Berichte über Birken, die durch Trockenheit vermehrt absterben.

»Einen Vorteil werden Wälder haben, die sich selbst ein günstiges Mikroklima schaffen können«, sagt der Experte. Auf diesem Gebiet ist zum Beispiel die Buche stark, die im Schatten ihres dichten Kronendachs für kühle und feuchte Verhältnisse sorgt. Von Buchen dominierte Mischwälder könnten daher zumindest in einigen tieferen Lagen der Mittelgebirge ein Modell mit Zukunft sein.

Was ist mit den Exoten?

Auf Kalkstandorten mit geringem Feinboden wie in Unterfranken oder dem Hainich in Thüringen aber leidet die Buche zunehmend unter Trockenheit. Dort sieht Andreas Bolte eher Chancen für Winterlinde, Hainbuche und heimische Eichenarten. Zudem werde es wohl auch in Zukunft Nachfrage nach Nadelholz geben, etwa als Material für Holzbauten. Um diese zu befriedigen, könne man auf die einheimische Weißtanne setzen. Oder auf bewährte nichtheimische Arten wie die Douglasie oder die Küstentanne, die beide aus Nordamerika stammen. Alle diese Nadelbäume vertragen zumindest etwas mehr Trockenheit als die Fichte.

In Deutschland schnell und in großem Stil Exoten wie Libanonzeder, Atlaszeder oder Nordmanntanne anzubauen, würde er dagegen ohne vorherige großflächige Anbauversuche nicht empfehlen: »Wir wissen einfach nicht genau, wie die sich in unseren Wäldern verhalten würden«, sagt der Wissenschaftler. Und auch einen Import von Mittelmeerarten wie der Steineiche hält er nicht für sinnvoll. Schließlich nütze es nichts, wenn diese zwar für eine wärmere und trockenere Zukunft gewappnet seien, dafür aber schon beim nächsten Frost zu Grunde gingen.

»Was wir brauchen, sind sehr anpassungsfähige Arten, die mit der Dynamik des Klimawandels zurechtkommen«, meint Andreas Bolte. Aber auch die sollten seiner Ansicht nach auf keinen Fall in Reinbeständen angepflanzt werden. Von einem Casting unter dem Motto »Deutschland sucht den Superbaum« hält er nichts. Dazu werde die Zukunft zu viele verschiedene Herausforderungen mit sich bringen. Und die könne wahrscheinlich kein Baum alle bewältigen. Deshalb plädiert der Wissenschaftler vor allem für Vielfalt im Wald – sowohl bei den Baumarten als auch bei den Eigenschaften innerhalb einer Art.

Auch Pierre Ibisch betont die vielen Unwägbarkeiten, die einen durchgeplanten Wald vom Reißbrett unmöglich machen. Das scheitert allein daran, dass Niederschläge schon kurzfristig schwer vorhersagbar sind. Umso mehr gilt das für die fernere Zukunft. Zumal da zusätzlich komplizierte Rückkopplungen zwischen Atmosphäre und Vegetation eine Rolle spielen: Mehr Hitze und Trockenheit führen zu einem Schwächeln der Pflanzen und das wiederum zu noch mehr Hitze und Trockenheit.

Das alles macht es schwierig vorherzusagen, in welchen Regionen welche Baumarten in Zukunft noch genug Wasser und artgerechte Temperaturverhältnisse vorfinden werden. »Wir sollten uns den Wald der Zukunft deshalb gar nicht zu genau vorstellen«, sagt Ibisch. Was man brauche, seien große, unzerschnittene Waldgebiete mit möglichst intakten Böden, die möglichst wenigen zusätzlichen Stressfaktoren ausgesetzt seien. »Wenn wir uns aber ausmalen, welche Baumarten wo in welchem Mischungsverhältnis wachsen sollen, liegen wir bestimmt falsch.«

Andreas Bolte hat allerdings noch einen anderen Lösungsvorschlag parat. Er plädiert dafür, die Waldwirtschaft neu zu denken. »Die Unsicherheiten des Klimawandels und der geänderten Ansprüche der Gesellschaft sollten wir in ein adaptives Waldmanagement integrieren, das alle 10 bis 20 Jahre unser Handeln an die neuen Bedingungen und Erwartungen anpasst«, findet der Forscher. »So können wir dort, wo es am besten passt, Wälder sich selbst überlassen und alt werden lassen und an anderer Stelle gezielt Holzressourcen für den klimaschonenden Holzbau erzeugen.«