Drohnenbilder zeigen, wie Bäume auf Trockenheit reagieren

Wer im Frühling einen Baum mit gelben statt grünen Blättern sieht, dem ist klar: Diesem Baum geht es nicht gut. Ein möglicher Grund dafür ist zu wenig Wasser, was zu sogenanntem Trockenstress führt. Schäden, die mit blossem Auge erkennbar sind, sind aber bereits gravierend – meist sind sie schon unumkehrbar und der Baum droht, abzusterben. Darum ist es wichtig, Stress bei Bäumen frühzeitig zu erkennen. Solch eine neue Methode zur Frühwarnung hat ein Forschungsteam der WSL, der eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, in einer Langzeitstudie nun getestet. Und zwar mithilfe von speziellen Kameras, die sie an Drohnen befestigten. Damit konnten sie Trockenstress und die Reaktion der Bäume darauf breitflächig erkennen, wie die im Fachmagazin Plant, Cell & Environment veröffentlichten Resultate zeigen.

Für ihre Studie wählten die Forschenden den Pfynwald im Kanton Wallis. Über einen Hektar Fläche dieses Waldes unterteilten sie in mehrere verschiedene Gebiete, die sie unterschiedlich bewässerten. Die ersten bewässerten sie von 2003 bis 2019 ganz, die zweiten gar nicht und die dritten nur von 2003 bis Ende 2013, danach nicht mehr. In den Jahren 2019 und 2020 fanden dann im Frühling, im Sommer und im Herbst die Untersuchungen statt. Dazu verwendeten die Forschenden einerseits herkömmliche Methoden, um den Gesundheitszustand eines Baumes zu bestimmen. So massen sie zum Beispiel Jahrringe und wie viel Photosynthese betrieben wird. Daran lässt sich erkennen, wenn sich in einer gewissen Zeitspanne das Baumwachstum verlangsamt hat – was zum Beispiel bei Trockenheit passiert.

Zusätzlich zu diesen altbekannten Verfahren flogen die Forschenden die Waldgebiete aber auch mit speziellen Drohnen ab. Die Idee hinter dieser neuen Methode ist: Wenn es einem Baum an Wasser mangelt, kann er weniger CO₂ aufnehmen und muss darum seine Photosynthese drosseln. Gerade in Trockenperioden fällt aber viel Sonnenlicht ein und wird von den Blättern oder Nadeln aufgenommen. Da es aber eben nicht durch Photosynthese aufgebraucht werden kann, sammelt sich überschüssige Energie an. Diesen Überschuss muss der Baum wieder loswerden. Das macht er, indem er verstärkt Farbstoffe in einen bestimmten anderen Farbstoff umwandelt. Genau diesen Umwandlungsprozess kann man nun mit sogenannten Multispektralkameras messen. Denn die verschiedenen Farbstoffe reflektieren Licht in unterschiedlichen Wellenlängen. Und diese Wellenlänge kann die Kamera erkennen. Genauer misst sie den sogenannten PRI, den photochemischen Reflexionsindex der Bäume, der sich je nach Zusammensetzung der Farbstoffe verändert. So zeigen die Bilder der Kamera, die optisch etwas an die Aufnahmen einer Wärmebildkamera erinnern, wenn ein Baum auf Trockenheit reagiert. Der grosse Vorteil dabei: Anders als die herkömmlichen Methoden, die an jedem Baum einzeln angewandt werden müssen – und damit zeitaufwändig sind –, ist die neue Technik breitflächig einsetzbar. Es können also schnell viele Bäume auf einmal untersucht werden.

Und: Die neue Methode aus der Luft kann im Vergleich mit den herkömmlichen Methoden mithalten. Denn sie liefert die gleichen Erkenntnisse über den Zustand der Bäume. So könnten Drohnen in Zukunft wohl häufiger zum Einsatz kommen, um die Gesundheit unserer Wälder zu überwachen. Das ist angesichts der in den nächsten Jahrzehnten zunehmenden Hitzeperioden von grosser Bedeutung – und wird uns helfen, besser auf die grüne Lunge unserer Erde achtzugeben.