Durch die Kombination von Satellitenbildern mit einer neuartigen genetischen Analyse konnte ein Forschungsteam unter Leitung des Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrums Frankfurt (SBiK-F) entschlüsseln, wie europäische Buchenwälder auf den Klimawandel reagieren. Die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Global Change Biology“ veröffentlichte Studie zeigt, dass der Zeitpunkt des Laubaustriebs im Frühjahr in erster Linie von steigenden Temperaturen abhängt, aber auch, dass Baumpopulationen genetisch an ihre lokale Umgebung angepasst sind. Dieser integrierte Ansatz ermöglicht es erstmals, genau vorherzusagen, welche Buchenpopulationen für zukünftige Klimabedingungen am besten gerüstet sind. 

Ökologisch betrachtet wird der Zeitpunkt des Laubaustriebs im Frühjahr in erster Linie von der Temperatur und der Wasserverfügbarkeit bestimmt. Die Analyse der Forschenden zeigte, dass sich die Vegetationsperiode für Buchen seit den 1970er-Jahren bereits um etwa acht Tage verlängert hat, was fast ausschließlich auf einen früheren Laubaustrieb zurückzuführen ist. Diese Veränderung erfolgte nicht schrittweise, sondern als abrupte Verschiebung Ende der 1980er-Jahre, die mit einem dokumentierten Anstieg der Frühjahrstemperaturen in Europa zusammenfiel.

Entscheidend ist, dass die Studie auch starke Hinweise auf eine lokale genetische Anpassung liefert. „Buchenpopulationen sind nicht alle gleich, sie sind recht genau auf ihren jeweiligen Standort abgestimmt“, erklärt Prof. Dr. Thomas Hickler, Mitautor der Studie vom SBiK-F. „Beispielsweise sind nördliche Populationen genetisch so programmiert, dass sie ihre Blätter früher treiben lassen, als es das Klima allein vermuten lassen würde. Wir vermuten, dass so die kürzere Vegetationsperiode optimal genutzt wird. Dies zeigt, dass es eine vererbbare Grundlage für ihre Phänologie gibt.“ Die Forschenden konnten sogar die für diese Anpassungen verantwortlichen Kandidatengene identifizieren und sie mit der inneren „circadianen Uhr“ der Bäume für den Blattantrieb und mit den Ruhephasen für den Blattabwurf in Verbindung bringen.

Durch die Kombination von Umweltdaten mit den identifizierten genetischen Informationen kann das Team nun prognostizieren, wie verschiedene Buchenpopulationen auf zukünftige Klimaszenarien reagieren werden. „Dieses präzise Vorhersagemodell ist ein Meilenstein für die Waldbewirtschaftung und den Naturschutz“, fügt Pfenninger hinzu. „Unsere Studie macht deutlich: Die Europäische Buche kann sich gut an veränderte Bedingungen anpassen, wenn bei der Waldbewirtschaftung die genetische Vielfalt erhalten und eine natürliche Selektion ermöglicht wird.“

Publikation: Markus Pfenninger, Liam Langan, Barbara Feldmeyer, et al. (2025): Predicting forest tree leaf phenology under climate change using satellite monitoring and population-based genomic trait association. Global Change Biology https://doi.org/10.1111/gcb.70484