Waldbrände lassen sich nicht verhindern... Feuer: Es ist unfair, der Baum will mich ausnutzen

Eine neue Studie zeigt, dass Feuer dazu geführt hat, dass sich Pflanzen in Richtung einer hohen Entflammbarkeit entwickelt haben. All dies ist auf die kleinen Überlebenstricks der Pflanzen zurückzuführen.

Neue Baumknospen | Tuchong Creative

„Halte dich an den grünen Bergen fest und lasse nie los, denn die Wurzeln sind in den zerklüfteten Felsen.“ Als der Dichter damit die Zähigkeit des Bambus lobte, dachte er sicherlich nicht an das Szenario eines Waldbrandes. Ein riesiges Feuer knisterte vorbei, Vögel und Tiere flohen in alle Richtungen, aber die Pflanzen konnten nur still dastehen und ihr Schicksal hinnehmen, was unzählige Menschen traurig seufzen ließ.

Wir könnten uns fragen, ob Pflanzen in brandgefährdeten Gebieten eine bessere Feuerresistenz entwickeln, um sich zu schützen? Das Gegenteil ist jedoch der Fall.

Eine Studie zeigt , dass Feuer die Evolution der Pflanzen hin zu einer hohen Entflammbarkeit vorangetrieben hat .

Am 13. April 2020 veröffentlichten Wissenschaftler aus Großbritannien und Neuseeland einen Artikel in Nature Plants, in dem sie feststellten, dass die Entflammbarkeit von Pflanzen eng mit ihrer interspezifischen Affinität und der Feuerumgebung zusammenhängt, in der sie leben, und dass Feuer eine wichtige Rolle bei der Evolution der Pflanzen spielen könnte.

Konkret kamen sie zu zwei Schlussfolgerungen: Pflanzen mit hoher Affinität neigen dazu, eine ähnliche Entflammbarkeit aufzuweisen. Beispielsweise gehören Eukalyptus, Neuseeländischer Teebaum und Kiefern-Rotpflaume alle zur Familie der Myrtengewächse und sind allesamt Vertreter der brennbaren Pflanzen. Darüber hinaus hängt die Entflammbarkeit von Pflanzen auch mit der Wahrscheinlichkeit von Waldbränden in ihrem Wachstumsumfeld zusammen. Pflanzen in waldbrandgefährdeten Gebieten versuchen oft nicht, sich in Richtung Feuerresistenz zu entwickeln. Stattdessen werden sie durch den Evolutionsprozess immer leichter entflammbar.

Diese Studie bestätigt eine praktische Erfahrung: Viele Pflanzen können nur nach einem Brand besser wachsen und Feuer ist zudem ein wichtiger Bestandteil des Waldökosystems. Darüber hinaus bietet diese Forschung auch einen wichtigen Referenzwert für den Umgang mit Waldbränden, insbesondere in der aktuellen Situation, in der Waldbrände aufgrund der globalen Erwärmung immer häufiger auftreten.

Warum schüren Pflanzen in brandgefährdeten Gebieten Waldbrände? Welchen Nutzen bringen Brände für die Wälder? Welche konkreten Erkenntnisse bringt uns diese neue Forschung?

Feuer ist unvermeidlich

Waldbrände in Australien, 2020 | Die New York Times

Beginnen wir mit dem Mechanismus eines Waldbrandes. Einfach gesagt: Waldbrände sind unvermeidlich. Abgesehen von den uns bekannten Wetter- und Klimafaktoren sind Wälder anfällig für alle Elemente, die Brände auslösen: Brennstoff, Gelände und Zündung. Am kritischsten ist dabei das Wetter, gefolgt vom Brennstoff, dessen Menge von der Struktur der Waldgemeinschaft abhängt, und dem Gelände, das das Feuer begünstigt. Wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, ist die Zündung nur noch eine Frage der Zeit.

Bei der Zündung unterscheidet man zwischen künstlicher Zündung und natürlicher Zündung. Der Anteil der durch menschliches Zünden verursachten Waldbrände ist nicht groß, denn wenn die Bedingungen für die Entstehung eines Waldbrandes nicht gegeben sind, muss selbst eine absichtliche Zündung (die eine schwerwiegende illegale und kriminelle Handlung sein kann) nicht unbedingt zu einem Brand führen.

Bei der natürlichen Zündung ist das jedoch anders. Hierfür gibt es zwei Hauptursachen: eine ist ein Blitzschlag; Zum anderen können Tautropfen unter Sonnenlicht wie eine konvexe Linse wirken, wodurch sie zum Schwelen und anschließend zu offenen Flammen führen können. Waldbrände lassen sich nur schwer verhindern, da das Risiko natürlicher Brandursachen sehr hoch ist.

Waldbrände sind ein zweischneidiges Schwert

Waldbrand verbrennt den Boden | Tuchong Creative

Zwar können Waldbrände Waldbrände auslösen, dennoch müssen wir keine Angst vor Feuer haben. Denn Feuer hat zweiseitige Auswirkungen auf Waldsysteme.

Einerseits können großflächige, verheerende Waldbrände den Wäldern schweren Schaden zufügen und für einen gewissen Zeitraum zur Zerstörung des ökologischen Gleichgewichts der Wälder führen. Andererseits sind Waldbrände normaler Intensität ein unverzichtbarer ökologischer Faktor in der Natur. Brände einer bestimmten Häufigkeit und Intensität können das Gleichgewicht und die Stabilität des Waldökosystems aufrechterhalten und es gesund halten.

Man kann sagen, dass Waldbrände ebenso wie Sonnenlicht, Wasser und Boden wichtige Bestandteile des Waldökosystems sind und im Wald eine wichtige Rolle spielen.

Waldbrände beeinträchtigen das Waldökosystem mindestens auf folgende Weise:

1) Waldbrände sind eine wichtige Triebkraft der Sukzession von Waldgesellschaften. Nach einem Brand verändern sich die Waldumgebung und das Mikroklima. Beispielsweise kann das Sonnenlicht auf exponierterem Land die Oberfläche besser erreichen, wodurch die Oberflächentemperatur des Bodens steigt und die Luftfeuchtigkeit sinkt. Waldbrände können auch die Umverteilung anderer ökologischer Faktoren verursachen, indem sie die gesamte Vegetation zerstören und so eine erneute Sukzession des gesamten Waldes auslösen (mittlere und starke Brände). oder indem nur die Oberflächenvegetation sowie abgestorbene Äste und Blätter verbrannt werden, wodurch die Degradation benachteiligter Baumarten und die Entwicklung neuer Baumarten gefördert und somit die Sukzession von Waldökosystemen gefördert wird (mittlere und niedrige Oberflächenbrände).

2) Waldbrände beeinträchtigen die Stoff- und Energiekreisläufe des Ökosystems. Brände geringer Intensität können die Energie von Waldökosystemen langsam freisetzen, die Umwandlung von Nährstoffen und die Erneuerung von Arten in Waldökosystemen fördern und sich positiv auf die Gesundheit von Waldökosystemen auswirken. Wälder erholen sich nach einem Brand eher.

3) Waldbrände fördern die Artenvielfalt. Bei Bränden kleinen Ausmaßes oder geringer Intensität können die Flammen die Baumkronen nur schwer erreichen. Diese spielen im Ökosystem des Waldes eine gewisse „reinigende“ Rolle, da Pflanzensamen und Setzlinge leichter mit dem Boden in Kontakt kommen können, was die Keimung bestimmter Pflanzensamen fördert. So werden beispielsweise die Zapfen der Banksia-Kiefer, der Schwarzfichte und der Amerikanischen Gelbkiefer durch Waldbrände gebacken und gebrochen, und auch die Samen der ruhenden Lespedeza-Kiefer werden durch die hohen Temperaturen des Feuers zerstört, um das Wachstum zu fördern. Darüber hinaus können Brände auch das Überleben bestimmter seltener Tiere sichern, beispielsweise des nordamerikanischen Moorhuhns.

4) Waldbrände verbessern die ökologische Widerstandsfähigkeit der Wälder. Unter ökologischer Resilienz versteht man die Fähigkeit eines Ökosystems, nach einer Störung in einen stabilen Zustand zurückzukehren, einschließlich der Fähigkeit, seine wichtigen Eigenschaften wie Zusammensetzung, Struktur und Ökosystemfunktion beizubehalten. Es ist eine notwendige Voraussetzung für die Aufrechterhaltung der Ökosystemdienstleistungsfunktionen. Klimawandel, Waldbrände und forstwirtschaftliche Praktiken beeinträchtigen die Widerstandsfähigkeit der borealen Waldökosysteme. Studien haben gezeigt, dass in den Wäldern der nördlichen gemäßigten Zonen eine Zunahme der Brandstörungen um 30 % zu einer Verbesserung der ökologischen Widerstandsfähigkeit des Waldes führen kann, während eine Zunahme der Brandstörungen um 200 % die durchschnittliche ökologische Widerstandsfähigkeit des Waldes verringert.

5) Mäßige Waldbrände können das Brandrisiko verringern. In manchen Waldgemeinschaften kann die Verhinderung natürlicher Brände über einen langen Zeitraum zu größeren Bränden führen. Beispielsweise kann ein kleines Oberflächenfeuer in einem Wald Gestrüpp und kleine Bäume rechtzeitig vernichten. Wenn Büsche und kleine Bäume wachsen dürfen, speichern sie mehr Waldbrennstoff. Kommt es einmal zu einem Brand, klettert das Feuer über die Büsche bis in die Kronen großer Bäume und zerstört den gesamten Wald. In den USA wird in der Forstwirtschaft häufig „geplantes Abbrennen“ eingesetzt, um angesammeltes Material im Wald zu beseitigen. Dadurch wird die Gefahr großer Brände bis zu einem gewissen Grad verringert, indem große Brände in mehrere kleine, künstlich kontrollierte Brände aufgeteilt werden, energiereiche Brände durch energiearme Brände ersetzt werden und Brandschäden in Vorteile umgewandelt werden.

Die „kleinen Tricks“ der Pflanzenevolution

Ein Wald aus hohen, geraden Eukalyptusbäumen | Freepik.com

Wenn uns die obige Diskussion ein wenig wie Essen aus einem großen Topf vorkommt, ermöglicht uns die neue Forschung, die „kleinen Tricks“ verschiedener Pflanzen zu erkennen.

Die Forscher maßen die Entflammbarkeit von 194 Landpflanzen und versuchten, die evolutionären Muster der Pflanzenentflammbarkeit auf molekulargenetischer Ebene zu erforschen. Die Ergebnisse zeigten, dass eng verwandte Pflanzen oft eine ähnliche Entflammbarkeit aufweisen und dass Feuer bei der Entwicklung der Entflammbarkeit von Pflanzen eine wichtige Rolle spielt.

Es besteht kein Zweifel daran, dass Pflanzen ein Interesse daran haben, Feuer auszunutzen. In waldbrandgefährdeten Gebieten erhöhen sie die Wahrscheinlichkeit von Waldbränden, indem sie sich leichter entflammbar machen, sodass sie von den Vorteilen profitieren können, die die Brände für die Reproduktion und den Wohlstand ihrer eigenen Bevölkerung mit sich bringen.

Interessanterweise haben Pflanzen in Gebieten, in denen das Auftreten von Waldbränden aufgrund von Klima und Topographie schwierig ist, die entgegengesetzte Evolutionsstrategie verfolgt: Sie sind weniger entflammbar geworden. Dies liegt möglicherweise daran, dass moderates Abbrennen zwar viele Vorteile mit sich bringt, aber angesichts der geringen Wahrscheinlichkeit von Waldbränden in der gesamten Umwelt ist es selbst bei der Entwicklung verschiedener brennbarer Stoffe immer noch schwierig, das Feuer zu entzünden. Verlassen Sie sich also nicht darauf.

In waldbrandgefährdeten Gebieten hingegen kann man, egal wie sehr man sich bemüht, dem Schicksal, Verbrennungen zu erleiden, nicht entgehen, sobald das Feuer ausbricht. Es ist besser, es einfach gründlich abzubrennen und auf den „Feuerzug“ der Bevölkerungserneuerung und -reproduktion aufzuspringen.

Doch welcher Verbrennungsgrad ist angemessen? Es erfordert auch ein wenig „Weisheit“. Wenn das Feuer nicht richtig brennt, ist es, als würde man sich durch einen Schuh kratzen. Wenn zu viel davon abgebrannt wird, kann es zu einer Krise bei der Reproduktion der Population kommen. Schließlich geht es am Anfang nur darum, „die Karten neu zu mischen“, aber wenn am Ende „der Spieß umgedreht“ wird, ist das ein böses Ende.

Tatsächlich verfügen viele Anlagen zur Herstellung brennbarer Stoffe über ein sehr genaues Verständnis dieses Schlüsselproblems, was einfach erstaunlich ist.

Nehmen wir beispielsweise Eukalyptus, den „Anführer“ der Buschbrände in Australien. Sie spielen bei den Buschbränden mehrere Rollen: Sie sind Opfer, Nutznießer und sogar Täter. Welche Rolle mehr Leinwandzeit erhält, hängt ganz vom Ausmaß und der Intensität der Buschbrände ab.

Eukalyptus ist aufgrund des hohen Ölgehalts seiner Rinde leicht entflammbar. Nachdem die Rinde abgefallen ist, sammelt es sich an den Wurzeln an. Wenn die Temperatur im Sommer 40 Grad Celsius erreicht, entzündet es sich spontan und verursacht einen Brand. Daher erhielt der Eukalyptusbaum von den Einheimischen den Titel „Benzinbaum“.

Eukalyptus hinterlässt nach dem Schälen einzigartige Muster | Freepik.com

Unter der dicken Rinde des Eukalyptusbaums befinden sich viele ruhende Knospen. Durch Backen bei hohen Temperaturen kann die Rinde reißen und die ruhenden Knospen wecken. Darüber hinaus können Waldbrände die Schalen der Eukalyptussamen aufbrechen und so die Wurzelbildung und Keimung fördern, sodass die Samen nach dem Abbrennen die Hauptrolle im humusreichen Waldökosystem übernehmen können.

Das Erstaunlichste dabei ist, dass der Stamm des Eukalyptusbaums im Laufe der Evolution immer höher und gerader wurde und die Krone nur noch an der Spitze des Baumes wuchs. Bei einem Brand kann die harte und dicke Rinde die brennenden Flammen blockieren, während der hohe Stamm die Flammen am Weiterklettern hindert und so die Baumkrone schützt. Dieser einzigartige Vorteil macht ihn nicht nur feuerunempfindlich, sondern ermöglicht ihm auch, Waldbrände zur Beseitigung von Dissidenten und zur Ausweitung seines Territoriums zu nutzen. Eukalyptusbäume könnten sogar die Hauptursache für Waldbrände sein.

Wichtige Hinweise für Brandschutz und Waldschutz

Warum untersuchen Wissenschaftler dieses Problem? Welche praktische Bedeutung hat das?

Da die meisten Pflanzen, die bis heute überlebt haben, in ähnlichen Feuerumgebungen ähnliche Evolutionsstrategien gewählt haben und eng verwandte Pflanzen meist ähnliche Brenneigenschaften aufweisen, kann die Entflammbarkeit anderer Pflanzenarten grob anhand einiger bekannter, prägender Pflanzenarten beurteilt werden.

Dadurch stehen auch Daten für die Suche nach Arten mit geringer Entflammbarkeit zur Verfügung. Beim Bau biologischer Waldbrandschutzwälder und bei der Stadtplanung können schwer entflammbare Arten eingesetzt werden, die uns dabei helfen, Waldbrände besser zu vermeiden.

Da die Entflammbarkeit von Pflanzen eng mit der Brandumgebung zusammenhängt, können wir gleichzeitig Forstverwaltern dabei helfen, regionale Brände vorherzusagen und zu verhindern, indem wir die Umgebungen beobachten, in denen hochentflammbare Pflanzen bevorzugt wachsen und sich vermehren.

Komplexes und hochentwickeltes Waldsystem | Foto vom Autor zur Verfügung gestellt

Natürlich ist die Forschung zur Entflammbarkeit von Pflanzen noch lange nicht abgeschlossen. Denn es kann viele unbekannte Faktoren geben, die die Entflammbarkeit von Pflanzen beeinflussen, wie etwa die Wachstumsmorphologie, die systematische Entwicklung und andere biologische Merkmale. Wenn wir spekulieren würden, könnten Ökologen eines Tages in der Lage sein, die Entflammbarkeit von Pflanzen anhand ihrer äußeren Morphologie abzuschätzen. Allerdings treten nicht alle Faktoren isoliert auf und für eine genaue Vorhersage der Entflammbarkeit von Pflanzen ist möglicherweise eine systematischere und umfassendere Analyse erforderlich.

Diese Forschung hat uns vorerst klar gemacht, dass die Beziehung zwischen Waldbränden und brennbaren Pflanzen keineswegs so einfach ist wie „derjenige, der dich liebt, verletzt dich am meisten“. Pflanzen, die sich im Laufe der Evolution immer „angenehmer verbrennen“ lassen, sind keineswegs „Masochisten“, sondern eher „intrigante Geister“.

Dieser „Palastkampf“ in der Natur dauert schon Hunderte von Millionen Jahren an, doch der Wille der Protagonisten, alle Schwierigkeiten zu überwinden und beharrlich zu wachsen, hat sich nie geändert.

Papierinformationen:

Cui XL et al., Die Triebbrennbarkeit von Gefäßpflanzen ist phylogenetisch konserviert und hängt mit der Brandanfälligkeit des Lebensraums und der Wuchsform zusammen

https://www.nature.com/articles/s41477-020-0635-1

DOI: 10.1038/s41477-020-0635-1

Autor: Zhao Xumao, Nachwuchsforscher, Universität Lanzhou

Herausgeber | Zhang Hao

Herausgeber | Gao Peiwen

Dieser Artikel wird von der „Science Rumor Refutation Platform“ (ID: Science_Facts) erstellt. Bei Nachdruck bitten wir um Quellenangabe.

Die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Galerie und dürfen nicht reproduziert werden.