Drohnenbilder machen "durstige" Bäume erkennbar

Der photochemische Reflexionsindex (PRI) spiegelt Trockenstress wider.
Der photochemische Reflexionsindex (PRI) spiegelt Trockenstress wider.APA/dpa/Marcel Kusch
Drohnen mit Kameras fliegen über das Gebiet und anhand der Bilddaten wird erkannt, wie die Bäume auf Trockenstress reagieren.

Baumstress frühzeitig zu erkennen, ist wichtig, um die zunehmenden Auswirkungen von Trockenheitauf unsere Wälder zu verstehen, sowie Baumarten zu identifizieren, die besser als andere an Trockenheit angepasst sind. Methoden, womit die Baumreaktionen auf umweltbedingten Stress gemessen werden, sind daher von großer Bedeutung.

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Forschende können Baumstressunter anderem über die Analyse von Jahrringen oder über die Photosynthese-Leistung der Nadeln und Blätter erkennen. Mit diesen Messmethoden lässt sich erkennen, ob sich das Baumwachstum über mehrere Jahre oder während eines Hitzesommersverlangsamt hat. Sie sind wertvoll, aber auch sehr zeitaufwendig. Dafür muss nämlich jeder Baum einzeln und detailliert untersucht werden, so dass nur wenige Bäumein einem Wald beurteilt werden können.

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Mit Drohnen schneller zur "Baumdiagnose"

An der Schweizer Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem sich indirekt unter Trockenheit leidende Bäume aus der Luft erkennen lassen. Das Team um die WSL-Forscherin Petra D'Odorico bestückte Drohnenmit multispektralen Kameras, die sie über den Pfynwald im Kanton Wallis fliegen ließen. "Vereinfacht kann man sagen, dass das Sonnenlicht, das von den Baumkronen reflektiert wird, Informationen über den Baumzustand enthält", so D'Odorico. 

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Der PRI zeigt an, wie viel ein Baum in die Photosynthese und somit ins Wachstum investiert, "oder in andere Prozesse, die durch Ressourcenknappheit hervorgerufen werden",so D'Odorico in einer Mitteilung des Forschungsinstituts. An diesem Standort im Wallis, einem der trockensten inneralpinen Alpentäler Europas, werden seit 2003 Kiefern (Pinus sylvestris) unterschiedlichen Bewässerungsregimen ausgesetzt.

"Durchleuchten" der Bäume nach Trockenheitsschäden 

Diese - für das menschliche Auge unsichtbare - Information hilft Fachleuten zu erkennen, ob sich bei noch gesund scheinenden Bäumen eine Beschädigung durch Trockenheit abzeichne, sagte D'Odorico. Ein Vorteil dieser Methode besteht insbesondere darin, dass sich viele Bäume auf einmal durchleuchten lassen. Denn herkömmliche Analysen am Boden, beispielsweise der Jahresringe, Blätter oder Nadeln, verschlingen viel Zeit.

Demnach war der PRI der nicht bewässerten Bäume bis zu zehnmal Mal niedriger (was auf höheren Trockenstress hindeutet) als derjenige der bewässerten Bäume, wie die Forschenden im Fachmagazin "Plant, Cell & Environment" berichten. Die neue Studie kam darüber hinaus zum Schluss, dass die Lebensgeschichte der Bäume und somit die vergangenen Umweltbedingungen einen Einfluss darauf haben, wie sie heute auf Stress reagieren.

Noch nicht operationell im Einsatz

Derzeit werde die drohnengestützte Überwachung noch nicht operationell in der Waldbewirtschaftung eingesetzt, so die WSL. Sie werde aber in Zukunft wertvoll sein, um andere Techniken zu ergänzen und die Reaktion des Waldes auf wärmere und trockenere Bedingungen frühzeitig erfassen zu können.

Extreme Trockenjahre werden zunehmen

Extreme Trockenjahre werden in den nächsten Jahrzehnten voraussichtlich zunehmen und den Gesundheitszustand des Waldes entscheidend belasten. Gerade wenn am wenigsten Wasser verfügbar ist, ist die Lichteinstrahlung oft am stärksten. Die Blätter oder Nadeln kommen dadurch aus dem Gleichgewicht: Sie absorbieren mehr Energie, als sie für die Photosynthese brauchen, weil sie ihre Stomata schließen, um das Austrocknen zu verhindern. Um die überschüssige Energie abzuleiten, kurbeln die Nadeln die Umwandlung von Pigmenten an. Diese Aktivität kann über multispektrale Bildgebung beobachtet werden.

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