Trockenstress von Bäumen aus der Luft erkennen

Zunehmende Hitze und Trockenheit setzen unsere Wälder unter Stress. Forschende der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL haben mit Drohnenaufnahmen untersucht, wie einheimische Baumarten auf den Klimawandel reagieren. Die Messmethode öffnet neue Möglichkeiten, Wälder grossflächig zu überwachen und artspezifische Strategien im Umgang mit Dürren zu dokumentieren.

Die Sommerhalbjahre werden heisser und trockener, sagen Klimaszenarien voraus. Um die Widerstandsfähigkeit der Wälder gegen Klimaveränderungen zu erhöhen, müssen Forstfachleute wissen, wie unterschiedliche Baumarten mit höheren Temperaturen und Wassermangel umgehen. Die Herausforderung: Die Prozesse sind sehr komplex. Ausserdem reagiert jede Baumart – abhängig vom Standort – anders auf Hitze und Trockenheit. Bisher waren solche Untersuchungen aufwendig und meist nur für einzelne Bäume möglich. Fernerkundung mit Drohnen, Flugzeugen oder Satelliten ändert das.

"Wir wollten mit Drohnenaufnahmen herausfinden, wie heimische Baumarten auf Dürren reagieren und welche Strategien sie einsetzen. Und zwar sowohl über die gesamte Wachstumsperiode wie auch im Verlauf eines einzelnen Tages", erklärt Petra D’Odorico, Geografin an der WSL. Sie hat mit speziellen Kameras Veränderungen in den Kronen sieben heimischer Baumarten (Bergahorn, Eiche, Fichte, Hagebuche, Rotbuche, Waldföhre, Weisstanne) analysiert. Dazu beflog sie im Hitzesommer 2023 wiederholt den Mischwald der Forschungsfläche Swiss Canopy Crane II (SCCII) der Universität Basel in Hölstein (BL), wo die Daten aus der Luft mit Messungen an den Bäumen verglichen werden konnten.

Mit den Drohnenaufnahmen konnte D’Odorico artspezifische Reaktionen auf Trockenheit identifizieren. "Wir konnten beispielsweise beobachten, dass sich Eichen schneller von einem heissen Vortag erholen als andere Baumarten", erklärt sie, "oder dass Nadelbäume Trockenstress erst verspätet anzeigen und dann plötzlich absterben". Die Messmethode könnte künftig helfen, Wälder grossflächig zu überwachen. Inzwischen untersucht D’Odorico auch nicht-heimische Bäume, zum Beispiel die Libanonzeder oder Orientbuche. Damit möchte sie Arten bestimmen, die als Ersatz für einheimische Bäume in Regionen infrage kommen, die besonders stark vom Klimawandel betroffen sind.

Trockenstress sichtbar machen

Wie lässt sich Trockenstress aus der Vogelperspektive erkennen? Dazu setzten D’Odorico und ihr Team Multispektralkameras ein, die auch unsichtbare Bereiche des Lichtspektrums aufnehmen können. Die Kameras zeichnen ein besonderes Pigment auf, das Bäume produzieren, um ihre Blätter bei Trockenheit vor übermässiger Sonneneinstrahlung zu schützen. "So können wir erkennen, ob ein Baum akut unter Stress steht, noch bevor Schäden von Auge wahrnehmbar sind", sagt D’Odorico. Diese kurzfristige Reaktion erzählt aber nicht die ganze Geschichte. Hält Trockenheit an, verfärben sich die Blätter oder fallen ab. Zusätzlich zum Lichtschutz messen die Forschenden deshalb, wie grün und wie dicht belaubt die Baumkrone ist. "Die Kombination beider Messwerte gibt uns einen besseren Überblick, was genau passiert", fasst D’Odorico zusammen.

Weitere Informationen: www.wsl.ch/de/projekte/phenotyping-for-adaptation-phenoadapt

Publikationen

D'Odorico P., Fawcett D., Peters R., Steger D., Zhorzel T., Hoch G., … Kahmen A. (2025) Deciphering tree drought responses across species: linking leaf water potentials with remote sensing greenness and photoprotection dynamics. Agric. For. Meteorol. 375, 110856 (16 pp.). https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110856Institutional Repository DORA