Modelling the hydrological impacts of catchment land use change on a valley peatland in the French Massif Central

Tief in den rollenden Granithügeln Zentralfrankreichs liegt eine Landschaft, die wie eine riesige, flache Schüssel in die Erde gehauen aussieht. Dies ist das Dauges-Einzugsgebiet, ein Ort, an dem sich Regen sammelt und im Boden versickert, um ein seltenes und uraltes Feuchtgebiet, ein Moor, zu speisen. Diese Feuchtgebiete sind nicht bloß matschige Erdstellen; sie sind lebende Schwämme aus teilweise zersetztem Pflanzenmaterial, das sich über Jahrtausende hinweg aufgebaut hat. Da sie so viel Kohlenstoff und Wasser speichern, fungieren sie als lebenswichtige Filter für die Umwelt, indem sie Schadstoffe speichern und den Fluss der Flüsse flussabwärts regulieren. Diese Ökosysteme sind jedoch unglaublich empfindlich gegenüber dem Wasser, das sie speist. Wenn der Wasserspiegel auch nur geringfügig sinkt, kann sich das empfindliche Gleichgewicht des Lebens innerhalb des Torfs verschieben, was potenziell dazu führt, dass gespeicherter Kohlenstoff freigesetzt wird und die einzigartigen Pflanzen und Tiere, die dort beheimatet sind, Schaden nehmen. Das Wasser, das diese Feuchtgebiete am Leben erhält, stammt aus zwei Hauptquellen: Regen, der direkt über das Land abfließt, und Wasser, das aus der Tiefe des Untergrunds nach oben sickert. Beide Quellen hängen vollständig davon ab, was auf den Hügeln, die das Feuchtgebiet umgeben, wächst.

Seit über einem Jahrhundert haben sich die Hügel um Dauges verändert. Landwirte verließen das Land, und Wälder wuchsen zurück, aber nicht immer die gleiche Art von Wald. In vielen Gebieten wurden heimische Laubbäume wie Buche und Eiche durch schnell wachsende Nadelholzplantagen wie Douglasien und Kiefern ersetzt. Obwohl Bäume im Allgemeinen gut für die Umwelt sind, vermuten Wissenschaftler schon lange, dass verschiedene Baumarten Wasser in sehr unterschiedlichen Raten aufnehmen. Um genau zu verstehen, wie diese Veränderungen im Wald das darunter liegende Feuchtgebiet beeinflussen, erstellte ein Forscherteam eine detaillierte digitale Karte des gesamten Gebiets. Sie raten nicht einfach; sie nutzten ein hochentwickeltes Computermodell, das simuliert, wie Wasser durch Boden, Gestein und Vegetation fließt. Sie speisten dieses Modell mit jahrelangen realen Wetterdaten und Messungen der Wasserstände aus Brunnen im Feuchtgebiet. Nachdem das Modell bewiesen hatte, dass es mit der realen Welt übereinstimmt, führten sie eine Reihe von Experimenten durch. Sie baten den Computer sich vorzustellen, was passieren würde, wenn die aktuelle Mischung aus Bäumen und Gras vollständig durch eines von drei verschiedenen Szenarien ersetzt würde: einen Nadelwald, einen Laubwald oder offenes Grasland und Heideland.

Die Ergebnisse dieser Simulationen zeigen einen drastischen Unterschied darin, wie diese Landschaften mit Wasser umgehen. Als die Forscher die bestehende Vegetation durch Nadelholzplantagen ersetzten, begann das Feuchtgebiet auszutrocknen. Das Modell zeigte, dass diese immergrünen Bäume mit ihren dichten Nadeln eine enorme Menge Regen auf ihren Zweigen auffangen, noch bevor er jemals den Boden erreicht. Dieses abgefangene Wasser verdunstet zurück in die Luft, was bedeutet, dass weniger Wasser den Boden erreicht. Folglich sank die Menge des Wassers, das über das Land in das Feuchtgebiet floss, um die Hälfte, und das Grundwasser, das von unten nach oben sickerte, nahm um vierzehn Prozent ab. Die Auswirkungen auf die Flüsse, die das Gebiet speisen, waren noch dramatischer. Der durchschnittliche Wasserfluss in den Bächen fiel um fast die Hälfte, und während der trockensten Zeiten des Jahres konnte der Fluss um bis zu zweiundachtzig Prozent sinken. Besonders besorgniserregend war der Effekt auf den Grundwasserspiegel innerhalb des Torfs selbst. In den Simulationen sank der Wasserspiegel im Feuchtgebiet in einigen Gebieten um bis zu einen Meter, insbesondere in den Randbereichen des Moores und während der heißen, trockenen Sommermonate. Dies deutet darauf hin, dass die Anpflanzung dieser spezifischen Baumarten ein nasses, gesättigtes Moor in eine viel trockenere Umgebung verwandeln könnte, was potenziell die Pflanzen bedroht, die auf konstante Feuchtigkeit angewiesen sind.

Im Gegensatz dazu zeichneten die anderen Szenarien ein ganz anderes Bild. Als die Forscher sich vorstellten, die Hügel seien mit Grasland oder Heideland bedeckt, erhielt das Feuchtgebiet mehr Wasser. Diese offenen Lebensräume ließen mehr Regen den Boden erreichen, was den Wasserzufluss in das Feuchtgebiet um fast dreißig Prozent erhöhte. Die Wasserstände im Torf stiegen leicht an, wodurch der Boden, besonders während der Sommerdürren, länger feucht blieb. Die Studie untersuchte auch, was passieren würde, wenn die Hügel mit Laubbäumen bedeckt wären, ähnlich dem, was derzeit existiert. Die Ergebnisse lagen sehr nah an der aktuellen Situation, was darauf hindeutet, dass die heimischen Laubwälder eine stabile Wahl sind, die das Wasserhaushalt nicht drastisch verändert. Die Forscher fanden heraus, dass die Veränderungen nicht gleichmäßig über die Landschaft verteilt waren; die Ränder des Feuchtgebiets waren am anfälligsten für das Austrocknen, wenn Nadelhölzer eingeführt wurden, während das Zentrum relativ stabil blieb. Dies liegt daran, dass das Wasser, das die Ränder feucht hält, aus den umliegenden Hügeln kommt, und wenn die Zufuhr durch durstige Bäume unterbrochen wird, leiden die Randbereiche zuerst.

Die Auswirkungen dieser Erkenntnisse reichen weit über dieses einzelne Tal in Frankreich hinaus. Das Dauges-Einzugsgebiet ist nur ein Beispiel für viele Hochland-Feuchtgebiete in der Region, die auf das Wasser angewiesen sind, das aus ihren umliegenden Hügeln kommt. Die Studie legt nahe, dass politische Maßnahmen zum Schutz dieser Feuchtgebiete über deren Grenzen hinausgehen müssen. Das Pflanzen von Bäumen auf den Hügeln über einem geschützten Moor mag als gute Idee zur Kohlenstoffspeicherung erscheinen, aber wenn diese Bäume die falsche Art sind, könnten sie genau das Feuchtgebiet austrocknen, das sie eigentlich schützen sollen. Die Forscher betonen, dass das Computermodell zwar ein klares Bild der hydrologischen Veränderungen liefert, die realen Folgen jedoch noch komplexer sein könnten, wenn sie mit einem wärmeren Klima kombiniert werden. Die Simulationen zeigen, dass die Kombination aus Nadelholzplantagen und trockeneren Sommern zu schweren Wassermangel sowohl für das Feuchtgebiet als auch für die Gemeinden flussabwärts, die von diesen Flüssen abhängig sind, führen könnte. Letztendlich dient die Studie als Erinnerung daran, dass die Natur tief miteinander verbunden ist; was auf dem Hang geschieht, wirkt sich unweigerlich auf den Talboden aus, und der Schutz eines Feuchtgebiets erfordert die Verwaltung der gesamten Landschaft, die es speist.