Das Ökosystem Wald und prägende Faktoren

In meinem letzten Beitrag habe ich etwas über die Begrifflichkeiten, die im Zusammenhang des Waldes benutzt werden, erzählt. Heute möchte ich dir näherbringen, wie die Zusammenhänge im Ökosystem Wald sind. Welche Faktoren beeinflussen den Wald? Was braucht es, damit ein Wald entsteht? Wälder sind früher immer ein Begriff der Sehnsucht gewesen. Heute ist von den einstigen Wäldern nicht mehr viel übrig. Wie die Gestalt der Wälder bestimmt wird, kannst du in dem heutigen Beitrag lesen. Fangen wir also mit der Grundlage an: den abiotischen Faktoren. 

Abiotische Faktoren

Die abiotischen Umweltfaktoren spielen bei der Gestaltung eines Ökosystems eine maßgebliche Rolle. Damit unterliegt ein Ökosystem immer den Zwängen der abiotischen Umweltfaktoren, an denen Lebewesen nicht erkennbar beteiligt sind. 

Abiotische Faktoren umfassen das Klima und die Atmosphäre sowie Wasser, Temperaturen, Licht, Strömungen und Salinität. Darüber hinaus auch die Konzentration an Nährsalzen und anderen chemischen Stoffen. Diese Faktoren sind alle nicht-belebten Interaktionspartner in einem Ökosystem. Doch wie wirken sich die abiotischen Faktoren auf ein Ökosystem aus? Gucken wir uns doch einmal die einzelnen Faktoren genauer an. 

Das Klima ist ein großer Faktor, der viele Bereiche umfasst. Dazu zählen die thermischen und hygrischen Faktoren. Unter thermischen Faktoren fallen die Strahlungsverhältnisse, Luft- und Bodentemperatur. Die hygrischen Faktoren umfassen Luftfeuchtigkeit, Niederschlag und Schneedecke. Besondere Wettererscheinungen wie Nebel, Winde oder Blitze fallen ebenfalls unter die hygrischen Faktoren. Alle Lebewesen haben je einen eigenen Temperaturbereich, in dem sie existieren können. Daher spielt die Lufttemperatur beim Klima eine entscheidende Rolle. Eine zu hohe oder eine zu niedrige Temperatur kann zu Einschränkungen beim Stoffwechsel führen, wie eine Hitze- oder eine Kältestarre. Zu hohe oder zu niedrige Temperaturen können im schlimmsten Fall den Stoffwechsel zum Erliegen bringen – wie bei einem Hitze- oder Kältetod. Das Relief ist maßgeblich für die Gestalt des Ökosystems. Hierbei spielen vorrangig die Lage, die Hangrichtung und die Hangneigung eine Rolle. Das Relief hat Einfluss auf die Höhe und Dauer der Sonneneinstrahlung sowie auf die Witterungsexposition (Wetterseite). 

Waldwanderweg (Eifel 2020)

Der abiotische Faktor Boden ist das was du am Ehesten kennst, weil man ihn anfassen kann und er die Grundlage unserer Zivilisation ist. Boden ist für alle Pflanzen und Tiere wichtig. Böden werden durch ihre Struktur, also der Körnung, den Humusgehalt und das geologische Ausgangsmaterial bestimmt. Von weiterer Bedeutung ist die Feuchtigkeit, der Nährstoffhaushalt, der pH-Wert und die chemische Zusammensetzung des Bodens. Die chemischen Faktoren beschreiben die Kohlendioxid- und die Sauerstoffkonzentration sowie die Gift- und Schadstoffe im Boden. Außerdem wird bei den chemischen Faktoren auch immer der pH-Wert bestimmt. Dieser reicht von sauer bis alkalisch. Wie sauer oder wie alkalisch ein Boden ist, liegt am Ausgangsgestein und wie dieses verwittert. Ein weiterer abiotischer Faktor ist das Licht. Licht ist als Energiequelle und Reiz für jedes Lebewesen zu sehen. Licht ist vor allem für Pflanzen ausschlaggebend, da der Lichteinschlag für die Photosynthese von essenzieller Bedeutung ist. Neben Boden und Licht ist für jedes Leben auch der Zugang von Wasser wichtig. Der abiotische Faktor Wasser wird durch den Grundwasserstand, das Bodenwasser und den Wassergehalt der Luft betrachtet. Der Grundwasserspiegel bestimmt maßgeblich die Gestalt von Biotopen und Ökosystemen. Ich bin eben schon auf die chemischen Faktoren eingegangen. Aber es gibt in jedem Ökosystem immer auch mechanische Faktoren, die Einfluss auf das Ökosystem nehmen. Dazu gehören Wind, Raumeinengung und die Schneelast im Winter. Jetzt weißt du, wie der Wasserkreislauf im Wald funktioniert und welche Faktoren maßgeblich für ein Ökosystem sind. Wasser ist für den Wald ein wichtiger abiotischer Faktor. Damit du verstehst, was das Ökosystem so wertvoll für unsere Landschaft macht, will ich dir den Wasserkreislauf in Erinnerung rufen. Was ein Wasserkreislauf macht, wie er funktioniert und was der Wald damit zu tun hat, liest du jetzt. 

Die Funktion des Wasserkreislaufs

Vom Wasserkreislauf hast du bestimmt schon etwas in der Grundschule gehört. Ich denke, jeder weiß etwas damit anzufangen, doch möchte ich dein Wissen noch einmal auffrischen und erweitern. Ich gehe davon aus, du kennst das Grundprinzip des Wasserkreislaufes. 

Das Wasser der Erde bewegt sich ständig in einem Kreislauf. Der Wasserkreislauf wird, wie alles auf der Erde, von der Sonne angetrieben. Die Meere sind der größte Wasserspeicher der Erde, sie bedecken den Großteil der der Erdoberfläche. Durch die starke Sonneneinstrahlung erwärmen sich die Meere und auch andere Gewässer der Erde. Es bildet sich nach oben steigender Wasserdampf. Diesen Vorgang nennt man Verdunstung. Bei diesem Vorgang der Verdunstung entsteht Luftfeuchtigkeit. Die verdampfenden Wasserteilchen sind für unsere Augen unsichtbar. Die feuchte, warme Luft trifft in höheren Lagen auf kühlere Luftschichten. Durch die kalten Temperaturen kondensiert das Wasser zu Nebel. Die unzähligen Tropfen Wasser im Nebel sammeln sich und es entstehen Wolken. In den Wolken sammeln sich immer mehr Wassertropfen und wenn sie groß genug sowie voller Wasser sind, bilden sich Niederschläge. So kehrt das Wasser als Regen, Schnee oder Hagel auf die Erde zurück. In den meisten Fällen fallen die Niederschläge auf den Boden und auf Pflanzen jeglicher Art. Die Niederschläge, die auf den Boden fällt, versickern langsam. Boden besteht überwiegend aus vielen kleinen Hohlräumen und ist ein ausgezeichneter Wasserspeicher. Das in den Hohlräumen gespeicherte Wasser nennt man Grundwasser. Der Boden spielt dabei eine entscheidende Rolle. Kies, Erde und Gestein wirken wie ein Filter und säubern das Wasser. Der andere Teil fällt direkt in die Gewässer und der Wasserkreislauf kann erneut beginnen. Die Niederschläge fließen entweder oberirdisch über Gewässer oder unterirdisch als Grundwasser zurück zum Meer. Dieser Kreislauf ist Voraussetzung für das Leben. Doch was hat der Wasserkreislauf mit Wäldern zu tun? Das erkläre ich dir jetzt.

Wälder bilden ihren eigenen kleinen Wasserkreislauf. Ein Wald ist ein sehr großer Wasserspeicher und der Waldboden kann sehr viel Wasser aufnehmen: bis zu 3 Millionen Liter Wasser pro Hektar Waldboden. Die Verdunstung im Wald läuft verzögert ab. Der größte Teil des Niederschlags landet im Wald nicht auf dem Boden, sondern auf den Blättern, Nadeln und Zweigen. Der restliche Niederschlag fließt entlang des Stammes in Richtung Boden und versickert gezielt im Wurzelbereich. Aus dem Boden wird das Wasser von den Bäumen und Sträuchern wieder aufgenommen. Das Wasser wird in luftige Höhen in die Baumkronen transportiert. Die Blätter geben das Wasser wieder an die Luft ab, dies wird Evapotranspiration genannt. Die Konsequenz ist eine höhere Luftfeuchtigkeit im Wald. Durch die Wärme der Sonne steigt die Luftfeuchtigkeit aus dem Wald in höhere Luftschichten auf. Es bilden sich Wolken und es beginnt zu regnen. Nach dem Abregnen der Wolken beginnt der Kreislauf von Neuem. So sind gesunde Wälder in der Natur riesige Wasserpumpen. Die Bäume sind in dem gesamten Ökosystem Wald die Wassersammler und das Kraftwerk, welches das Wasser aus dem Boden wieder in die Luft befördert.

Die Gänge, Hohlräume und Poren im Boden ermöglichen dem Niederschlagswasser ein rasches Einsickern in den Waldboden. Dadurch ist der Waldboden ein idealer Wasserspeicher. Im Boden bewegt sich das Wasser nur langsam durch die Humusauflage und den Mineralboden. Das Niederschlagswasser wird in den Gängen, Hohlräumen und Poren gebunden, da sie meist „blind“ enden und das Wasser so nicht einfach auslaufen kann. In das Grundwasser kann der Niederschlag erst gelangen, wenn er langsam durch den Boden gesickert ist. Doch warum erzähle ich dir von diesem kleinen Wasserkreislauf? Dieser Kreislauf des Wassers, welcher auf kleinem Raum vollzogen wird, ist so sensibel, dass jeder Eingriff fatale Auswirkungen haben kann. Heute merken wir immer mehr, dass unser Eingreifen in den Wald diese kleinen Wasserkreisläufe immer mehr stört. Die Folge von den gestörten Wasserkreisläufen ist, dass unsere Wälder immer weiter austrocknen. Dadurch werden die Wälder anfälliger für Krankheiten und Schädlingsbefall. In einem weiteren Beitrag möchte ich dir noch erzählen wie der Mensch in den Wald eingreift und welche krassen Folgen das hat. Jetzt möchte ich dir noch unterschiedliche Waldgesellschaften vorstellen.

Waldgesellschaften 

Wald auf einem trockenen Standort (Müden 2020)

In der Landschaftsökologie spricht man häufig von Gesellschaften, in denen Pflanzen leben. Deshalb beginne ich mit dem Buchenwald. Ein Buchenwald wird wie eben schon erklärt durch abiotische Faktoren geprägt. Deshalb muss über den Bodensauren Buchenwald gesprochen werden. Diese Art von Buchenwald wächst auf mehr oder weniger basenarmen Sand-, Lehm- und Gesteinsböden. Die Böden, die sich auf dem Gestein bilden, sind meist oligotrophe, zum Teil podsolierte Braun- und Parabraunerden, manchmal aber auch Ranker. In einem Buchenwald hat die Rotbuche (Fagus sylvatica) die Oberhand. Die Krautschicht hingegen ist eher artenarm und hier überwiegen Säureanzeigende Arten wie zum Beispiel Wald-Hainsimse (Luzula sylvatica) oder die Pillen-Segge (Carex pilulifera). Ein anderer Buchenwald ist der mesophile Buchenwald. Diese Gesellschaft wächst eher auf mäßig trockenen bis mäßig Feuchten, mehr oder weniger basenreichen Lehm- und Lössstandorten. Diese findet man auf mittel- bis tiefgründigen Kalkverwitterungsböden und auf basenreichem Silikatgestein. Dazu gehört zum Beispiel Basalt- oder Diabas-Gestein. Die Böden, die sich auf diesem Gestein bilden, sind eutrophe Braun- und Parabraunerden oder Mullrenzina. Auch diese Waldgesellschaft wird durch die Rotbuche (Fagus sylvatica) dominiert. Die Krautschicht besteht hier aus mesophilen Arten wie zum Beispiel das Buschwindröschen (Anemone nemorosa), Waldmeister (Galium odoratum) oder auch der gefleckte Aronstab (Arum maculatum). Du siehst, je nach Standort kann ein Buchenwald unterschiedliche Gestalt annehmen. 

Fruchtstand vom gefleckte Aronstab (Trier 2020)

In Deutschland findet man natürlich auch andere Waldgesellschaften wie zum Beispiel den Eichen- und Hainbuchenmischwald nährstoffreicher Standorte. Diese Wälder sind eher Mischwälder aus Eichen und/oder Hainbuchen mit Buchen und anderen Edellaubhölzern wie Ahorn, Esche, Linde sowie Hasel. Du kannst diese Wälder auf mäßig bis gut nährstoffversorgten, mäßig trockenen bis feuchten (selten auch nassen) Standorten außerhalb der Flussauen finden. Der Anteil von Rotbuche ist deutlich geringer als in den vorherigen Waldgesellschaften. Es entwickeln sich Gley-, Pseudogley- und Pelosolböden auf Standorten die stark von Grund- und Stauwasser beeinflusst werden. Auf solchen Böden entwickeln sich Eichen- und Hainbuchenmischwälder, als potenziell natürliche Vegetation. Überwiegend findet man jedoch eine solche Waldgesellschaft nutzungsbedingt auf mesophilen Buchenstandorten. Die Krautschicht besteht aus überwiegend mesophilen Arten wie zum Beispiel der Hasel (Coryllus avelana), dem Wald-Knäuelgras (Dactylis polygama) und der gewöhnlichen Goldnessel (Lamium galeobdolon). Das sind drei Arten der Waldgesellschaften, die je nach Artausprägung noch einige Unterarten haben.

Ökogramm für Europa 

Ökogramm Wald (Eigene Darstellung)

In Deutschland ist die vorherrschende Baumart in Wäldern die Rotbuche (Fagus sylvatica). Würde man alle Naturräume in Deutschland der Natur überlassen, würde überall ein dichter Buchenwald entstehen. Diese Entwicklung würde natürlich nicht über Nacht geschehen, aber in ein paar hundert Jahren schon. Für jede Baumart gibt es ein dazugehöriges Ökogramm. Ein Ökogramm ist eine graphische Darstellung, die den Einfluss verschiedener Umweltfaktoren auf eine biologische Art darstellt. Natürlich gibt es solche Ökogramme auch für eine Artengemeinschaft wie zum Beispiel eine Pflanzengesellschaft. Du kannst dir also denken, dass es ebenfalls ein Ökogramm für die Rotbuche gibt. Dieses Ökogramm betrachtet verschiedene Faktoren, wozu der pH-Wert und die Bodenfeuchte gehören. Auf der y-Achse des Ökogramms ist die Bodenfeuchte von Wasser über sehr nass, nass, mäßig nass, feucht, mäßig feucht bis hin zu frisch, mäßig frisch, mäßig trocken, trocken und sehr trocken dargestellt. Auf der x-Achse wird der pH-Wert von stark sauer, sauer, mäßig sauer, schwach sauer über neutral und alkalisch angegeben. Das Vorkommen oder die Dominanz der betrachteten Art wird durch Punkte gekennzeichnet. Aus diesen Punkten kann für eine betrachtete Gruppe der charakteristische Bereich geschlossen werden. In der Natur gibt es keine klaren Grenzen. Daher können die Punkte unscharf begrenzt dargestellt werden. Im Ökogramm der Rotbuche (Fagus sylvatica) steht die Rotbuche im Mittelpunkt. Ihr Vorkommen erstreckt sich von sehr nassen bis zu trockenen und von stark sauren bis zu alkalischen Böden. Sie kommt in Reinbestand im Wald von feuchten bis mäßig frischen Standorten vor. Der pH-Wert ist im Reinbestand mäßig sauer bis alkalisch. Auf den anderen Standorten teilt sich die Buche ihren Lebensraum mit anderen Arten. Außer den Standorten sehr nass bis Wasser und sehr trocken wird nicht von der Rotbuche besiedelt. Auf sehr nassen bis wasserreichen Standorten entwickeln sich Hochmoore sowie Großseggen- und Röhrichtgesellschaften. Auf den sehr trockenen Standorten findet man Silbergrasrasen oder Trockenrasen. Du siehst, die Rotbuche hat eine große Standortamplitude. Wie weitere Waldgesellschaften aussehen und was die Rotbuche noch alles kann, werde ich dir in einem weiteren Beitrag erzählen. 

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