Dokumentation: "Das Geheimnis der Bäume"

Roland Heynkes, 21.10.2020

Gliederung

	Leben ohne Bewegung
	Das Ökosystem Wald entwickelt sich am besten ungestört.
	Mykorrhiza-Symbiose
	Manchmal kann man im Urwald der Evolution zusehen.
	besondere Urwald-Spezies
	Auch Pflanzen kommunizieren.
	In Urwäldern trennen große Entfernungen die Bäume einer Art.
	Wälder sorgen für mehr Regen.

Der französische Botaniker Prof. Francis Hallé ist fasziniert davon, dass Bäume leben können ohne sich zu bewegen. Mich erstaunt viel mehr, dass unsere Biologiebücher und sogar der Kernlehrplan behaupten, alle Lebewesen könnten sich bewegen.

Prof. Hallé betont die Vernetzung aller Spezies in Urwäldern und ihre Anpassung an einander. Es dauert viele Jahrtausende gemeinsamer Evolution, ein unvorstellbar komplexes System wie einen Urwald entstehen zu lassen. Und die Mechanismen der Evolution ermöglichen die Anpassung von Ökosystemen an sich verändernde abiotische und biotische Umweltfaktoren. Aber wenn Menschen Urwälder großflächig roden, dann ist eine Anpassung unmöglich und es gehen unzählige Spezies unwiederbringlich verloren. Die Menschheit verliert dadurch wertvolle genetische Ressourcen. Ohne den Wald wird außerdem das Klima wärmer und trockener und anstatt Humusbildung findet Erosion statt.

Pflanzen produzieren in riesigen Mengen Samen, in denen Embryonen zusammen mit allen für das Keimen nötigen Nährstoffen ruhen. Auf schattigen Waldböden keimen viele Baumsamen aber erst, wenn alte oder von Viren, Bakterien oder Pilzen getötete Bäume keine Blätter mehr produzieren können oder wenn ganze Wälder durch Waldbrände, Orkane oder Borkenkäfer entlaubt wurden. Deshalb werden Wälder durch Naturkatastrophen nicht vernichtet, sondern nur verjüngt. Dabei versorgen die Überreste des alten Primärwaldes die jungen Pflanzen des nachfolgenden Sekundärwaldes mit Nährstoffen und schützen sie vor Wind und zuviel Sonne. Das funktioniert aber natürlich nur, wenn Menschen die Natur in Ruhe machen lassen und die Flächen nicht anderweitig nutzen.

Wenn sich ein Wald neu aufbaut, dann dominieren zunächst schnell wachsende Kräuter, Sträucher und Bäume. Man nennt sie Pionierpflanzen, weil sie außer Licht nicht viel brauchen und geeignete Lebensbedingungen für anspruchsvollere Pflanzen schaffen. Insbesondere bilden sie einen Schutzschirm für den Waldboden. Er darf nicht der Erosion durch Wind, starken Regen und zuviel Sonne ausgesetzt werden. Deshalb ist es grundfalsch, Totholz zu entfernen und direkt wieder Bäume zu pflanzen, die keine Pionierpflanzen, sondern normale Waldbäume sind. Ein ganz großer Fehler ist auch die übliche Aufforstung mit Jungbäumen aus Baumschulen, die ihr Saatgut sehr selektiv von wenigen, wirtschaftlich besonders gut nutzbaren Mutterbäumen gewinnen. Denn diese Praxis reduziert seit Jahrzehnten die genetische Vielfalt unserer Wirtschaftswälder. Und biologische Vielfalt ist unverzichtbar für die evolutionäre Anpassung unserer Wälder an Klimaänderungen und neue Krankheitserreger sowie eingeschleppte Schädlinge. Darum müsste man jetzt sogar Jungbäume aus möglichst vielen Gebieten mischen, damit deren Nachwuchs eine möglichst große genetische Vielfalt aufweisen wird.

Selbst die Bäume unter den Pionierpflanzen werden nicht sehr alt. Sie bilden einen Pionierwald und sterben schon nach wenigen Jahrzehnten. Ihr Totholz düngt den Waldboden, denn Pilze und winzige tierische Destruenten verwandeln das Holz in Humus. Die erste Baum-Generation stirbt, aber der Pionierwald entwickelt sich weiter zu einem Sekundärwald. Denn zwischen den sterbenden Bäumen wachsen auf dem Humus anspruchsvollere und langlebigere Baumarten. Sie bilden im Verlauf mehrerer Jahrhunderte den Sekundärwald. Während der ersten Jahrhunderte ist auch ein Sekundärwald noch nicht besonders artenreich. Wenn die großen Bäume des Sekundärwaldes etwa 40 Meter hoch sind, bietet der Wald zahlreichen tierischen Spezies Wohnraum und pflanzliche Nahrung. Und die Pflanzenfresser locken Fleischfresser an. Langsam entwickeln sich immer längere Nahrungsketten und komplexere Nahrungsnetze. Manche Neuankömmlinge bringen die Samen neuer Pflanzen-Spezies mit und vergrößeren damit das Arten-Spektrum. Außerdem entstehen durch die Evolution aus den schon vorhandenen immer neue Spezies, die neue ökologische Nischen besetzen. Bis aber der Artenreichtum echter Urwälder erreicht ist, dauert es viele Jahrtausende. Am Ende trifft jeder Lichtstrahl auf ein Blatt und jedes Blatt findet Interessenten, die es fressen wollen. In uralten Primärwäldern wachsen auf jedem Urwaldriesen Hunderte Pflanzen-Spezies, die wiederum von Hunderten Tier-Arten bevölkert werden, in und auf denen unzählige Mikroorganismen leben. Deshalb ist die Vernichtung echter Urwälder ein unverzeihliches Verbrechen. Darum hätte sich die EU niemals mit den südamerikanischen Mercosur-Staaten auf ein die weitere Regenwald-Vernichtung förderndes Freihandelsabkommen einigen dürfen. Die vielen auf einem Urwaldriesen lebenden Pflanzen und Tiere erreichen mit der Zeit ein so erhebliches Gewicht, dass sie für den Baum zum Problem werden können. Aber wenn er deswegen umstürzt und stirbt, dann wird er von Pilzen ganz langsam zu Humus abgebaut und er hinterlässt im Baumkronendach des Waldes eine Lücke, in die hinein jüngere Bäume wachsen können. Zuerst sind das wieder die Pionierbäume, die später von langlebigeren Baumarten abgelöst werden. So kommt es zu einer regelmäßigen Verjüngung, wenn aus dem Sekundärwald wieder ein fertiger Primärwald geworden ist.

Die riesigen uralten Bäume des alten Sekundärwaldes brauchen stabile Stämme und Wurzeln, die etwa genauso groß sind wie die Baumkronen. Aber die Wurzeln dienen nicht nur der sicheren Verankerung im Boden. Die Wurzeln sind auch Speicher für Wasser und viele Reservestoffe des Baumes. Außerdem beschaffen sie Wasser und Mineralstoffe, von denen sich der Baum ernährt. Dabei helfen den meisten Bäumen die sogenannten Mykorrhiza-Pilze. Pilz und Baum bilden eine Symbiose. Dabei liefert der Pilz dem Baum Wasser und Mineralstoffe und erhält dafür vom Baum Zucker und andere vom Baum gebildete Stoffe, die der Pilz nicht selber herstellen kann.

Die mehr als 530 Spezies der Passionsblume stammen aus den Tropen und Subtropen, aber hauptsächlich in Süd- und Mittelamerika. In Süd- und Mittelamerika sind die Raupen der Schmetterlings-Gattung Heliconius ihre Fressfeinde. Eines Tages machte eine zufällige Mutation eine Passionsblume giftig für die Raupen. Aufgrund dieses Vorteils vermehrte sich diese Mutante der Passionsblume. Aber eine weitere Mutation machte eine Raupe immun gegen das Gift der Passionsblume. So konnte sie das Gift der Passionsblume in sich aufnehmen. Dadurch wurde nach der Metamorphose auch der Schmetterling giftig für seine Fressfeinde. Die Situation der Passionsblume wurde dadurch noch schlimmer. Weitere Mutationen führten zu Passionsblumen mit anders geformten Blättern, die weniger leicht von den Schmetterlingen erkannt wurden. Aber manche Schmetterlinge fanden Blüten mit lebensverlängerndem Pollen. So gewannen diese Schmetterlinge Zeit und lernten, die Passionsblumen trotz der veränderten Blätter zu erkennen. Dann tauchte eine neue Passionsblume auf, die auf ihren Blättern Strukturen bildeten, die wie Schmetterlingse-Eier aussehen. Das schützte die Blätter, weil Schmetterlinge ihre Eier nur auf Blätter legen wollen, an denen nur ihr eigener Nachwuchs frisst. So entstanden innerhalb weniger Jahrzehnte 45 neue Heliconius-Spezies und 150 neue Arten der Passionsblume. Und die Forschende konnten beiden Gattungen bei ihrer Evolution zusehen.

Die Bäume unter den Pionierpflanzen konzentrieren sich ganz auf schnelles Wachstum, weil sie mit anderen Pflanzen um das Licht konkurrieren. Dabei kommt oft die Verteidigung gegen Pflanzenfresser zu kurz und es droht ein lebensgefährlicher Verlust von Blattoberfläche. Es gibt aber auch Bäume wie die Ameisenbäume, die sich von Ameisen verteidigen lassen. Die Ameisen tun das, weil ihnen der Baum ein perfektes Zuhause bietet. In Stängeln der Blätter bilden die Bäume Höhlen, zu denen sich die Ameisen leicht durchbeißen können. Die Ameisen leben in den Höhlen und halten darin sogar Schildläuse. Diese Schildläuse ernähren sich vom Saft des Baumes und scheiden ihn teilweise aus. Die Ameisen trinken davon. Am Ansatz jedes neuen Blattes bildet der Baum aber auch kleine weiße Körperchen, die wie Ameiseneier aussehen. Sie enthalten Proteine und Fette und dienen den Ameisen als Nahrung.

Einer der schönsten Urwald-Bäume ist der Moabi-Baum (Baillonella toxisperma), der 1000 Jahre alt und 70 Meter hoch werden kann. Tiere können sich durch den Raum bewegen. Manche Bäume bewegen sich durch die Zeit. Bäume bewegen sich nicht. Aber in ihnen fließt Wasser durch Wasserleitungen im Xylem von den Wurzeln teilweise mehr als 100 Meter hoch bis zu den höchsten Blättern. Das Wasser wird durch die Wurzeln hochgedrückt und von den Blättern durch ihre Verdunstung angesaugt. Dabei hilft auch der Kapillareffekt. Umgekehrt fließen in den Blättern produzierte Stoffe durch spezielle Siebröhren im Phloem in den Baumstamm und in die Wurzeln.

Nach 300 Jahren ist im Sekundärwald jeder Platz an der Sonne besetzt und die Bäume kämpfen gegeneinander um das Licht. Dabei reicht es, schneller und höher zu wachsen und Nachbarn dadurch in den Schatten zu stellen. Manche tricksen aber auch die Konkurrenz aus. Die Würgefeige bietet ihre Früchte Vögeln zum Fraß an. Die Vögel verdauen den leckeren Teil der Frucht und scheiden den eigentlichen Samen mit ihrem Kot aus. Wenn er Glück hat, fällt der Kot mit dem Samen auf einen Ast in der Krone eines Urwaldriesen. Wenn er dort oben landet, hat der Feigen-Keimling einen Platz an der Sonne und kann gut wachsen. Während normale Bäume von unten nach oben wachsen, wachsen die Wurzeln des jungen Feigenbaumes am Stamm des Urwaldriesen entlang von oben nach unten. Wenn sie sich berühren, wachsen die Wurzeln zusammen. So bilden sie ein stabiles Netzwerk um den Baumstamm herum und schließen ihn regelrecht ein. Es beginnt zwischen dem alten und dem jungen Baum ein Kampf, der Jahrzehnte dauert. Am Ende stirbt der alte Baum, weshalb man die Feige auch Würgefeige nennt. Die Würgefeige ernährt sich vom Holz ihres Opfers und nimmt seinen Platz im Urwald ein.

Von den starken Stämmen der Urwaldriesen profitieren die Lianen, die erst auf dem Waldboden wachsen, bevor sie an Baumstämmen hochwachsen. Ganz unten, in Reichweite der Pflanzenfresser, tarnen sich die Lianen der Philodendren und wachsen unauffällig flach auf dem Baumstamm. Erst weiter oben werden die Blätter größer und wachsen aus dem Schatten des Baumstammes heraus. Bis heute weiß man nicht, wie die Pflanzen das steuern.

Einen anderen Trick hat eine Palme, die mit ihren Palmwedeln einen Trichter bildet, der fallende Blätter einfängt und zum Boden in der Nähe des Baumstamms leitet. Dort werden die toten Blätter zu Humus und düngen die Palme. Die Arbeit der Zersetzung erledigen unzählige Destruenten im Waldboden. Sie leben davon und streiten sich sogar um das organische Material.

Eine besondere Rolle unter den Tieren spielen die Ameisen, deren Gesamtmasse im Urwald größer sein soll als die Masse aller anderen Tiere des Waldes zusammen. Einige Ameisen bringen Erde nach oben in die Baumkronen. In dieser Erde wachsen dann Pflanzen, in denen die Ameisen ihre Nester bauen. Ameisen melken Insekten, die sich von Baumsaft ernähren und einen Teil des Saftes wieder ausscheiden.

Auch Termiten tragen Erde in die Baumkronen und bauen daraus ihre stabilen Nester. Aber anders als die Ameisen ernähren sie sich von totem Holz.

Es gibt in Wäldern außer tagaktiven auch nachtaktive Tiere, die natürlich viel schwerer zu beobachten sind.

Das die meisten Pflanzen auf Bewegung verzichten, erfordert einige Anpassungen. Beispielsweise kommunizieren sie nicht durch Gesten oder Rufe. Stattdessen können Pflanzen eine große Anzahl unterschiedlicher Duftstoffe produzieren und riechen. Jeder dieser Duftstoffe übermittelt eine bestimmte Botschaft. Wenn beispielsweise Bäume von Tieren angegriffen werden, dann warenen sie mit einem Duftstoff ihre Nachbarn. Die reagieren sofort und produzieren Giftstoffe, die den Angreifern zumindest den Appetit verderben.

Pflanzen kommunizieren nicht nur untereinander, sondern auch mit Tieren. Für die Kommunikation mit Tieren setzen Pflanzen auch bestimmte Farben und Formen ein. Unter anderem locken Pflanzen damit ihre Bestäuber an, denn ohne Bewegung brauchen sie für ihre sexuelle Fortpflanzung Tiere, die den männlichen Pollen auf die Narbe des weiblichen Stempels bringen. Von dort aus wächst aus jedem Pollenkorn ein Pollenschlauch durch den Griffel in den Fruchtknoten, wo aus dem Pollenschlauch eine männliche Geschlechtszelle austritt und mit einer weiblichen Eizelle zu einer Zygote verschmilzt. Aus dieser einen befruchteten Eizelle wächst dann durch unzählige Zellteilungen eine neue Pflanze heran, deren Bauplan eine einzigartige Mischung aus den Bauplänen ihrer beiden Eltern ist.

In einem Jahrhunderte alten Sekundärwald gibt es nicht mehr viel Unterholz, weil nicht mehr genug Licht auf den Boden fällt. Und die Abstände zwischen Bäumen der selben Art sind groß. Was hinsichtlich der Fortpflanzung ein Nachteil zu sein scheint, ist tatsächlich ein Vorteil, weil es die Chancen auf eine Spezies spezialisierter Schadinsekten, Parasiten und Erreger reduziert, ein neues Opfer zu finden. Allerdings finden die Angreifer leicht die Nachkommen eines Baumes, die in seiner unmittelbaren Umgebung keimen und noch relativ wehrlos sind. Ihre Überlebenswahrscheinlichkeit ist daher gering. Deshalb müssen die Bäume dafür sorgen, dass ihre Nachkommen so weit wie möglich von ihm entfernt keimen. Darum verpacken sie ihre Samen in leckere, gut duftende und nahrhafte Früchte, die von Tieren gefressen werden. Die Samen sind unverdaulich und mit etwas Glück werden sie weit vom Mutterbaum entfernt ausgeschieden. Viele Früchte locken geeignete Tiere mit leuchtenden Farben an, andere durch Vibrationen, die sich beim Aufprall durch den Boden ausbreiten. Die Pflanzen ernähren die Tiere, damit diese ihre Blüten bestäuben und ihre Samen verbreiten. Manche Pflanzen lassen ihre Früchte in Bäche fallen und durch das Wasser transportieren. Die Früchte mancher Bäume überqueren sogar Ozeane, bevor sie sich auf einer Insel niederlassen.

Die Nahrungskreisläufe eines ausgereiften Urwalds (Primärwald) halten die Mineralstoffe im Wald. CO₂ gibt es in der Luft immer genug. Und auch an Licht mangelt es nicht. Das einzige Problem ist die regelmäßige Zufuhr von Wasser. Denn Wälder verdunsten große Mengen von Wasserdampf, der vom Wind fort getragen wird. Aus dem Wasserdampf werden Wolken, die oft weit entfernt abregnen. So sorgen Wälder für Regen in teilweise weit entfernten Gebieten. Aber wie sichern sie ihre eigene Wasserversorgung? Besonders regelmäßig benötigen die in den Baumkronen lebenden Pflanzen (Epiphyten) Regen, denn mit Ausnahme von Moos und Bromelien können sie kaum Wasser speichern. Und nur Flechten überleben vollständige Austrockung. Aber Bäume können selbst für Regen sorgen. Wenn es im Wald zu warm wird, dann steigt über ihm vermehrt warme Luft auf und mit ihr die von den Bäumen verströmten Terpene. Diese verbinden sich mit Schwefelsäure zu Kondensationskeimen, welche die in der Luft vorhandenen Wasser-Moleküle zu Wassertropfen kondensieren lassen. Dadurch entstehen Nebel und Wolken, aus denen es irgendwann regnet. Wenn also Bauern über Dürre klagen, sollten wir mehr Wälder aufwachsen lassen. Es wäre für die Bauern sogar ertragssteigernd, wenn sie Baumreihen auf ihren Feldern wachsen ließen.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0