Pierre L. Ibisch

Inhalt

1 Einleitung

Nach den durch extreme Hitze, Trockenheit und andere Extremwetterereignisse gekennzeichneten letzten Jahren herrscht Konsens, dass es den Wäldern in Deutschland und in weiteren Teilen Mitteleuropas nicht gut geht. Zwischen 2013 und 2020 zeigten ca. 15 % der Wälder einen Rückgang der Vitalitätswerte auf; im Falle der Nadelbaumforsten sogar über 20 % (Ibisch et al. 2021). Ganze Landstriche sind von toten Bäumen geprägt, auf Abertausenden von Hektar entstehen nach Räumung des „Schadholzes“ Kahlflächen. In den komplex interagierenden biologischen und ökologischen Systemen werden kritische Kipppunkte erreicht; die Situation scheint sich beschleunigt zuzuspitzen und einem kritischen Wendepunkt zuzustreben, der entsprechende Entscheidungen erfordert. Deshalb kann im Einklang mit dem altgriechischen Begriff „krisis“ von einer „Waldkrise“ gesprochen werden. Im medizinischen Kontext bedeutet eine Krise eine plötzliche schlagartige Verstärkung der Symptome einer Krankheit. Bezüglich des sich zuspitzenden anthropogenen Klimawandels wurde die Bezeichnung „Klimakrise“ längst eingeführt (Archer, Rahmstorf 2010). Waldkrise und Klimakrise stehen miteinander in Verbindung und müssen gemeinsam betrachtet werden (Ibisch et al. 2021).

Eine wichtige Frage im Kontext der Waldkrise betrifft den Umgang mit toten bzw. absterbenden Baumbeständen. Viele Waldbewirtschafterinnen und -bewirtschafter betreiben – oft mit der Absicht der Borkenkäferbekämpfung, selbst in Schutzgebieten und mit Unterstützung staatlicher Förderprogramme sowie mit juristischer Rückendeckung (Staatsanwaltschaft Koblenz 2021) – eine vollständige Ernte der geschädigten Bäume und die Räumung der entsprechenden Waldflächen, um hernach durch Pflanzung neue Bestände zu begründen (Abb. 1). Dies geschieht auch auf der Grundlage eines anthropogenen Waldverständnisses. „Unser Wald“ sei „Natur aus Försterhand“ (BMEL 2019) und könne ohne Betreuung und Pflege durch den Menschen nicht produktiv bestehen. Eine häufig geäußerte Annahme ist, dass der menschgemachte Klimawandel das Anpassungspotenzial der Natur überstrapaziere und deshalb eine aktive Anpassung nötig sei. Das Verständnis einer solchen aktiven Anpassung bezieht sich in vielen forstlichen Debatten meist auf die Baumarten (z. B. de Avila et al. 2021). Dies führt vielerorts sogar zum Anlegen neuer Monokulturen – statt der heimischen Fichte (Picea abies) werden nun vermehrt eingeführte Arten wie Douglasie (Pseudotsuga menziesii) oder Japanische Lärche (Larix kaempferi) angepflanzt, um den „klimaresilienten Wald von morgen“ zu gestalten (Abb. 2).

Abb. 1: Kahlschläge und Biomasseräumungen reduzieren u. a. durch Erwärmung und Austrocknung des Bodens die Funktionstüchtigkeit und Regenerationskapazität von Waldökosystemen (Fichtenkalamitätsfläche im Fauna-Flora-Habitat- und Wasserschutzgebiet Montabaurer Höhe, Rheinland-Pfalz).

Fig. 1: Clear-cutting and biomass clearing reduces the functionality and regeneration capacity of forest ecosystems, among other things by warming and drying out the soil (spruce calamity area at Montabaurer Höhe, Rhineland-Palatinate; Special Area of Conservation and Water Conservation Area).

(Foto: Pierre Ibisch, 21. April 2021)

Abb. 2: Nach Kahlschlag und Totholzräumung kommt es zum Absterben der gepflanzten Douglasien (Pseudotsuga menziesii) und zur Vergrasung (Fauna-Flora-Habitat-Gebiet bei Königshütte, Harz, Sachsen-Anhalt).

Fig. 2: After clear-cutting and deadwood clearance, the planted Douglas firs (Pseudotsuga menziesii) die and the area becomes overgrown with grass (Special Area of Conservation near Königshütte, Harz, Saxony-Anhalt).

(Foto: Pierre Ibisch, 28. Mai 2021)

Ein kontrastierender Ansatz geht davon aus, dass ökosystemare Prozesse besser genutzt werden müssten und dass diese durchaus geeignet seien, kostengünstig die Widerstands- und Anpassungsfähigkeit von Ökosystemen zu fördern. Hierbei spielt z. B. die natürliche Verjüngung, aber auch das Totholz auf Kalamitätsflächen eine wichtige Rolle. Entsprechende Vorschläge, den Waldökosystemen mehr Zeit und Raum für die natürliche Erholung zu geben, werden von einigen Akteuren als nicht wissenschaftsbasierte Romantik oder gar Ideologie abgetan. Entsprechend äußern sich etwa Waldbauwissenschaftler in der Öffentlichkeit: Der Wissenschaftliche Beirat für Waldpolitik könne „es sich nicht leisten, mit evidenzfreien Narrativen, wie über Selbstheilungskräfte der Natur, Politikberatung zu betreiben“ (Baier, Weiss 2020); viele Naturschützer ließen „keine evidenzbasierte Sicht“ zu, das erinnere „an das weit verbreitete Faible für Homöopathie“ (Kollenbroich et al. 2021).

Angesichts des Diskurses forstlicher Klimawandelanpassung, der einem ökosystembasierten Ansatz entgegenzustehen scheint, stellt sich die Frage, ob die Erkenntnisse der Ökosystemökologie hinreichend rezipiert worden sind. Deshalb ist es das Ziel dieser Arbeit, auf der Grundlage der systemökologischen Theorien und Befunde einen ökosystembasierten Ansatz für einen Umgang mit der Waldkrise zu skizzieren.

2 Ignoriert die Betrachtung von Bäumen im Klimawandel das Waldökosystem und dessen Unberechenbarkeit?

Seit der Jahrtausendwende werden die Folgen des anthropogenen Klimawandels für die Ökosysteme und die Waldbewirtschaftung immer intensiver diskutiert (vgl. Ibisch 2005, 2006; Bolte, Ibisch 2007; Spathelf et al. 2008). Besonders der Jahrtausendsommer 2003 führte zu einem verstärkten Nachdenken bei Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie in der Praxis darüber, wie und wann theoretisch denkbare Szenarien zu ernsthaften Schädigungen führen könnten und wie damit umzugehen sei. Auch in forstlichen bzw. waldökologischen Kreisen verstärkte sich die Klimawandelfolgenforschung.

Zunächst war ein logischer Impuls, die Gefährdung, also Sensitivität und Vulnerabilität, besser zu erfassen. Zwar war frühzeitig klar, dass die Unsicherheit bzgl. plausibler Verläufe des Klimawandels und der Ökosystemreaktionen unfassbar groß sein könnte, doch folgte eine Periode des intensiven Modellierens, das auch von der sich rasch verbessernden Rechenleistung getrieben wurde. Entsprechend wurde kritisiert, dass die Ansätze, die sich mit dem Modellieren zukünftiger Artenareale beschäftigten, der Komplexität der Veränderungen oft nicht gerecht würden (Bolte et al. 2008; Sieck et al. 2011). Nach den Ansätzen der „bioklimatischen Hüllen“, die aus einigen Klimaparametern die Arealtauglichkeit für einzelne Arten ableiten, wurden auch komplexere Vegetationsmodelle vorgeschlagen. Den Modellen war gemein, dass sie mit vertretbarem Aufwand hypothesenbasierte, aber flächenscharfe Karten erzeugten, die eine starke Suggestionskraft entfalten können. Da einzelne Baumarten für die Forstwirtschaft eine herausragende Bedeutung haben, ist nachvollziehbar, dass immer wieder modelliert wird, ob diese zu den Gewinnern oder Verlieren des Klimawandels gehören könnten (z. B. Dyderski et al. 2018). Pecchi et al. (2019) legen eine Übersicht über die modellierungsbasierten Arbeiten vor und stellen immerhin die Nebenbedingung heraus, auf die seit Jahrzehnten verwiesen wird, für die aber nicht immer verantwortungsvoll Sorge getragen wird: einen angemessenen Umgang mit der Unsicherheit.

Die Notwendigkeit, bei jeder Bewertung von Szenarien der biologischen Vielfalt die damit verbundenen Unsicherheiten ausdrücklich anzugeben, wird auch von Thuiller et al. (2019) prominent hervorgehoben – allerdings erfolgt auch das Eingeständnis, die Bandbreite der Arten von Biodiversitätsmodellen, Algorithmen, Eingabedaten oder Parametrisierungen sei so groß, dass es „derzeit“ unmöglich erscheine, die Variabilität auch nur zwischen den Arten von Biodiversitätsmodellen anzugeben. Dass sich aus der übergroßen Komplexität und ontischen Offenheit (Nielsen, Ulanowicz 2011) natürlicher Systeme eine inhärente Nichtmodellierbarkeit ergibt, wird nicht zugegeben. Problematischer als die nicht eliminierbare Unsicherheit bei der Projektion des zukünftigen Verhaltens der Natur ist aber vermutlich der Wunsch vieler Akteure, dennoch konkrete quantitativ unterlegte Handlungsanweisungen zu erhalten. Dabei müsste Unsicherheit nicht nur kommuniziert, sondern vielmehr zur Grundlage des Handelns werden. Dies fällt in einem Zeitalter aufwendig computerisierter Annahmen allerdings immer schwerer.

In einzelnen Arbeiten wurden Klima und Vegetation sogar für die nächsten Jahrhunderte modelliert (Hickler et al. 2012). Zwar wurde von den Autoren präzise formuliert, dass alle Ergebnisse nur unter vielerlei Annahmen gelten würden, aber gleichzeitig gibt es sehr explizite Abbildungen etwa zur modellierten Artenzusammensetzung in Bezug auf die oberirdische Biomasse für einen Wald in Südmittelschweden oder zur langfristigen Gleichgewichtsvegetationsverteilung in Europa für die Jahre von 2101 bis 2500 (unter Verwendung eines einzigen Klimaszenarios und unter Annahme eines zukünftigen stabilen Klimas). Dies ist als akademische Übung natürlich vertretbar, erzeugt in diesem Falle aber Ergebnisse, die von Praktikern missverstanden werden könnten. Allemal wird signalisiert, man könne die zukünftigen Waldzustände berechnen.

Bemerkenswert war im Falle des angesprochenen Artikels, dass mit dem Konzept der potenziellen natürlichen Vegetation (PNV) gearbeitet wurde. Dieses von Tüxen (1956) eingeführte Konstrukt basiert auf Vorstellungen der europäischen Pflanzensoziologie und geht davon aus, dass die Vegetation an einem bestimmten Ort, wenn denn der Einfluss des Menschen aufhörte, einem bestimmten und im Grunde bestimmbaren Zustand zustreben würde. Über Sinn und Unsinn dieser Idee ist in der Vergangenheit bereits viel diskutiert worden (z. B. Leuschner 1997; Kowarik 2016). Implizit beruht sie auf vielerlei Annahmen – etwa, dass Klima und weitere Umweltbedingungen mehr oder weniger stabil bleiben und vorhersagbar auf die Lebensgemeinschaften wirken sowie dass die Arten, die die Vegetation gestalten, an dem gegebenen Ort langfristig zur Verfügung stehen – und auch nicht um weitere ergänzt werden. In der Forstwirtschaft wurde die PNV recht spät als Leitbild eingeführt. Die Anwendung führte zur Definition „baumartenscharfer“ Zielbestandstypen (oder Zielwald- bzw. Waldentwicklungstypen; z. B. Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg 2014). Kaum waren diese definiert, wurde die Vorstellung der PNV von der Entfaltung des schnellen anthropogenen Klimawandels erschüttert. Eine Reaktion der (Forst)wissenschaften war die Entwicklung der Idee einer zukünftigen potenziellen natürlichen Vegetation (zPNV), die sich also einstellen würde, wenn der Klimawandel „vorüber“ wäre, sowie klimawandelangepasster Zielbestandstypen. Auch im Naturschutz wird das Konzept der PNV weiterhin genutzt. Das konzeptionelle Fundament ruht dabei mutmaßlich auf Vorstellungen der „Gleichgewichtsökologie“ und einem entsprechenden Determinismus sowie einem Steuerbarkeits- und Gestaltungsparadigma.

Ein zentrales Problem scheint darin zu bestehen, dass viele Akteure die Waldbewirtschaftung selbst im Klimawandel zwingend von den Produkten (wie etwa Nadelbaumholz) und den Baumarten her konzipieren. Auch forstökologische Studien fokussieren oftmals auf die Baumarten und deren Interaktionen, ohne andere Ökosystemkomponenten zu betrachten. Beispielhaft ist in diesem Zusammenhang etwa eine Übersichtsarbeit von Ammer (2018) zur Produktivität und Vielfalt von Wäldern im Klimawandel, die sich mit Fragen der Baumarteninteraktion und Baumartenwahl beschäftigt, ohne dass andere Arten, die Interaktion von Lebewesen mit Bodenbildung und Wasserhaushalt oder emergente ökosystemare Eigenschaften zur Sprache kommen. Folgerichtig scheint dann auch ein Ansatz der Klimawandelanpassung zu sein, Bäume gegen Trockenheit manipulativ durch Durchforstung vor Konkurrenten zu schützen (Ammer 2017), wobei u. a. Konsequenzen für das Mikroklima außer Acht gelassen werden (Blumröder et al. 2021).

Werden Wälder wirklich als Ökosysteme begriffen oder wird das waldökologische Verständnis auf autökologische Konzepte reduziert, wie sie u. a. durch das Lehrbuch Alfred Denglers „Waldbau auf ökologischer Grundlage“ Generationen von Forstleuten nahegebracht wurden? Der Eberswalder Wissenschaftler wandte sich mit seiner Arbeit auch gegen holistische Ansätze seines Vorgängers Alfred Möller (vgl. Bode 2021): „Die Bezeichnung Organismus [für den Wald] ist abzulehnen, weil sie falsch ist und zu falschen Schlussfolgerungen führt. Die Ökologie hat die Aufgabe, den natürlichen standortsgemäßen Typ des Waldes als solchen zu erkennen und seine ursächlichen Zusammenhänge mit den äußeren Bedingungen zu erforschen“ (Dengler 1930).

3 Was ist ein Ökosystem?

Arthur Tansley (1935) verabscheute die Idee eines „Überorganismus“, der aus verschiedenen Lebewesen bestehen könnte, oder auch die „Lebensgemeinschaft“, akzeptierte aber die Idee eines „Quasiorganismus“. Sich kritisch an den Begriffen der Pflanzensoziologie abarbeitend gelang ihm die Schaffung des wegweisenden Begriffs „Ökosystem“, nach der Erfindung der „Ökologie“ ein folgerichtiger und kongenialer Schritt, der das Nachdenken über das Gefüge des Lebenden in eine neue Richtung lenkte.

Die Ökosysteme „weisen eine Organisation auf, die das unvermeidliche Ergebnis der Wechselwirkungen und der daraus resultierenden gegenseitigen Anpassung ihrer Bestandteile ist. Wenn die Organisation der möglichen Elemente eines Systems nicht zustande kommt, bildet sich kein System oder ein beginnendes System zerbricht. Es gibt in der Tat eine Art natürliche Auslese der sich entwickelnden Systeme, und diejenigen, die das stabilste Gleichgewicht erreichen können, überleben am längsten. […] Im Vergleich zu den stabileren Systemen sind die Ökosysteme extrem verwundbar, sowohl aufgrund ihrer eigenen instabilen Komponenten als auch weil sie sehr anfällig für die Invasion von Komponenten anderer Systeme sind. […] Diese relative Instabilität des Ökosystems, die auf die Unzulänglichkeiten seines Gleichgewichts zurückzuführen ist, ist von unterschiedlichem Ausmaß, und unsere Mittel, sie zu bewerten und zu messen, sind noch sehr rudimentär“ (Tansley 1935, wörtliche Übersetzung aus dem Englischen).

Bevor die zugrunde liegenden Mechanismen des Lebens in Ökosystemen entdeckt, das Haushalten in den „Oikos-Systemen“ quantifiziert und die Nichtgleichgewichtsökologie theoretisch und empirisch untersetzt waren, formulierte Tansley also eine Kritik des „ökologischen Gleichgewichts“ und skizzierte zudem, dass sich die ergebnisoffene Entwicklung von Ökosystemen weder modellieren noch erzwingen lässt. Um das eigentliche Wesen der Interaktion in Ökosystemen, die Unbestimmtheit des Lebens sowie die Triebkräfte der Evolution besser zu erkennen, mussten erst jene revolutionären Fortschritte in der Physik in der Ökologie rezipiert werden, zu denen v. a. Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz, die Quantenmechanik und die Theorie komplexer Systeme gehören.

3.1 Ökosystem, Komplexität und Chaos

Sehr früh befruchteten die Komplexitäts- und Chaostheorien die Ökologie (z. B. May 1974; Hastings et al. 1993). Es wurde deutlich, dass Modelle, die Komplexität ausblenden, der Realität zuwiderlaufen (May 1974). Da das Verhalten von Populationen nicht selten von Chaos geprägt ist, sind langfristige genaue Vorhersagen nicht möglich (Beddington et al. 1975; Rogers et al. 2021).

Die Berechnung der kombinatorischen Möglichkeiten der Interaktion zwischen den Komponenten eines heterogenen, komplexen Systems führt zu numerischen Explosionen und einer entsprechenden „ontischen Offenheit“ (Nielsen, Ulanowicz 2011). Die Neigung komplexer Systeme zu überraschendem und nichtlinearem Verhalten wird zudem durch die typischen Systemphänomene der positiven und negativen Rückkopplungen und Synergien gesteigert – umso mehr, je stärker Teilsysteme auch noch zu Selbstreferenzialität befähigt sind (vgl. Miller et al. 2019). Diese Befähigung zur Reaktion auf sich selbst ist eine fundamentale Eigenschaft lebender Systeme, die zur Selbstregulation beiträgt. Gleichzeitig erschwert Komplexität das Verständnis von Kausalität. (Mutmaßliche) Beziehungen zwischen Variablen können sich in nichtlinearen Systemen auf Grund von Scheinkorrelationen oder einem Schwellenwechsel im Regime spontan ändern, und eine Korrelation kann zu falschen und widersprüchlichen Hypothesen führen (Sugihara et al. 2012).

Die Komplexität und Unberechenbarkeit von Systemen steigt weiter an, wenn die Interaktion von Systemkomponenten zeitlich variieren kann und unterschiedliche Ebenen von ineinander verschachtelten Systemen einbezieht. Ökosysteme sind weniger streng integriert als etwa Zellen, Organismen oder obligate Supraorganismen (mehr oder weniger fixierte, symbiotische Kombination verschiedener Arten). Das bedeutet, dass sie in einem gewissen Maße neue Komponenten aufnehmen oder alte verlieren können, ohne deshalb ihre Funktionstüchtigkeit zu verlieren. Ihnen wohnt grundsätzlich auch die Möglichkeit des Kollabierens und der Neuorganisation inne. Dieses Prinzip wurde als Panarchie auf der Grundlage von genesteten adaptiven Zyklen beschrieben, eine wichtige Grundlage für Resilienz und Weiterentwicklung (Holling, Gunderson 2002). Sundstrom, Allen (2019) argumentieren, dass, obwohl die Theorie des adaptiven Zyklus und der Panarchie konzeptioneller und qualitativer Natur sei, wichtige Aspekte empirisch validiert worden seien. Der adaptive Zyklus spiegele die unvermeidliche Dynamik komplexer adaptiver Systeme als Ergebnis der internen Prozesse der Selbstorganisation und der Evolution im Laufe der Zeit wider.

3.2 Ökosysteme als thermodynamische, Arbeit verrichtende Systeme

Der Ökologe Eugene Odum (1969) brachte die Ökosystementwicklung mit bioenergetischen Sachverhalten in Verbindung. Ilya Prigogine erhielt 1977 den Nobelpreis für seine Theorie der dissipativen Systeme. Dabei ging es zunächst um die Selbstorganisation in chemischen Systemen, die auf der Aufnahme und Dissipation von Energie beruht. Diese bedeutet, dass Energie im thermodynamischen Sinne entwertet und Entropie produziert wird. Die Theorie wurde auch auf Ökosysteme angewendet (Nicolis, Prigogine 1977). Somit verloren Ökosysteme ihren Charakter als beliebige, vom Menschen konstruierte Einheiten; sie konnten nun als energetisch begründete und energiewandelnde Systeme höherer Ordnung mit offenen Grenzen beschrieben, abgegrenzt und bzgl. ihrer Leistungsfähigkeit quantifiziert werden. Die Grenze eines Ökosystems bestimmt sich dadurch, dass die Komponenten innerhalb desselben intensiver miteinander energetisch interagieren – und dabei systemtypische emergente Eigenschaften hervorbringen – als mit anderen Teilsystemen außerhalb.

Auch die Funktionstüchtigkeit von Ökosystemen wurde objektiv messbar. Das Verhältnis zwischen der Entropieerzeugungsrate und der in den Strukturen enthaltenen Entropie kann als Indikator für die Fähigkeit eines sich selbstorganisierenden, dissipativen Systems angesehen werden, sich durch „Abpumpen“ von Entropie weit vom thermodynamischen Gleichgewicht entfernt zu halten (Ludovisi et al. 2005). Die spezifische Dissipation, das Verhältnis zwischen der biologischen Entropieproduktion und der in der lebenden Biomasse gespeicherten hochwertigen Exergie (Energie, mit der noch physikalische Arbeit verrichtet werden kann), wurde als Indikator für den Reifegrad ökologischer Systeme vorgeschlagen. Die Maximierung der Speicherung von Biomasse und Information, die zusammen wesentlich den Exergiegehalt und die Arbeitsfähigkeit des Systems bedingen, sowie die Minimierung der spezifischen Entropieproduktion scheinen sich als die zuverlässigsten Prinzipien der Ökosystementwicklung zu bestätigen (Ludovisi 2014; Fath 2017; Nielsen et al. 2020). Die Zunahme biologischer Vielfalt in Ökosystemen und damit auch die wachsende Komplexität begünstigen – bis zu einem gewissen Punkt – die Fähigkeit zu Selbstorganisation und -regulation sowie zur Verrichtung von Arbeit (Kay 2000). Die Energiedissipation nimmt mit zunehmendem Natürlichkeitsgrad der Vegetation und mit zunehmendem Alter der Waldbestände zu (Maes et al. 2011). Zum Befund passt, dass ältere Bäume einen stärkeren Zuwachs als jüngere sowie Wachstum bis ins hohe Alter zeigen (Pretzsch 2020; Pretzsch et al. 2021).

In diesem Zusammenhang gilt es, den ökohydrologischen Sachverhalt hervorzuheben, dass die thermodynamisch beschreibbare Funktionstüchtigkeit von Ökosystemen von der Verfügbarkeit und Speicherung von Wasser abhängt – und umgekehrt gehört zu den emergenten Eigenschaften von exergie-, kohlenstoff- bzw. biomassereichen Ökosystemen, dass die Wasserrückhaltefähigkeit ansteigt. Grundsätzlich wirkt sich die biotische Aktivität im globalen Ökosystem auf alle grundlegenden thermodynamischen Antriebskräfte aus, indem sie die Geschwindigkeit der hydrologischen und geochemischen Kreisläufe verändert (Kleidon 2010).

Die thermodynamische Konzeption von Ökosystemen als dissipative Systeme, die der permanenten Zufuhr hochwertiger Exergie bedürfen, um scheinbar den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik außer Kraft zu setzen und fortgesetzt zu reifen, ist nicht leicht vermittelbar und entzieht sich einem intuitiven Verständnis. In der schulischen und akademischen Lehre wird das Konzept des Ökosystems weiterhin überwiegend als Wirkungsgefüge von Lebensgemeinschaft und Biotop eingeführt. Während dies nicht falsch ist, werden die thermodynamischen Grundlagen der Funktion und Entwicklung von Ökosystemen sowie die daraus resultierende Nichtgleichgewichtsökologie in der Regel nicht thematisiert (z. B. Deutscher Bildungsserver et al. 2021). Mutmaßlich gibt es sogar einen unbewussten Widerstand dagegen, sich vom Narrativ des ökologischen Gleichgewichts zu verabschieden und „Mutter Erde“ als ein System aufzufassen, das immerzu am Rande zwischen Ordnung und Chaos operiert (Hastings et al. 1993). Schließlich bedeutet nicht nur die Komplexität, sondern auch die inhärente Irreversibilität und Instabilität in Ökosystemen das „Ende der Gewissheit“ (vgl. Prigogine, Stengers 1997).

4 Prinzipien der Ökosystemfunktionalität und ökosystembasierter Umgang mit Wald- und Klimakrise

Jenseits der Einsichten zur Unberechenbarkeit von Ökosystemen ergeben sich aus dem ökosystemaren Konzept (und der dasselbe stützenden Evidenz) vielfältige Konsequenzen für das Ökosystemmanagement. Es erscheint deshalb sinnvoll, diese Konsequenzen durch die Formulierung von Prinzipien zu strukturieren und für die Praxis aufzubereiten (vgl. Kasten 1). Jørgensen entwickelte sukzessiv grundlegende Gesetze bzw. Vorschläge für eine Ökosystemtheorie (vgl. u. a. Jørgensen 2012). Inspiriert von diesem Ansatz werden hier zehn veränderte und weiterentwickelte Prinzipien vorgeschlagen, die Ökosysteme sowie deren Attribute bzw. Funktionalität beschreiben und aus denen sich Handlungsanweisungen für das Waldökosystemmanagement ableiten lassen (Tab. 1).

Die Ökosystemprinzipien sind durch eine integrierte, naturwissenschaftlich fundierte Ökosystemtheorie abgesichert sowie empirisch beleg- oder überprüfbar. Zusammenfassend lautet die aus ihnen abzuleitende Empfehlung für den Umgang mit Wald- und Klimakrise: „Die Natur Ökosystem sein lassen!“ Dies bedeutet keineswegs einen Verzicht auf Management, sondern v. a. das Tolerieren und Fördern von Strukturen sowie Prozessen, die die Arbeitsfähigkeit von Ökosystemen ausmachen. Es heißt deshalb insbesondere auch, die regulierenden Ökosystemfunktionen und -leistungen auszunutzen, die sich im Zuge der ökologischen Evolution herausgebildet haben. Selbst in den vergangenen extremen Jahren 2018 – 2020 zeigten geschädigte Wälder Resilienzreaktionen (vgl. Abb. 3 und 4). Erst wenn die ökosystemare Entwicklungs- und Anpassungsfähigkeit nachgewiesenermaßen erschöpft sein sollte, könnte immer noch über technische Unterstützung nachgedacht werden. Es erscheint aber nicht schlüssig, etwa aufkommende natürliche Verjüngung zu unterdrücken, um andere Baumarten zu pflanzen, oder einen über lange Zeit entstandenen Oberboden abzuschieben und zu pflügen (siehe Ibisch et al. 2021), statt seine Weiterentwicklung zu fördern.

Abb. 3: Resilienz in einem 2018 – 2020 von Trockenheit geschädigten Buchenwald auf flachgründigem Boden auf Muschelkalk: Verstärkter Lichteinfall am Boden durch die Schädigung von Altbäumen aktiviert die Naturverjüngung diverser Baumarten (Hohe Schrecke, Thüringen).

Fig. 3: Resilience in a drought-damaged beech forest (2018 – 2020) on shallow soil on shell limestone: Increased light exposure at ground level due to damaged old trees activates natural regeneration of diverse tree species (Hohe Schrecke, Thuringia).

(Foto: Pierre Ibisch, 26. Mai 2021)

Abb. 4: Resilienz auf einer Kalamitätsfläche, auf der das stehende Totholz belassen wurde: Ungefähr zehn Jahre nach dem Einsetzen des Absterbens der Fichten ist eine effektive Regeneration mit einer großen Vielfalt heimischer Baumarten bei einer klaren Dominanz von Laubbäumen beobachtbar (Jungenwald, Saarland).

Fig. 4: Resilience on a calamity site where the standing deadwood was left in place: About 10 years after the onset of spruce dieback, effective regeneration with a great diversity of native tree species and a clear dominance of deciduous trees is observable (Jungenwald, Saarland).

(Foto: Pierre Ibisch, 12. Mai 2021)

Keinerlei Evidenz spricht dafür, dass ein deterministisches „Einzelteilmanagement“, das Prinzipien der Ökosystemfunktionalität ignoriert und Systemkomponenten ohne Kenntnis des Systems höherer Ordnung manipuliert, langfristig Erfolg haben kann, ohne fortgesetzten Managementbedarf mit entsprechendem Ressourcen- und Energieeinsatz nach sich zu ziehen. Dies gilt entsprechend umso mehr, je stärker Ökosysteme gestresst sind und etwa klimawandelbedingten Kipppunkten entgegengetrieben werden.

Der grundlegende Auftrag für ein effektives Ökosystemmanagement muss sein, Ökosystemen zu erlauben, durch das Wachstum von Biomasse, Information und Netzwerk zu reifen und die Arbeitsfähigkeit bestmöglich zu bewahren bzw. zu fördern. Erzeugung und Speicherung von Biomasse und biogener freier Energie (Exergie) im Ökosystem – einschließlich Totholz, Humus oder organischen Molekülen im Mineralboden – sind die physikalische Grundlage aller potenziellen natürlichen ökologischen Prozesse im Ökosystem. Diesen muss sämtliche Aufmerksamkeit gelten. Gekoppelt an die Entwicklung der biophysikalischen Leistungsfähigkeit ist auch eine Zunahme der ökohydrologischen Kapazität der Waldökosysteme – also der Fähigkeit, Wasser aufzunehmen, zurückzuhalten und zu speichern sowie Schwankungen auszugleichen. Grundlegend sind – nicht allein in diesem Zusammenhang – alte Böden und ihre (Rhizo)mikrobiome (Fichtner et al. 2014; Mausolf et al. 2018; Thomashaw et al. 2019). Die Bewahrung des von Ökosystemen gespeicherten und mobilisierten „Grünen Wassers“ sowie alle Aspekte der Ökohydrologie (Ellison et al. 2017; Sheil 2018; te Wierik et al. 2021) und die mikroklimatische Regulation (Blumröder et al. 2021) verdienen bei der Bewirtschaftung höchste Priorität.

Zu den grundlegenden ökologischen Schlüsselattributen „Information“ und „Netzwerk“ (Schick et al. 2019) gehören in Wäldern v. a. auch die Nichtbaumorganismen, allen voran die Mikroorganismen und Pilze. Die sich mehrenden Befunde zur Relevanz der Holobiose in Ökosystemen – also der Integration von Überorganismen zwischen Art- und Ökosystemebene – sollten dringend beachtet werden (Baedke et al. 2020). Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass sich die funktionale Redundanz positiv auf die Stabilität von Ökosystemen und deren Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen auswirken kann (Biggs et al. 2020). Ebenso scheint auch die Komplexität ökosystemarer Netzwerke die Fähigkeit zu erhöhen, externen Störungen zu widerstehen (z. B. in Pflanzen-Bestäuber-Gemeinschaften; Huang et al. 2021).

Die Vulnerabilität von Monokulturen ist gut bekannt und wird aktuell in Deutschland durch das „Forststerben“ belegt. Auch das Design von „neuen Ökosystemen“, „durchaus auch entgegen der natürlichen Waldentwicklung“ mit aus verschiedenen Regionen stammenden Arten (Müller 2019), könnte auf einem Missverstehen von Ökosystemfunktionalität beruhen. Nicht (allein) „die Mischung macht's“ (vgl. LWF 2017), sondern auf die Kohärenz kommt es an. Diese entsteht maßgeblich durch Selbstorganisation in einem dynamisch reifenden System und benötigt eine angemessene Zeit. Anstatt in Zeiten eines sich beschleunigenden Umweltwandels immerzu neue Komponenten in gestresste Ökosysteme einzuführen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit unerwartete Wirkungen entfalten oder sich gar nicht integrieren lassen, sollten Wälder unterstützt werden, v. a. die für thermodynamische und hydrische Effizienz erforderlichen Strukturen zu bewahren und zu entwickeln.

Der beschleunigte anthropogene Klimawandel selbst bedeutet in den Ökosystemen u. a. einen zusätzlichen Energie-Input – in Form von Strahlungsenergie und Wärme. Also hängen die zentralen Facetten der Klimawandelanpassung mit Energiedissipation, Verhinderung der Austrocknung, Kühlung und Wasserrückhaltung zusammen. Je stärker in den Energiehaushalt von Waldökosystemen eingegriffen wird, desto mehr gehen Funktionalität und Selbstregulationsfähigkeit verloren – desto mehr muss vom Bewirtschafter externe Energie eingesetzt werden, um sich anwachsender Dysfunktion entgegenzustemmen.

Der Grundansatz einer ökosystembasierten Waldbewirtschaftung ist derjenige eines bewahrend-vorsorgenden, systemischen und adaptiven Managements (vgl. Bode 2019). Dabei geht es um die Kombination aus der bestmöglichen Erhaltung funktionstragender Strukturen und Mechanismen, dem Aufbau von „Rücklagen“ in Form von freier Energie und Wasserspeichern sowie der vorsichtigen Erprobung von Managementstrategien. Die bestmögliche Dokumentation von Interventionen und die lernende Beurteilung ihrer Wirkungen sind eine weitere Grundlage des adaptiven Handelns. Besonders bedeutsam ist die Bereitschaft, überkommene Zielsysteme und Praktiken fortwährend auf den Prüfstand zu stellen. Langfristige und starre Ziele, die auf konkrete Zustände abheben, sind unangemessen. Ein szenarienbasiertes Risikomanagement ist inhärenter Bestandteil eines adaptiven Ökosystemmanagements (Ibisch et al. 2009; Ibisch, Hobson 2014; Schick et al. 2017).

Von zentraler Bedeutung sind der gebührende Respekt vor meist unzureichend verstandenen systemischen Zusammenhängen und das Tolerieren einer ergebnisoffenen Entwicklung (Ibisch 2013). Die Idee der Nichtsteuerbarkeit von Nichtgleichgewichtswaldökosystemen im Klimawandel ist nicht romantisch. Sie bedeutet auch keinesfalls eine Kapitulation der Wissenschaft. Die Aufgabe von Waldwissenschaften ist allerdings nicht, ein auf Intervention und Manipulation basierendes präskriptives Management zu rechtfertigen. Vielmehr sollten sie sicherstellen, dass sich die Behandlung von Waldökosystemen am vorhandenen komplizierten und komplexen Wissen zu diesen Systemen orientiert. Umfassende Wissensbereiche und plausible, durch Evidenz gestützte Theorien auszublenden, wäre verantwortungslos.

Ein ökosystembasierter Ansatz ist kein Garant dafür, dass die Wälder der sich entfaltenden Klimakrise und den vielen anderen menschgemachten Gefährdungen standhalten können. Aber wenn nur halbwegs konsequent dafür Sorge getragen würde, dass Totholz, Böden und Wasserrückhaltefähigkeit der Wälder geschützt werden, Kalamitätsflächen nicht kahlgeschlagen werden und Wälder die Chance bekommen, ihre immer noch beobachtbaren (Regenerations)funktionen zu entfalten, könnte zumindest etwas Zeit gewonnen werden. Zeit, die dringend zum Stoppen der Klimakrise benötigt wird. Sollte sie sich in diesem Jahrhundert weiterhin ungebremst entfalten, dann wird die Idee der Waldbewirtschaftung zu einer romantischen Illusion, während sich das thermodynamisch zwingende Geschehen entfalten und mit Überraschungen aufwarten wird.

5 Literatur

↑   Ammer C. (2017): Unraveling the importance of inter- and intraspecific competition for the adaptation of forests to climate change. In: Canovas F.M., Lüttge U., Matyssek R. (Hrsg.): Progress in Botany. Bd. 78. Springer. Berlin: 345 – 367.

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↑   Archer D., Rahmstorf S. (2010): The climate crisis: An introductory guide to climate change. Cambridge University Press. Cambridge: 260 S.

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↑   Baier T., Weiss M. (2020): „Es ist nicht der Wald, der stirbt, es sind die Bäume“. Interview mit Jürgen Bauhus und Pierre Ibisch. Süddeutsche Zeitung, 2./3./4.10.2020, Nr. 228: 36 – 37.

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↑   BMEL/Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (2019): Unser Wald. Natur aus Försterhand. BMEL. Bonn: 111 S.

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