Using Locally Developed Allometric Equations Improves Biomass Estimation in Managed Forests
Diese Studie zeigt auf, dass lokal entwickelte allometrische Gleichungen die Biomasseabschätzung in intensiv bewirtschafteten Kiefernwäldern signifikant verbessern, indem sie die durch Vorverjüngung verursachten Veränderungen der Kronenstruktur präzise erfassen, welche verallgemeinerte nationale Gleichungen nicht berücksichtigen und infolgedessen unterschätzen.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Wälder sind nicht bloß Ansammlungen von Bäumen; sie sind komplexe, lebendige Systeme, in denen jeder Ast und jedes Blatt eine Rolle für die Gesundheit des Planeten spielt. Wissenschaftler verlassen sich auf Messungen der Waldbiomasse – dem Gesamtgewicht aller lebenden Pflanzenmaterialien –, um zu verstehen, wie viel Kohlenstoff die Bäume speichern, wie produktiv ein Wald ist und wie viel Brennstoff zur Verfügung steht, um ein Feuer durch das Kronendach zu tragen. Um diese Zahlen zu ermitteln, ohne jeden einzelnen Baum fällen zu müssen, nutzen Forscher mathematische Formeln, die als allometrische Gleichungen bezeichnet werden. Diese Formeln fungieren wie ein Übersetzer, der leicht messbare Merkmale, wie etwa die Breite eines Baumstamms und seine Gesamthöhe, in eine Schätzung seines Gesamtgewichts umwandelt. Jahrzehntelang haben Wissenschaftler breite, nationale Versionen dieser Formeln verwendet, die gut für Wälder funktionieren, die natürlich gewachsen sind, ohne menschliche Eingriffe. Viele Wälder heute werden jedoch aktiv bewirtschaftet. Förster entnehmen oft junge Bestände durch Durchforstung, indem sie Konkurrenten entfernen, um den verbleibenden Bäumen mehr Raum zum Wachsen zu geben. Dies verändert die Form der Bäume, aber es war unklar, ob die alten, allgemeinen Formeln diese neu geformten Giganten noch immer genau wiegen konnten.
In einer Studie, die in den Ausläufern nahe Whitecourt, Alberta, durchgeführt wurde, untersuchten Forscher, ob diese Standardformeln in bewirtschafteten Wäldern standhalten. Sie konzentrierten sich auf die Gebirgsgieferkiefer (Lodgepole Pine), einen in der Region verbreiteten Baum, der in Beständen wächst, die einer vor kommerziellen Durchforstungen unterzogen wurden. Diese Praxis beinhaltet das Fällen junger, konkurrierender Bäume, bevor sie groß genug sind, um als Bauholz verkauft zu werden, wodurch die verbleibenden Bäume ihre Kronen ausdehnen und schneller wachsen können. Das Team wählte neun verschiedene Standorte aus, an denen diese Durchforstung sieben bis acht Jahre zuvor stattgefunden hatte. An jedem Standort legten sie Parzellen an, die sowohl durchforstete als auch unbewirtschaftete Kontrollflächen umfassten. Um die präzisesten Daten zu erhalten, fällten sie 52 Bäume über diese Parzellen hinweg – 27 aus den unbewirtschafteten Bereichen und 25 aus den durchforsteten. Zurück im Labor trennten sie akribisch jeden Zweig und jedes Blatt und wogen das Laub, die kleinen Zweige und die größeren Äste, um das exakte Gewicht der Biomasse jedes Baumes zu bestimmen.
Mit diesen präzisen Daten in der Hand entwickelten die Forscher einen neuen Satz lokaler Gleichungen, die speziell für diese bewirtschafteten Bestände konzipiert wurden. Im Gegensatz zu den nationalen Formeln, die hauptsächlich auf Stammbreite und Höhe basieren, bezogen die neuen lokalen Modelle den Prozentsatz der mit lebenden Ästen bedeckten Baumfläche mit ein. Dieses Detail erwies sich als entscheidend. Die Studie fand heraus, dass Bäume in den durchforsteten Parzellen signifikant mehr Laub und Astgewicht aufwiesen als unbewirtschaftete Bäume mit derselben Stammbreite. Da die Durchforstung den Wettbewerb um Sonnenlicht reduzierte, hatten diese Bäume mehr ihrer unteren Äste behalten und dichtere Kronen entwickelt. Die lokalen Gleichungen, die dieses zusätzliche Grün berücksichtigten, sagten das Gewicht dieser Bäume mit hoher Genauigkeit voraus.
Als die Forscher die Standard-Nationalformeln auf dieselben Bäume anwandten, waren die Ergebnisse überraschend anders. Für die unbewirtschafteten, dicht gedrängten Bäume funktionierten die nationalen Formeln einwandfrei und stimmten eng mit den lokalen Vorhersagen überein. In den durchforsteten Beständen unterschätzten die nationalen Formeln jedoch konsequent die Menge der Biomasse. Im Durchschnitt berechneten sie etwa 14 Prozent weniger Laub und 7 Prozent weniger Astgewicht, als tatsächlich vorhanden war. Die nationalen Modelle erfassten die durch die Durchforstung verursachten strukturellen Veränderungen nicht. Sie schienen davon auszugehen, dass ein Baum mit einer bestimmten Stammbreite eine kleinere Krone hätte, ohne zu erkennen, dass der bewirtschaftete Baum aus dem Wettbewerb befreit worden war und eine viel größere und vollere Krone entwickelt hatte.
Die Auswirkungen dieser Diskrepanz sind erheblich. Wenn Forstwirte und Klimawissenschaftler die Standardformeln für durchforstete Wälder verwenden, werden sie systematisch unterschätzen, wie viel Kohlenstoff diese Wälder speichern. Darüber hinaus ist diese Unterschätzung aus Sicht der Brandsicherheit gefährlich. Die Brennstofflast in den Kronen ist ein entscheidender Faktor bei der Vorhersage, wie hoch ein Feuer steigen und wie schnell es sich ausbreiten kann. Durch die Unterschätzung des Gewichts von Ästen und Nadeln könnten die nationalen Formeln zu einer Unterschätzung des Brandrisikos in diesen bewirtschafteten Landschaften führen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass breite, nationale Formeln zwar für natürliche, unbewirtschaftete Wälder robust sind, aber nicht ausreichen für die intensiv bewirtschafteten Wälder, die einen großen Teil des Holzangebots ausmachen. Um ein genaues Bild von Biomasse, Kohlenstoff und Brandrisiko in diesen Gebieten zu erhalten, müssen Wissenschaftler lokal entwickelte Gleichungen verwenden, die anerkennen, wie die menschliche Bewirtschaftung die Architektur des Waldes selbst umgestaltet.
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