Bäume sind umweltsensitiv. Sowohl ihr Wachstum als auch ihre Entwicklung wird von der Umwelt und den Wetterbedingungen reguliert. In der gemässigten Zone (z.B. in Mitteleuropa) begünstigt ein wärmerer Frühling ein frühes Auftreten der Frühlingsphänophasen wie Blattaustrieb oder Blüte. Warmes und nasses Wetter im Sommer fördert das Baumwachstum.

Phänologie

Der Wortstamm "phäno" ist lateinisch und bedeutet "Erscheinung" oder "in Erscheinung treten". Die Phänologie beschäftigt sich mit den im Jahresablauf periodisch wiederkehrenden Wachstums- und Entwicklungserscheinungen der Lebewesen.

Umgekehrt liefert die jährliche Variabilität des Auftretens dieser phänologischen Ereignisse sehr wichtige Informationen über die klimatischen Bedingungen der Vergangenheit. Das ist ein Grund, wieso lange phänologische Beobachtungs- und Jahrringzeitreihen, die auch vor der Einführung der instrumentellen Messungen entstanden sind, so wertvoll und gesucht sind. Die Phänologie ermöglicht einen Blick in die tiefe Vergangenheit der klimatischen Variablen wie Temperatur oder Niederschlag.

Querschnitt eines Kastanienbohrkerns

Abb. 1 - Querschnitt eines Kastanienbohrkerns. Die Wasserleitungen erscheinen weiss. Gefässe die im warmen Frühling 1990 (Mitteltemperaturen Februar und März = 9.6 °C) gebildet wurden, weisen eine kleinere mittlere Querschnittsfläche (0.06 mm2) auf als diejenigen des kalten Frühlings 1991 (6.3 °C, 0.09 mm2). Foto: Patrick Fonti (WSL)

Phänologische Beobachtungen sind einmalig

Der grösste Unterschied zwischen phänologischen Beobachtungen und Jahrringzeitreihen ist aber, dass phänologische Beobachtungen nicht im Nachhinein rekonstruierbar sind. Bei Beobachtungslücken fehlen die Daten auf ewig. Auch lässt sich eine phänologische Zeitreihe nicht in die Vergangenheit verlängern. Der Vorteil von Jahrringen ist, dass man sie nachträglich anbohren, analysieren, datieren und vermessen kann. Natürlich muss Holz aus der gewünschten Zeitperiode verfügbar sein.

Ist es aber wirklich so, dass sich Lücken in phänologischen Zeitreihen nicht rekonstruieren lassen? Da Eigenschaften der Jahrringe auch gewisse Informationen über die Wetterbedingungen enthalten, fragt es sich, ob es wirklich keine Jahrring-Merkmale gibt, die Angaben über den Zeitpunkt der Phänophasen liefern.

Jahrringe enthalten Informationen über Phänophasen

Blattaustrieb

Abb. 2 - Um den Zeitpunkt der Frühlingsphänophasen wie z.B. den Blattaustrieb mit anatomischen Merkmalen der Frühholzgefässe zu korrelieren, braucht es lange Zeitreihen phänologischer Beobachtungen. Foto: Thomas Reich (WSL)

Die Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) hat in Zusammenarbeit mit dem Geographischen Institut der Uni Bern ein Projekt gestartet, um diese Fragestellung zu beantworten. Das Prinzip der Studie stützt sich auf die Idee, dass anatomische Merkmale von Holzzellen (z.B. Zellgrösse, Zellform und Zellanzahl) die Wetterbedingungen in hoher zeitlicher Auflösung registrieren können.

Die Wissenschafter haben beispielsweise herausgefunden, dass bei der Kastanie die Grösse der Frühholzgefässe, das heisst die Wasser leitenden Zellen, die am Anfangs der Vegetationsperiode produziert werden, ein Temperatursignal des Frühfrühlings enthalten: grosse Gefässe entsprechen einem kalten Frühling (Abb. 1). Es ist also möglich, anhand der Grösse der Frühholzgefässe der Kastanie Rückschlüsse auf die Frühfrühlingstemperaturen zu ziehen. Mit einem ähnlichen Verfahren könnte man also versuchen, den Zeitpunkt des Auftretens der Frühlingsphänophasen wie den Blattaustrieb (Abb. 2) mit anatomischen Merkmalen der Frühholzgefässe zu korrelieren. Dafür sind jedoch lange und weiterlaufende Zeitreihen phänologischer Beobachtungen nötig. Für die Kastanien der Alpensüdseite sind die Zeitreihen für eine solche Studie noch zu kurz (Daten erst ab 1996 verfügbar).