4 Wasserleitung

Der Wassertransport wird in den Nadelgehölzen durch die Tracheiden, in den Laubbäumen durch die effektiveren Gefäße (Poren) bewerkstelligt. Letztere sind bei den Laubbäumen entweder zerstreut (z. B. bei Buche, Ahorn, Pappel) oder ringförmig (z. B. bei Eiche, Ulme, Esche) im Jahrring angeordnet. Eine Eichenpore mit 400 µm Durchmesser kann 160.000-mal mehr Wasser als eine Nadelholztracheide mit 20 µm Durchmesser im gleichen Zeitraum transportieren. Nach überwiegend vertretener Lehre funktioniert der Wassertransport der Bäume durch Saugspannungen in den Leitgeweben infolge Verdunstung an den Stomata der Blätter (Kohäsionstheorie). Dabei müssen Baumhöhen bis über 100 Metern überwunden werden können, was nach dieser Theorie nur mit enormen Drücken möglich ist. Kritiker dieser Lehre behaupten, dass schon bei wesentlich geringeren Höhen die Saugspannung zum Abriss des Wasserfadens in den Kapillaren führen müsste. Gesichert gilt allerdings, dass im Frühjahr Zucker in den Speicherzellen mobilisiert werden und durch den aufgebauten osmotischen Druck Wasser aus den Wurzeln nachfließt. Dabei werden im Bodenwasser gelöste Nährsalze (vor allem K, Ca, Mg, Fe) vom Baum aufgenommen. Erst nach Ausdifferenzierung der Blätter werden die in der Krone erzeugten Assimilate über den Bast stammabwärts transportiert und stehen für das Dickenwachstum zur Verfügung. Eine Ausnahme bilden die ringporigen Laubbäume, bei denen die ersten Frühholzporen aus den im Vorjahr gebildeten Reservestoffen bebildet werden.

5 Ökologie im Wald

Dort wo Bäume ausreichend Licht, Wärme und Wasser vorfinden, bilden sie Wälder. Im Jahr 2000 waren 30 % der Festlandmasse der Erde bewaldet. Pro Hektar binden Waldbäume zwischen 60 und 2000 t organisches Material und sind damit die größten Biomassespeicher der Kontinente. Die Gesamtmenge der 2005 weltweit in den Wäldern akkumulierten Holzmasse betrug 422 Gigatonnen. Da etwa die Hälfte der Holzsubstanz aus Kohlenstoff besteht, sind Wälder nach den Ozeanen die größten Kohlenstoffsenken der Biosphäre und damit für die CO2-Bilanz der Atmosphäre bedeutsam.

Die mit der Bestandsbildung von Bäumen einhergehende Konkurrenz um Ressourcen führt zu einer Anpassung des Habitus gegenüber den freistehenden Exemplaren (Solitäre). Natürlicher Astabwurf innerhalb der Schattenkrone sowie Verlagerung der Assimilation in die Lichtkrone sind Optimierungsreaktionen der Bäume, die zu einem hohen, schlanken Wuchs mit kleinen Kronen und oft zu hallenartigen Beständen führen (z.B. Buchen-Altbestände).

Die heutige Ausbreitung und Artenzusammensetzung der Wälder steht stark unter dem Einfluss der wirtschaftlichen Tätigkeit des Menschen. Der Übergang von der Jäger- und Sammlerkultur zum Ackerbau ging in den dicht besiedelten Regionen mit der Zurückdrängung der Wälder einher. Nützlich waren Bäume den Menschen zunächst vorwiegend als Brennholz (Niederwaldwirtschaft). Im Laufe der Entwicklung wurde die Gewinnung von Nutzholz aus Hochwäldern immer wichtiger. Diese Entwicklung hält an. Noch Ende der 1990er Jahre wurden weltweit 46 % des weltweiten Holzeinschlags (3,2 Milliarden m³) als Brennholz genutzt, in den Tropen waren es sogar 86 %. Die extensive Waldvernichtung in Zentraleuropa während des Mittelalters hat in der Neuzeit zur Einführung des Prinzips der nachhaltigen Waldbewirtschaftung geführt, nach dem nur so viel Holz entnommen werden darf, wie nachwächst.

In den Primärwäldern der feuchten Tropen findet sich die größte Artenvielfalt aller Waldtypen. Wichtige tropische Familien sind die Wolfsmilchgewächse (Euphorbiaceae), Brennnesselgewächse (Urticaceae), Seifenbaumgewächse (Sapindaceae), Bombacaceae, Byttneriaceae, Mahagonigewächse (Meliaceae), Hülsenfrüchtler (Fabaceae), Caesalpiniaceae, Verbenaceae, Sterculiaceae, Dipterocarpaceae, und Sapotaceae.

In der subtropischen Zone findet man Bäume unter den immergrünen Myrtengewächsen (Myrtaceae) und Lorbeergewächsen (Lauraceae) sowie Silberbaumgewächsen (Proteaceae), denen sich in der wärmeren gemäßigten Zone andere immergrüne Bäume anschließen, so die immergrünen Eichen, Granatbäume, Orangen- und Zitronenbäume, Ölbäume und Feigenbäume.

Dagegen sind in der gemäßigten Zone die laubwechselnden Bäume vorherrschend. Hier sind Wälder von Eichen, Buchen und Hainbuchen charakteristisch. Zu den in Mitteleuropa heimischen Laubbäumen zählen die Ahorne, Birken, Buchen, Eichen, Erlen, Eschen, Linden, Mehlbeeren, Pappeln, Ulmen und Weiden. Typische Nadelbäume sind die Fichten, Kiefern, Lärchen, Tannen und Eiben. In Mitteleuropa häufig vorkommende Baumarten, die in diesem Gebiet ursprünglich nicht beheimatet sind, sind die Gewöhnliche Robinie, der Walnussbaum und viele Obstbäume. Sie alle sind Neophyten. Eine detaillierte Aufstellung bietet die Liste von Bäumen und Sträuchern in Mitteleuropa.

Und obgleich auch hier bereits Nadelhölzer in zusammenhängenden Waldungen auftreten, werden die Nadelwälder erst in der subarktischen (borealen) Zone vorherrschend, wo die Laubbäume nach und nach verdrängt werden. Artenvielfalt wie auch Wuchshöhe der Bäume nehmen mit zunehmender Annäherung an den Polarkreis ab. Eichen, Linden, Eschen, Ahorne und Buchen finden sich in Schweden nur noch diesseits des 64. Grades nördlicher Breite. Jenseits dieser Breite besteht die Baumvegetation hauptsächlich aus Fichten und Tannen, die in zusammenhängenden Wäldern nordöstlich noch über den 60. Grad hinausreichen, sowie aus Birken, die in zusammenhängenden Beständen sich fast bis zum 71. Grad nördlicher Breite erstrecken, und zum Teil aus Erlen und Weiden.

Auch die Höhe über dem Meeresspiegel hat auf die Ausbreitung und Höhe der Bäume (in Abhängigkeit von der geographischen Breite) einen bedeutenden Einfluss. In den Anden finden sich noch bis 94 m unter der Schneelinie ansehnliche Bäume; bis 2825 m Höhe gedeihen noch Wachspalmen, mehrere Cinchonen und Eskallonien. Unter 30 Grad nördlicher Breite, wo die Schneegrenze bei 4048–4080 m liegt, kommen auf dem Himalaja, nördlich von Indien, noch in 3766 m Höhe Baumgruppen vor, die aus Eichen und Fichten bestehen. Ebenso sind in Mexiko, unter 25–28 Grad nördlicher Breite, die Gebirge bis 3766 m mit Fichten und bis 2825 m hoch mit mexikanischen Eichen bedeckt. In den Alpen des mittleren Europas endet der Holzwuchs bei einer Höhe von 1570 m, im Riesengebirge bei 1193 m und auf dem Brocken bei 1005 m. Eichen und Tannen stehen auf den Pyrenäen noch bis zu einer Höhe von 1883 m; dagegen wächst die Fichte auf dem Sulitelma in Lappland, bei 68 Grad nördlicher Breite, kaum in einer Höhe von 188 m, die Birke kaum in einer von 376 m.