Bedeutung der Biodiversität im Wald

Als Ökosystemleistungen werden Leistungen bezeichnet, die essenziell für das menschliche Leben sind und von intakten Ökosystemen "frei Haus" zur Verfügung gestellt werden. Wälder, mit ihrem komplexen Zusammenspiel zwischen Organismen untereinander und mit ihrer Umwelt, stellen eine Vielzahl solcher Güter und Leistungen zur Verfügung. Eine spannende und für die Praxis auch wichtige Frage ist, welche Rolle die Vielfalt an Arten und Strukturen hierbei spielt.

Baumarten-Mischung als ein Aspekt der biologischen Vielfalt

Für die Waldbewirtschaftung ist es interessant zu erfahren, ob die Vielfalt an Baumarten (um sich der Einfachheit halber hier auf diesen Aspekt der Biodiversität im Wald zu konzentrieren) sich auf die Waldfunktionen "Nutzen", "Schutz" und "soziale Funktionen" sowie auf die Stabilität auswirkt. Diese grundsätzliche Frage wurde in der Geschichte der Waldwirtschaft immer wieder unterschiedlich beantwortet [5]. In jüngster Zeit erhält diese Diskussion im Zeichen des Klimawandels verstärkte Aufmerksamkeit: Ob reich strukturierte Mischbestände zur Risikostreuung, zur Anpassung an den Klimawandel oder sogar zur Minderung des Klimawandels beitragen können, ist völlig offen. Pretzsch [13] schreibt dazu: "Die Forstwissenschaft ist weit davon entfernt, Mischung, Ursache und Ausmaß von Mischungseffekten oder gar die Ursachen von Mischungseffekten unter stabilen Standortsbedingungen verstanden zu haben. In dem Übergang zu Mischbeständen, die bisher selbst unter Normalbedingungen kaum verstanden sind, wird nun aber angesichts des Klimawandels eine wirksame Anpassungsmaßnahme vermutet."

Auch wenn offensichtlich noch großer Forschungsbedarf besteht, fließen sowohl in nationale (z.B. Deutsche Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt) als auch internationale politische Prozesse (z.B. UN-Konvention über die biologische Vielfalt) die Forderung nach Erhalt oder Erhöhung der Biodiversität in Wäldern ein. Als Hauptargument dient dabei die so genannte "Versicherungshypothese". Diese besagt, dass natürliche oder arten- und strukturreiche Ökosysteme Stör­ereignisse besser abpuffern bzw. sich nach Störung schneller erholen können als Systeme, in denen biologische Vielfalt reduziert wurde [14].

Man kann nun einerseits an verschiedenen Standorten vorkommende Bestände unterschiedlicher Baumarten-Zusammenset­zung miteinander vergleichen. Solche Daten können z.B. aus den nationalen Wald­inventuren oder von langfristigen Beobachtungsflächen abgeleitet werden.

• Studien aus Nordamerika und Spanien konnten eine Erhöhung des Wachstums bzw. der Holzproduktion mit zunehmender Baumartenzahl dokumentieren [15, 16].
• Im Rahmen des Forschungsprojekts "Hainich Tree Diversity Matrix" werden Buchenwälder mit unterschiedlicher Beimischung weiterer Baumarten verglichen. Hier zeigen sich dagegen mit zunehmender Diversität geringere oberirdische Biomassevorräte [17].
• Die Streu wird dort in artenreichen Beständen zwar schneller zersetzt, allerdings kommt es dabei zu keinen "echten" Mischungseffekten im Sinne einer schnelleren Zersetzung von schlecht abbaubarer Streu unter Beimischung von schnell abbaubarer Streu [18]. Solche Effekte sind interessanterweise allerdings in anderen Studien schon oft beschrieben worden [19].
• V.a. das Vorkommen anderer Tier- und Pflanzengruppen reagiert oft positiv auf eine Erhöhung der Baumartenzahl [20]. In allen Fällen erklärt allerdings die Häufigkeit der Buche innerhalb der Mischbestände einen großen Teil der Ergebnisse.

Ein ähnlicher vergleichender Ansatz wird auch in dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten Projekt "Biodiversitäts-Exploratorien" verfolgt, indem Wald- (und Grünland-) Bestände unterschiedlicher Landnutzungsintensität (und damit auch unterschiedlicher Biodiversität) sehr eingehend untersucht werden [21]. Ein häufiges Ergebnis solcher vergleichenden Studien ist aus forstwirtschaftlicher Sicht günstig: Der Befall durch Schadinsekten geht in Mischungen im Vergleich zu Reinbeständen deutlich zurück [22].

Das Problem solcher vergleichender Studien ist allerdings, dass Diversität und Ökosystemfunktionen von den gleichen Umweltbedingungen beeinflusst werden. Das bedeutet, dass Diversität eben nicht mehr eine unabhängige Variable im strengen Sinne ist. Im genannten Beispiel aus den Waldinventurdaten könnte es sein, dass produktive Standorte sowohl mehr Wachstum ermöglichen als auch einer höheren Anzahl von Arten das Überleben gewährleistet (und nicht das erhöhte Wachstum eine Folge der erhöhten Artenzahl ist). Um dies zu umgehen, bieten sich Experimente an, in denen die Umweltbedingungen (möglichst) konstant gehalten werden und in denen nur die Baumartenzahl oder -zusammensetzung variiert wird [24]. Die vielen waldbaulichen Mischungsversuche gehören in diese Kategorie, allerdings weisen diese nur kurze Diversitätsgradienten auf. Meist werden nur Reinbestände und 2-Arten Mischungen verglichen, und dann vor allem ökonomisch wichtige Baumarten wie z.B. in den Fichte/Buche-Versuchen [25]. In den letzten 10 Jahren sind auf der ganzen Welt Versuchsflächen angelegt worden, die deutlich mehr Baumarten einbeziehen (z.B. mit 4, 8 oder 16 Arten und Vergleichsflächen aller beteiligten Monokulturen) mit unterschiedlichen Mischungen auf jeder Diversitätsstufe. Der Vorteil dieser Versuche ist also die Möglichkeit, ursächliche Zusammenhänge zwischen Diversität und Funktion erarbeiten zu können. Als Nachteile müssen allerdings die (noch) sehr jungen Stadien und die einförmige Altersstruktur in Kauf genommen werden. Doch für die Plantagenwirtschaft mit kurzen Umtriebszeiten können aber auch jetzt schon interessante Vergleiche gezogen werden.

• Bald nach der Begründung der Versuchsflächen ergaben sich beispielsweise im BIOTREE-Experiment [26] deutlich geringere Schäden durch Schermäuse in den Flächen mit höherer Baumartenzahl [27] (Abb. 4).
• Nach einer anfänglichen Phase ohne Mischungseffekte kann Baumwachstum und Kohlenstoffspeicherung mit zunehmender Baumartenzahl schon recht früh erhöht sein [28]. Dies deckt sich auch mit der Feststellung aus den Fichte/Buche-Versuchen, dass mit dem Alter die Mischungseffekte zunehmen [13].
• Beim Vergleich unterschiedlich diverser Plantagen war der relative Gesamtertrag von Mischungen in vielen Fällen höher als derjenige der entsprechenden Monokulturen [29] – jedoch nicht in jedem Fall. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei Mischungen, an denen stickstoffbindende Arten (Leguminosen) beteiligt sind. Dies bedeutet im Umkehrschluss: für den gleichen Ertrag braucht es beim Monokultur-Anbau mehr Fläche als beim Mischanbau.

Diese Versuche machen aber auch deutlich, wie unterschiedlich die einzelnen Baumarten je nach Standort auf Beimischungen reagieren. In der Regel führen nur Kombinationen von Arten mit sich ergänzenden Eigenschaften zu besseren Ergebnissen. Zudem zeigt sich, dass die Vorteile für eine Funktion auch mit Nachteilen für andere Funktionen verbunden sein können. Es bleibt also schwierig, Mischungseffekte standorts- und funktionenbezogen vorherzusagen (Abb. 5).