Neue Studie 23.09.2021, 17:00 Uhr

Forschende checken mit Drohnen den unsichtbaren Stress eines Waldes

Baumstress zu analysieren, das war bislang aufwendig und zeitintensiv. Schweizer Forschende testeten deshalb, ob sich der Prozess mit Spektraldaten aus Drohnenfotos optimieren lässt.
Die WSL-Forscherin Petra D'Odorico startete im Sommer 2020 einen Drohnenflug in der Waldforschungsfläche Pfynwald im Wallis
(Quelle: WSL/Frederik Baumgarten)
Baumstress frühzeitig zu erkennen, das ist gemäss der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) wichtig, um die zunehmenden Auswirkungen von Trockenheit auf unsere Wälder zu verstehen sowie Baumarten zu identifizieren, die besser als andere an Trockenheit angepasst sind. Methoden, womit die Baumreaktionen auf umweltbedingten Stress gemessen werden, seien daher von grosser Bedeutung.
Bislang sei der Baumstress unter anderem über die Analyse von Jahrringen oder über die Fotosyntheseleistung der Nadeln und Blätter analysiert worden. Mit diesen Messmethoden lasse sich erkennen, ob sich das Baumwachstum über mehrere Jahre oder während eines Hitzesommers verlangsamt habe. Sie seien zwar wertvoll, aber auch sehr zeitaufwendig, schreibt das WSL. Dafür müsse nämlich jeder Baum einzeln und detailliert untersucht werden. Insgesamt könnten nur wenige Bäume in einem Wald beurteilt werden.

Drohnen helfen bei der Analyse

Forschende fanden im Rahmen einer neuen Studie heraus, dass sich das Stressniveau von Bäumen auch mit einer Multispektralkamera aus der Luft erkennen lässt, wie es in einer Mitteilung heisst. Eine Versuchsreihe wurde laut der Forschungsanstalt unter der Leitung der Projektleiterin Petra D’Odorico im Pfynwald im Wallis durchgeführt, wo Drohnen über Kiefern flogen. «Vereinfacht kann man sagen, dass das Sonnenlicht, das von den Baumkronen reflektiert wird, Informationen über den Baumzustand enthält», erklärt D'Odorico die Methode.
Ihre Messungen hätten gezeigt, dass das reflektierte Licht Veränderungen in den fotosynthetischen Pigmenten (Chlorophyll und Carotinoide) hervorrufe. Über die Analyse dieser Pigmentveränderungen lasse sich nun ableiten, wie viel ein Baum in die Fotosynthese – und somit in das Wachstum – oder in andere Prozesse investiere, die durch Ressourcenknappheit hervorgerufen werden.

Technik macht unsichtbare Informationen erkennbar

Wie die Forschungsanstalt weiter schreibt, werden extreme Trockenjahre in den nächsten Jahrzehnten voraussichtlich zunehmen und den Gesundheitszustand des Waldes entscheidend belasten. Und gerade wenn am wenigsten Wasser verfügbar ist, sei die Lichteinstrahlung oft am stärksten. Die Blätter oder Nadeln kämen aus dem Gleichgewicht, weil sie mehr Energie als nötig absorbieren und ihre Poren schliessen würden, um das Austrocknen zu verhindern. Gleichzeitig werde die Umwandlung von Pigmenten angekurbelt, um die überschüssige Energie abzuleiten. Und das könne schliesslich mit der Multispektralkamera beobachtet werden, schreibt die WSL weiter.
«Das ist, wie wenn wir sehen würden, wie sich der unsichtbare Stress im Baum aufbaut», erläutert D’Odorico. «So können Forschende bei noch gesund scheinenden Bäumen erkennen, ob sich eine Beschädigung durch Trockenheit abzeichnet.»

Mehr Messungen in kurzer Zeit möglich

Die Studie der Forschenden habe schliesslich gezeigt, dass durch die Fernbeobachtung mit Drohnen viel mehr Bäume in kurzer Zeit gemessen werden können als mit den klassischen physiologischen Messungen am Boden, so das Fazit der WSL. Die Methode könne zwar noch nicht operationell in der Waldbewirtschaftung eingesetzt werden, in Zukunft werde sie aber als Ergänzung zu anderen Techniken unverzichtbar sein, um die Reaktion des Waldes auf wärmere und trockenere Bedingungen frühzeitig erfassen zu können, zeigt man sich bei der Forschungsanstalt überzeugt.



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