ThüringenForst-Experten und Forscher der FSU Jena entwickelten ein Verfahren, um Waldschäden aus dem All zu erkennen

Erfurt (hs): ThüringenForst kann mit Daten der europäischen Sentinel-2-Satelliten und einem neu entwickelten Algorithmus künftig die Diagnose zur Gesundheit unserer heimischen Wälder aus dem All stellen. Die Ergebnisse werden in Karten abgebildet, die aufzeigen, wie sehr die Bäume durch Trockenheit geschwächt und dadurch anfällig für Forstschädlingsbefall sind. Möglich wurde dies durch eine enge Kooperation von Forschern der Friedrich-Schiller-Universität Jena und Fernerkundungsexperten am Forstlichen Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha (FFK), der Wissenschaftseinrichtung der Landesforstanstalt. Die Karten sind eine große Hilfe für Waldbesitzer und Forstleute, da besonders betroffene Waldgebiete schneller als bislang erfasst und in Folge saniert werden können.

ThüringenForst forscht mit neuester Satellitentechnik

„Kernstück der Forschungsarbeit ist ein Algorithmus, der Rückstrahlungen von sichtbarem Licht und Infrarotlicht, ausgehend von der Erdoberfläche, vergleicht“, so Volker Gebhardt, ThüringenForst-Vorstand. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf die physiologische Aktivität und Wasserversorgung des Chlorophylls in Blättern und Nadeln ableiten und damit Trockenstress-Erscheinungen sichtbar machen. Vergleicht man nun die aktuellen Sentinel-Satellitenaufnahmen im 10 x 10 Meter-Raster aus 2019 mit denen aus 2018, zeigen sich Verbesserungen, vielfach aber Verschlechterungen in der Baumvitalität. Sentinel-Trabanten gehören zur neuesten europäischen Satellitengeneration.

Während Laubbäume sich über die kalte Jahreszeit ihrer Blätter entledigen, setzen Fichte, Tanne & Co. auf gewachste Nadeln

Erfurt (hs): Zumindest ein paar frostige Nächte hat dieser Winter insbesondere in den Thüringer Mittelgebirgslagen geboten. Müssen wir uns bei frostigen Wintertemperaturen Sorgen um unsere sowieso schon arg gebeutelten heimischen Wälder machen? Können Bäume bei Eis und Schnee erfrieren? Wann sind Bäume besonders frostgefährdet? Die Thüringer Landesforstanstalt gibt Entwarnung: „Waldbäume sind nicht so empfindlich, weil sie pfiffige Überlebensstrategien entwickelt haben, um sich vor dem Erfrierungstod zu schützen“, so Volker Gebhardt, ThüringenForst-Vorstand. Der häufigste heimische Nadelbaum, die Fichte, verfügt als typischer Baum der nördlichen, kalten bis extrem kalten Breitengrade über ein an derartige Minustemperaturen angepasstes Nadelkleid. Auch der häufigste heimische Laubbaum, die Buche, kann dem Frost weitgehend trotzen, da er eine sommergrüne Gehölzpflanze ist und über die Wintermonate sein Blätterkleid abwirft. Am wichtigsten aber: Im Winter reduzieren Nadel- und Laubbäume ihren Wasserhaushalt auf ein Minimum. Und wenn nur wenig Wasser im Baum ist, kann auch kaum etwas gefrieren.

Im Herbst machen sich die Bäume „winterfest“

Bevor Laubbäume wie Buche, Linde oder Eiche im Herbst die Blätter fallen lassen, bereiten sie sich auf den Winter vor. Sie ziehen rechtzeitig Nährstoffe aus den Blättern ab, verlagern diese in den Baum selbst und reichern sie in den Zellen an. Diese Zucker- und Eiweißverbindungen lösen sich im Zellsaft und senken den Gefrierpunkt der Zelle, sodass sie nicht in der Kälte aufplatzen. Ein Laubbaum schützt sich vor dem Erfrieren folglich ähnlich, wie wir einem wassergekühlten Automotor über den Kühlkreislauf Frostschutzmittel zuführen, damit das Kühlerwasser nicht gefriert und den Motor platzen lässt. Eine geniale Erfindung der Natur. Nadelbäume haben es hier etwas leichter: Die im Vergleich zum Laubblatt extrem geringen Oberflächen der Nadeln bieten schon physikalisch einen guten Schutz gegen Kälte und Frost. Zusätzlich besitzen die Nadeln in eine schützende Wachsschicht eingebettete kleine Spaltöffnungen, die auch ein Austrockenen des Baumes im Winter verhindern – der Baum schafft sich gleichsam ein Wasserreservoir. Einzig die Lärche, ursprünglich ein Hochgebirgsbaum, wirft ihre Nadeln ab, um sich winterfest zu machen. Ihren weichen Nadeln fehlt eine ausreichend dicke Wachsschicht.

Waldböden werden im Gegensatz zu Ackerböden nahezu nie bearbeitet und konnten so ihre Natürlichkeit bewahren

Erfurt (hs): Anders als Ackerböden werden Waldböden nahezu nie bearbeitet. Darum sind sie in ihrer Substanz und ihrem Aufbau weitgehend natürlich –sozusagen „wie gewachsen“. Ursache für diese Unberührtheit, selten genug in unseren Ökosystemen, ist ihre naturnahe und nachhaltige forstwirtschaftliche Nutzung. Denn Waldbesitzer und Förster wissen um die Vorteile intakter Waldböden für die auf ihnen wachsenden Bäume. Genauso kennen sie die Gefahren, denen Waldböden heute noch ausgesetzt sind. Charakteristisch für Waldböden ist die natürliche Schichtung von Bodenhorizonten. Maßgeblich für die Art des Waldbodens ist das Ausgangsgestein und dessen nacheiszeitliche Verwitterung im Laufe der letzten 12.000 Jahre. Und wer denkt, Waldboden seit einfach nur Erde und Gestein, der irrt: „Eine Handvoll Waldboden birgt Millionen Lebewesen, wovon Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Algen den Großteil ausmachen, der Regenwurm hingegen das „sichtbarste“ Bodenlebewesen ist“, erläutert Volker Gebhardt, ThüringenForst-Vorstand.

Bodenschichten sind Ergebnis des vielfältigen Lebens in der Erde

Die oberste Bodenschicht, auf der wir übrigens in der Regel laufen, ist eine Streuschicht aus Laub, Nadeln, Knospenschuppen, Holz- und Rindenteilen, Blüten oder Früchte. Kurzum, alles was Bäume im Laufe des Jahres so abwerfen oder verlieren. Heerscharen von Lebewesen zerkleinern laufend dieses Material, fressen es und scheiden humusartige Substanzen wieder aus oder bauen es komplett ab. Unter der Streuschicht entsteht so eine Humusschicht, beide oft Dezimeter stark. Erst dann beginnt der eigentliche Boden, die Mineralschicht. Sie kann von wenigen Dezimetern bis mehreren Metern stark sein und wird nochmals in Unterhorizonte aufgeteilt. Im oberen Teil dieser Mineralbodenschicht befinden sich die meisten Feinwurzeln der Bäume. Darunter ist der Hauptwurzelraum der Bäume. Hier versorgen sich die Gehölze mit Wasser und Mineralien und verankern sich fest im Boden. Die tiefste Bodenschicht ist das nur schwach verwitterte Ausgangsgestein, für Bäume kaum zu durchwurzeln. In allen diesen Bodenschichten können sich Wasser, Luft und Lebewesen befinden und für eine stete Neubildung der Bodenschichten sorgen. So wächst der Boden kontinuierlich – etwa ein Zentimeter pro 100 Jahre.

Aus Holz gewonnene Zellulose vereinfacht den 3D-Druck. Das Filament kann als Stützmaterial einfach in Wasser aufgelöst und anschließend wiedergewonnen werden

Erfurt (hs): Der 3D-Druck revolutioniert die industrielle Fertigung – inzwischen nichts Neues. Umso bemerkenswerter die jüngste Entwicklung: Die aus Holz gewonnene Zellulose, Hauptbaustoff des Holzes, wird chemisch gereinigt, aufgeschlossen und zu Filament umgewandelt. Filament ist gleichsam das Baumaterial für den 3D-Drucker, das fadenförmig auf einer Spule, ähnlich einer Fadenrolle an der Nähmaschine, dem Drucker zur Herstellung eines Bauteils dient. Während die Nähmaschine „näht“, „schichtet“ ein 3D-Drucker ein digital konstruiertes Bauteil auf. Der Clou daran: Das Zellulosefilament kann im Bauteil durch ein Wasserbad wieder restlos aufgelöst werden. Dies ist immer dann erforderlich, wenn an dem Bauteil sog. Hilfs- und Stützstrukturen beim Schichten erforderlich sind, die später überflüssig sind. Bisher wurden solche Stützstrukturen im Nachgang aufwendig per Hand weggeschnitten oder mit Natronlauge weggeätzt. Der DuPont-Materialentwickler, Dr. Roland Bayer, wurde nach Information der VDI-Nachrichten hierfür aktuell mit dem Meyer-Galow-Preis, einer hoch angesehenen Auszeichnung für Wirtschaftschemie in Deutschland, ausgezeichnet.