Feuerökologie: 4 Fragen und Antworten
Nach dem Brand entstehen Pionier-, Zwischen- und schließlich Klimaxgesellschaften
Die Feuerökologie ist ein Wissenschaftszweig, der sich mit den Auswirkungen von Feuer auf Ökosysteme befasst. Dabei fließen Betrachtungsweisen verschiedenster Fachbereiche ein, etwa die der Biologie, Geologie und der Meteorologie. Im Laufe der Evolution gab es verschiedenste Anpassungen an häufig auftretende Brände. Pflanzen, die sich an ein Leben mit Feuer angepasst haben, werden Pyrophyten genannt.
Inhalt
Wie wirkt Feuer auf ein Ökosystem
In vielen Teilen der Erde ist Feuer ein essenzieller, abiotischer Faktor (Faktor, der das Leben beeinflusst, ohne lebenden Ursprungs zu sein) für die Aufrechterhaltung von Ökosystemen. In vielen Bereichen der Erde, beispielsweise in der Savanne oder auch in der mediterranen Vegetation, wurden die dortigen Lebensräume von Feuer geprägt. Anfänglich geschah dies auch ohne Mitwirken des Menschen, indem Blitz- oder Meteoriteneinschläge die Erdoberfläche entfachten.
Bevor man sich dem Nutzen des Feuers und dessen Wirkungen auf Ökosysteme bewusst war, wurden Brände oft intensiv bekämpft. Dennoch hat diese Art der Feuervermeidung gleichzeitig Ökosysteme nahezu vollständig zerstört. In Nordamerika, im Yellow Stone Park, kam es trotz einer intensiven Feuerbekämpfung zu einem Waldbrand, der über 570 000 Hektar Wald zerstörte. Der Grund hierfür war allerdings nicht das Feuer allein, sondern auch die Vermeidung des Feuers über einen sehr langen Zeitraum.
Der Wald, der bei diesem Unglück abbrannte, bestand vorwiegend aus Drehkiefern (Pinus contorta). Drehkiefern sind Pyrophyten, die in gewissen Lebensphasen auf die Wirkungen von Feuer angepasst sind. Die Zapfen der Drehkiefer öffnen sich erst unter großer Hitze.
Bleiben Feuer jedoch aus, öffnen sich diese Zapfen nicht und das Durchschnittsalter des Waldes nimmt zu, was zu einer Anhäufung von brennbarem Material führt. Würden die Zapfen der Drehkiefer geöffnet, um neue Generationen an Bäumen hervorzubringen, würde sich frischeres Pflanzenmaterial ansammeln, das nicht so schnell abbrennt. Somit hätten durch regelmäßige Waldbrände etliche Hektar Wald gerettet werden können.
Welchen Nutzen hat Feuer?
Feuer hat gleich mehrere nützliche Auswirkungen auf die Umwelt. Einerseits konnten sich durch die Wirkungen des Feuers mehrere Biome mit einer speziell angepassten Artenvielfalt formen. Hierzu zählen u.a. das Buschland in Australien oder Kalifornien, die Savanne oder die Wälder in nördlichen Teilen der Erde. Bei der Entstehung dieser Lebensräume ist die Häufigkeit, in der Brände auftreten, ein wichtiger Faktor.
In der Savanne brennt es nahezu jährlich, in Wäldern der nördlichen Hemisphäre lediglich ca. alle 100 Jahre. Ein offensichtlicher Hinweis auf die, im Laufe der Evolution entwickelte Feuerresistenz, weisen Mammutbäume in Kalifornien auf. Diese Bäume können teilweise 2000 Jahre alt werden und überstehen dank ihrer dicken Borke mehrere Waldbrände innerhalb ihrer Lebensspanne.
Andererseits halten Waldbrände die Mineralstoffkreisläufe innerhalb des Ökosystems aufrecht. In trocken-heißen Gebieten mangelt es im Boden an Organismen, die organisches Material zersetzen (Destruenten). Diese haben in gemäßigteren Klimazonen die Aufgabe, Nährstoffe aus dem Boden wiederzuverwerten, um diese Pflanzen zugänglich zu machen. In den Gebieten, in denen es häufig brennt, erfüllt Feuer diese Aufgabe. Wenn pflanzliches Material verbrennt, entsteht mineralstoffhaltige Asche. Diese Asche dient den nachkommenden Generationen an Pflanzen wieder als Nährstoff.
Wie haben sich Lebewesen an den Umweltfaktor Feuer angepasst?
Pyrophyten, die sich im Laufe der Evolution an ein Leben, das von Feuern geprägt ist, angepasst haben, haben mehrere anatomische Merkmale entwickelt, um Bränden trotzen zu können.
Eine Möglichkeit dieser Anpassung ist beispielsweise die Ausbildung von ausdauernden Samenanlagen im Boden oder in der Krone. Weiterhin werden von vielen Pyrophyten-Arten auch Xylopodien gebildet, die sich in einem ruhenden Stadium unterhalb der Erdoberfläche befinden, bis die Pflanze abgebrannt ist.
Außerdem sind einige Arten auch in der Lage, in rhythmischen Abständen leicht brennbare Pflanzenteile abzuwerfen, um sich so vor einem kompletten Abbrennen zu schützen. Wie beim Beispiel der Drehkiefer zu erkennen, existieren auch Arten, die über Früchte verfügen, die erst durch die Wirkungen großer Hitze geöffnet werden, um so die Arterhaltung voranzutreiben.
Beispiele der Anpassung an Feuer anhand verschiedener Arten
- Aleppo-Kiefer (Pinus halepensis), Lebensraum: gesamtes Mittelmeergebiet, Ihre Feuerresistenz wird durch eine dicke Borke erreicht. Bei Grundfeuern verbrennen lediglich abgeworfene Nadeln. Der Schaden am Baum wird somit minimiert.
- Grasbäume (Xantorrhea sp.), Lebensraum: australisches Buschland, Sie werfen Blätter ab, um den Stamm des Baumes zu schützen. Ihr Erscheinungsbild wird oft von schwarzen Rußablagerungen am Stamm geprägt. Weiterhin versenken sie Meristeme (Bildungsgewebe) im Boden, die nach einem Brand stark austreiben.
- Silberbaumgewächse (Hakea sp.), Lebensraum: Australien, Hakea beschreibt eine Gattung der Familie der Silberbaumgewächse. Ihre Früchte sind stark verholzt und weisen Sollbruchstellen auf. Nach Feuereinwirkung platzen die Früchte an diesen Stellen und geben den Samen frei.
- Riesenmammutbaum (Sequiadendron giganteum), Lebensraum: kalifornisches Buschland, Die Feuerresistenz wird durch eine sehr dicke Borke erreicht, die in vielen Fällen bis zu 75 cm dick ist.
- Fieder-Zwenke, Lebensraum: gesamtes Mittelmeergebiet, Nordafrika , Durch ein weit verbreitetes Rhizom (Wurzelnetzwerk) ist die Fieder-Zwenke dazu in der Lage, neue Triebe auszubilden, nachdem der oberirdische Teil der Pflanze abgebrannt ist. Ein Vorteil dieser Pflanze ist, alle konkurrierenden Pflanzen zu verdrängen, da diese in den meisten Fällen nach einem Brand absterben.
Was bedeutet die CO2 Speicherung nach einem Waldbrand in der Baumrinde für den Klimawandel
Während der Photosynthese von Pflanzen wird CO2 aus der Umgebungsluft in Verbindung mit Wasser unter der Einwirkung von Sonnenlicht zu Kohlenhydraten wie z.B. Glucose umgewandelt. Bei anderen Prozessen innerhalb der Pflanze, beispielsweise bei der Zellatmung, wird jedoch auch CO2 an die Umgebung abgegeben. Dennoch ist die CO2-Bilanz von Pflanzen neutral, da sie nicht mehr CO2 an die Umgebung abgeben können, als sie vorher aufgenommen haben.
Im Normalfall wird beim Verbrennen von Phytomasse (pflanzliche Masse) der CO2-Ausstoß durch verschiedene Regenerationsprozesse aufgehoben. Somit wird das ausgestoßene CO2 durch verstärktes Wachstum von Pflanzen der folgenden Generation aufgenommen und gespeichert, was wieder einer CO2-Neutralität entspricht. Werden jedoch dauerhaft großflächige Waldstücke abgebrannt, um diese als Nutz- und Weideflächen zu verwenden, kann der CO2-Ausstoß nicht im gleichen Maße aufgefangen werden, wie dies bei natürlichen Bränden der Fall wäre.
Somit trägt heutzutage die Brandrodung essenziell dazu bei, den CO2-Gehalt der Atmosphäre ansteigen zu lassen. Verglichen mit der Verbrennung von fossilen Brennstoffen macht die Brandrodung etwa 1/5 bis 1/3 des CO2-Anstieges innerhalb der Atmosphäre aus (1-2 Gigatonnen durch Brandrodung, 5-6 Gigatonnen durch fossile Brennstoffe).
Fazit
Feuer ist ein sehr wichtiger, abiotischer Faktor bei der Aufrechterhaltung von Lebensräumen und der Artenvielfalt. Durch Feuer sind im Laufe der Evolution mehrere Arten hervorgegangen, die ihren Lebenszyklus perfekt an solche Lebensräume angepasst haben. Wird Feuer jedoch zur kommerziellen Gewinnung von Bauland oder Weideflächen genutzt, führt dies zu einem Anstieg des CO2-Gehalts innerhalb der Atmosphäre, der auf natürliche Weise kaum aufgehalten werden kann.
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