Gehölze im städtischen Umfeld: Stressfaktoren und Funktionen von Bäumen in der Stadt
Bäume in der Stadt sind Versalzung, verdichteten Böden, der Wärmeinsel und Immissionen ausgesetzt. Gleichzeitig kühlen sie die Luft, reduzieren Staub und Lärm. Lesen Sie eine vollständige Übersicht der Einflüsse von Gehölzen im urbanisierten Umfeld.
Warum stehen Bäume in der Stadt unter dauerhaftem Stress
Gehölze im städtischen Umfeld
Die Lebensumwelt des Menschen wird als die Gesamtheit aller Bestandteile der materiellen Welt definiert, die unmittelbar auf den Menschen einwirken. Diese Definition umfasst sowohl natürliche als auch anthropogen geschaffene Komponenten. Im Zusammenhang mit der untersuchten Problematik werden wir uns im Folgenden mit der Gesamtheit der Einflüsse befassen, durch die Gehölzvegetation ihre Umgebung im urbanisierten Raum beeinflusst. Zunächst muss man sich bewusst machen, dass Pflanzen und insbesondere Bäume die Bedingungen ihrer Umgebung zwar beeinflussen, aber gleichzeitig von dieser Umgebung selbst rückwirkend beeinflusst werden. Die Möglichkeiten, das städtische Umfeld durch die Pflanzung von Gehölzen (vor allem Bäumen) zu gestalten, sind daher oft gerade durch die Überlebensfähigkeit dieser lebenden Komponente an stark extremen Standorten begrenzt.
Als Stressfaktoren bezeichnen wir die Gesamtheit der Einflüsse, die bei Gehölzen bestimmte Arten von Abwehrprozessen auslösen. Gehölze und insbesondere Bäume sind im anthropogen stark veränderten Umfeld ein fremdes Element. Sie treffen hier auf eine Reihe von Stresseinflüssen, auf deren Intensität oder Vorhandensein sie im Laufe ihrer Entwicklung häufig nicht angepasst wurden. Daher ist es notwendig, den Einfluss einzelner Faktoren auf den Verlauf der Lebensprozesse von Gehölzen zu verstehen, um in konkreten Fällen die limitierenden Einflüsse abschätzen zu können. Diese wichtigsten Stresselemente müssen dann bei nachfolgenden Pflegemaßnahmen berücksichtigt werden. Nur so kann eine Effizienzsteigerung der Gehölzpflege erreicht werden, ohne dass dies auf Kosten ihrer Qualität und Funktionalität geht.
Wichtigste Stressfaktoren des städtischen Umfelds
Das Umfeld großer Städte zeichnet sich durch völlig spezifische Verhältnisse aus, die den Zustand und die artliche Zusammensetzung der Vegetation, die diese Bedingungen akzeptieren kann, maßgeblich prägen. Zu den wichtigsten Bedingungen, die für das Wachstum von Gehölzen (und insbesondere Bäumen) bedeutsam sind, gehören: – Wasserverfügbarkeit im Bodenraum (sowohl räumlich als auch zeitlich), – ausreichende Bodenluft (Bodendurchlüftung), – Bodenzusammensetzung und pH-Wert, – Bodenkontamination, – klimatische Verhältnisse, – Luftverschmutzung.
Über die Existenzmöglichkeit eines bestimmten Taxons unter den gegebenen Standortverhältnissen entscheidet vor allem die Intensität der Wirkung einzelner Stressfaktoren und deren gegenseitige Kombination. Die Intensität einiger Faktoren schwankt zeitlich erheblich. In einem solchen Fall ist auch der zeitliche Verlauf des Einflusses in Kombination mit den phänologischen Entwicklungsphasen des Gehölzes von grundlegender Bedeutung.
Einige dieser Faktoren können durch geeignet umgesetzte Pflegemaßnahmen beeinflusst werden, andere haben globale Gültigkeit für das städtische Umfeld und müssen eher bei der Auswahl des geeigneten Kultivars für die gegebenen Verhältnisse berücksichtigt werden. Bei einigen Faktoren kann rückwirkend auch mit ihrer Veränderung infolge des Wachstums und der Funktion der Bäume am Standort gerechnet werden. Dies betrifft jedoch eher Gehölzbestände (insbesondere Parkflächen oder Waldbestände) als solitäre Bäume oder Alleen.
Wasserhaushalt des Bodens und Belüftung der Wurzelzone in der Stadt
Wasserhaushalt des Bodens
Der Wasserkreislauf in der natürlichen Umgebung hat zwei Hauptphasen: 1) Niederschlag, der bis zum Erreichen der Feldkapazität (vollständige Füllung aller verfügbaren Bodenporen mit Wasser) von den oberen Bodenhorizonten gespeichert wird. Nach Überschreiten dieses Wertes fließt das restliche Wasser als Oberflächenabfluss ab. 2) Die allmähliche Verdunstung dieses Wassers zurück in die Atmosphäre – einerseits durch Evaporation (Verdunstung aus dem Boden) und andererseits durch Transpiration (Verdunstung über die Blätter der Pflanzen, überwiegend durch die Spaltöffnungen) sowie die Versickerung der verbleibenden Wassermenge in die unteren Schichten bis hin zum Grundwasserspiegel.
Das im Boden zurückgehaltene Wasser wird nach der Art der Bindung unterteilt in: – Adsorptionswasser, das an Bodenpartikel gebunden ist. Für Pflanzenwurzeln ist es nicht zugänglich. – Kapillarwasser. Dieses ist in Poren mit einer Größe von etwa 0,2–10 mm für Pflanzenwurzeln zugänglich und bildet deren wichtigste Feuchtigkeitsquelle. – frei gebundenes Wasser, das sich in groben (nichtkapillaren) Poren mit einer Größe über 10 mm befindet und frei in Richtung der Schwerkraft versickert.
In unterschiedlicher Höhe über dem Grundwasserspiegel steigt darüber hinaus das kapillar aufsteigende Wasser auf, das als Teil des Grundwasserspiegels verstanden werden kann.
Die Menge des für Pflanzenwurzeln im Boden zugänglichen Wassers wird daher durch die Bodeneigenschaften bestimmt, von denen die Körnung und die Bodenstruktur am wichtigsten sind. Während Pflanzen aus sandigem Boden nahezu das gesamte Wasser entnehmen können (fest gebunden sind nur ca. 2–4 Vol.-%), behält toniger Boden unter gleichen Bedingungen rund 30 Volumenprozent Wasser, das für die Pflanze nicht mehr zugänglich ist (Čermák & al., 1986).
Durch die Bodenverdichtung infolge von Erschütterungen und dem Betrieb von Fahrzeugen sowie Fußgängern kommt es zu einer wesentlichen Verringerung des Bodenporenvolumens. Bei Niederschlägen fließt so der überwiegende Teil des Wassers in die Kanalisation ab – auf verdichtetem Bodenuntergrund versickern nur etwa 5 % der Niederschläge, auf befestigten Oberflächen (Asphalt, auf Betonbett verlegtes Pflaster) entweichen nahezu 95 % des gesamten Wassers. Die Menge an Niederschlagswasser, die der Boden aufnehmen kann, ist damit stark reduziert.
Durch die Verringerung der Bodenporosität und die Überdeckung der Bodenoberfläche mit undurchlässigen Materialien (Asphalt, Beton, Pflaster) kommt es auch zu einer wesentlichen Verringerung des Gasaustauschs zwischen Boden und Atmosphäre. Die Bodenhorizonte reichern sich dann infolge der Wurzelatmung mit CO₂ an, das in erhöhter Konzentration für Wurzelzellen toxisch ist. Es ist zu bedenken, dass wenn die Feinwurzeln nicht respirieren können, auch die Wasseraufnahme nicht möglich ist. Diese erfolgt „aktiv“ – also unter Verbrauch von Energie, die die Wurzelzellen durch Atmung gewinnen. Mykorrhizapilze sind ebenfalls in hohem Maße auf eine gute Belüftung der Bodenhorizonte angewiesen; im gegenteiligen Fall sterben sie ab.
Sehr interessant wäre die Feststellung, wie viele Bäume in Straßenalleen der Städte ihren Standort allein dank Leckagen aus Trinkwasserleitungen überleben. In der Stadt Brünn beispielsweise betrugen die jährlichen Wasserverluste bei der Leitungsführung im Jahr 1999 ca. 16 %, was 5 Millionen m³ entspricht. Laut Angaben der BVK, a. s. handelt es sich dabei um einen unterdurchschnittlichen Wert. (Tomášová & al., 2000).
Boden-pH und Zusammensetzung städtischer Böden: Warum Beton und Schutt schaden
Bodenzusammensetzung und pH-Wert
Die meisten Böden in der Stadt haben anthropogenen Ursprung. Sie entstanden also nicht durch natürliche Genese, sondern bestehen größtenteils aus Aufschüttungen, Überresten alter abgerissener Häuser u. Ä. Negativ wirkt sich auch das Fehlen einer sich natürlich zersetzenden Humusschicht aus. Der Nährstoffmangel im Boden wird zusätzlich durch Wassermangel verstärkt, der Störungen im Nährstofftransport verursacht. Die typischen Symptome eines Mineralstoffmangels werden jedoch häufig durch Symptome weiterer Stressfaktoren überlagert.
Dieser Bodentyp zeichnet sich durch einen Mangel an mineralischen Nährstoffen und eine erhöhte (alkalische) pH-Reaktion aus. Diese wird durch die Verwendung von Baumaterialien mit hohem Ca-Gehalt (Bauschutt u. Ä.) sowie durch die Kalziumzufuhr über die Staubsedimentation (die u. a. aus dem Abrieb von Gebäudeverputz stammt) verursacht. Einen Einfluss auf die Erhöhung des pH-Werts hat auch der Einsatz von Kochsalz (NaCl) zum Auflösen von Schnee im Rahmen des Winterdienstes auf Verkehrswegen. Diese pH-Erhöhung wirkt sich negativ sowohl auf das Vorhandensein und die Ausgewogenheit der Nährstoffe im Bodenraum als auch auf die Entwicklung von Mykorrhizapilzen und damit auf die allgemeine Vitalität der Gehölze aus.
Als geeignetste Methode zur Beschreibung der Reaktion einer Lösung hat sich die Konzentration der Wasserstoffionen erwiesen. Reines Wasser hat eine neutrale Reaktion. In 1 Liter dieses Wassers befinden sich bei einer Temperatur von 22 °C 10–7 g dissoziierte Wasserstoff- (H⁺) und ebenso viele Hydroxyl- (OH⁻) Ionen. Dieser Wert wird zur Beseitigung negativer Exponenten mit dem negativen dekadischen Logarithmus bezeichnet – dem Symbol pH (potentia hydrogenii).
Der pH-Wert ist also definiert als der negative dekadische Logarithmus der Konzentration der Wasserstoffionen H⁺ in der Bodenlösung. Als neutrale Reaktion gilt pH 7. Lösungen mit einem höheren pH-Wert sind basisch (alkalisch), Lösungen mit einem niedrigeren pH-Wert sind sauer.
Beim Vergleich von pH-Werten darf nicht vergessen werden, dass der pH-Wert ein negativer Logarithmus ist. Das bedeutet, dass der Wert von einer ganzen Zahl zur nächsten um das Zehnfache steigt oder fällt. Beispielsweise bedeutet pH = 6 im Vergleich zu pH = 3 eine tausendmal geringere Konzentration an Wasserstoffionen. Zwischen pH = 7 und pH = 6,7 ist daher der absolute Unterschied in der Konzentration geringer als zwischen den Werten pH = 4 und pH = 3,7.
Die meisten Böden in humiden Gebieten sind von Natur aus leicht sauer bis neutral. Der Boden-pH-Wert verändert sich nicht nur je nach Untergrund, Niederschlagsmenge u. Ä., sondern auch im Laufe des Jahres, hauptsächlich infolge der Auswaschung basischer Bestandteile. pH-Unterschiede bestehen auch in verschiedenen Bodenhorizonten. Daher sollte der pH-Wert über das gesamte Jahr hinweg und zumindest in den am dichtesten durchwurzelten Horizonten gemessen werden (Šály, 1978).
Die Bodenreaktion beeinflusst seine Struktur, den Verlauf der Verwitterung und Humifizierung sowie insbesondere die Nährstoffverfügbarkeit und den Ionenaustausch. Sie hat auch einen direkten Einfluss auf die Lebensfähigkeit der Pflanzen. Bei einem pH-Wert unter 3 und über 9 wird das Protoplasma in den Wurzelzellen der meisten Gefäßpflanzen ernsthaft geschädigt. Darüber hinaus verursachen erhöhte Al³⁺-Konzentrationen in stark sauren Böden sowie Borate in alkalischen Böden eine Wurzelvergiftung (Larcher, 1988). Verschiedene Pflanzenarten haben unterschiedliche Toleranzbereiche und unterschiedliche physiologische Anforderungen in Bezug auf die Bodenreaktion.
Bodenkontamination: Streusalz, Gaslecks und Hundeurin
Bodenkontamination
Eine Verschmutzung (Kontamination) des Bodens kann durch mehrere Einflüsse entstehen. Der bedeutendste ist im Hinblick auf die Konzentration der verwendeten Stoffe der winterliche Straßendienst (Versalzung). Lokal können sich jedoch auch weitere Einflüsse sehr deutlich bemerkbar machen, wie z. B. Hundekot, Gasaustritte aus Leitungen im Boden sowie Kraft- und Schmierstoffe von parkenden Fahrzeugen, die Anwesenheit von Schwermetallen (Cu, Cd, Cr, Pb, Ni, Zn usw.), Herbiziden und anderen chemischen Substanzen.
Bodenversalzung
Dabei handelt es sich um einen spezifischen Faktor städtischer Ballungsgebiete und Alleen entlang von Straßen. NaCl (Natriumchlorid – Kochsalz) gelangt als Streumittel beim winterlichen Straßendienst in Kontakt mit der Vegetation.
Im Boden verursacht NaCl: – eine Erhöhung des pH-Wertes, – die Auswaschung von Ca²⁺, K⁺ oder Mg²⁺, – den Zerfall der Bodenstruktur, – eine Erhöhung des osmotischen Wertes der Bodenlösung.
Die Veränderungen beschränken sich in der Regel auf einen Abstand von zwei bis zehn Metern von der Fahrbahn.
In die Pflanzen dringen vor allem Chloridionen ein, und zwar einerseits durch direkten Kontakt über die Assimilationsorgane und andererseits indirekt durch die Aufnahme über die Wurzeln aus dem Boden. Pflanzen unserer klimatischen und Bodenbedingungen sind nicht an einen erhöhten Salzgehalt im Boden angepasst.
Primär äußert sich der Schaden durch: – Schädigungen der Knospen, nicht verholzter Triebe und der Rinde, – Absterben des Kambiums, – Nekrosen und vorzeitigen Blattfall.
Der sekundäre (indirekte) Einfluss umfasst: – Ionenstress (einseitige Anreicherung von Na⁺- und Cl⁻-Ionen im Pflanzengewebe), – osmotischen Stress, der sich in einer verminderten Wasseraufnahme und anschließendem Vertrocknen äußert, – eingeschränkte Aufnahme wichtiger Ionen und Störungen in der Mineralernährung.
Relativ salztolerant sind Pflanzen, die in Symbiose mit Mikroorganismen leben (nitrifizierender Bakterien, Mykorrhiza), sowie tiefwurzelnde Pflanzen mit geringen Nährstoffansprüchen, die alkalische Böden vertragen. Bei der Einwirkung von Streusalz auf Gehölze unterscheiden wir zwischen der Toleranz gegenüber dem Kontakt mit Salz (Besprühen des Stammes mit Schneeschmelze usw.) und der Toleranz gegenüber der Bodenversalzung.
Zur Verringerung der Folgen von Streusalz auf Gehölze können folgende Maßnahmen in Betracht gezogen werden: – Reduzierung der Salzmengen, – Ersatz von NaCl durch weniger schädliche Auftausalze, – Verhinderung der direkten Versalzung des Standorts (mechanische Barrieren, Anhebung des Standorts über das Geländeniveau), – geeignete Düngung (Bedarf an Ca und Absenkung des pH-Wertes – z. B. CaSO₄)
Schäden an Gehölzen durch Versalzung können durch Blattanalyse nachgewiesen werden. Die Entnahme von Bodenproben wird durch die erhebliche Mobilität der Cl- und Na-Ionen im Boden erschwert und muss gegebenenfalls über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden.
Gasaustritt
Beim Transport von Gas durch unterirdisch verlegte Anschlussleitungen kann es aufgrund von Undichtigkeiten in der Leitung zu Gasaustritten kommen. Aufgrund der geringen Luftaustauschraten im Boden sind auch sogenannte Mikroaustritte, die mit herkömmlichen Geräten an der Bodenoberfläche nicht detektiert werden können, für Pflanzen von erheblicher Bedeutung. Bei einem Austritt breitet sich das Gas trichterförmig nach oben durch den Boden aus; dringt es entlang einer Leitung vor (z. B. entlang einer Telefonleitung o. Ä.), kann es einen beträchtlichen Bodenstreifen verseuchen. Methan wird nach der Formel
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
unter Einwirkung von Bodenbakterien oxidiert, wobei CO₂ freigesetzt und O₂ verbraucht wird. Infolge des Sauerstoffmangels im Boden sterben dann die Baumwurzeln ab.
Im Gegensatz zu Schäden durch Streusalz führt eine Gasvergiftung des Bodens zum raschen Absterben der Bäume, in der Regel innerhalb weniger Monate. Sanierungsmaßnahmen sind sehr problematisch, insbesondere bei verdichteten oder tonhaltigen Böden.
Einfluss von Hundekot
Der erhebliche Einfluss einer erhöhten Hundekonzentration – insbesondere auf die Gehölzvegetation – ist dem Fachpublikum gut bekannt. Mit der zunehmenden Zahl der in Städten gehaltenen Hunde und der gleichzeitig abnehmenden Fläche öffentlich zugänglicher Grünanlagen verstärkt sich dieser Einfluss weiter.
Hundeurin enthält im Vergleich zum Urin anderer Tiere mehr Phosphor und Harnstoff, und das C/N-Verhältnis ist niedriger. Je nach Größe produziert ein Hund täglich zwischen 40 und 2000 ml Urin, was bei Versuchen in Berlin bei stark frequentierten Bäumen einer Menge von 10 Litern Urin/Jahr entsprach (Balder, 1998).
Kommt der Urin in Kontakt mit empfindlichen oberirdischen Pflanzenteilen (Blätter, nicht verholzte Triebe usw.), kann es bereits bei einmaliger Kontamination zu deren Schädigung kommen. Die Fähigkeit der Pflanze, diesem Einfluss zu widerstehen, ist artspezifisch und nimmt generell mit dem Alter der Pflanze bzw. des betreffenden Pflanzenteils zu. Bei jungen Bäumen beobachten wir daher das Absterben des Kambiums an der Basis der Stämmchen sowie die Entstehung nekrotischer Streifen oder Risse am Stamm.
Eine mögliche Sanierungsmaßnahme ist die Pflanzung von Dornensträuchern im Wurzelbereich der Bäume sowie gegebenenfalls das Ausbringen von Hackgut. Von entscheidender Bedeutung ist das regelmäßige Bewässern junger Bäume.
Wärmeinsel, trockene Luft und Staubbelastung: klimatische Extreme der Städte
Veränderte klimatische Verhältnisse
Bei der Beobachtung der mikro- und mesoklimatischen Verhältnisse größerer Städte lassen sich deutliche Veränderungen im Vergleich zur offenen Landschaft feststellen. Diese Veränderungen beeinflussen – sei es primär oder sekundär – die Wachstumsbedingungen der Gehölze, denen sie ausgesetzt sind. Besonders bedeutsam ist das synergetische Zusammenwirken dieser Faktoren mit weiteren Stressfaktoren.
Schwankungen der Lufttemperatur
Aufgrund befestigter Oberflächen (Asphaltfahrbahnen, Pflaster, Hauswände, Dächer usw.) weist die Gesamtheit der aktiven Oberflächen einer Stadt andere Wärmeeigenschaften auf als Vegetationsflächen. Künstliche Oberflächen reflektieren nur einen geringen Anteil der Sonnenstrahlung und erhitzen sich infolgedessen stark (die Reflexion der Sonnenstrahlung von der Vegetationsoberfläche, das sogenannte Albedo, beträgt etwa 10–35 %, bei künstlichen Oberflächen nur etwa 4–10 %) (Suchara, 1977). Asphalt beispielsweise absorbiert 75–90 % der Sonnenstrahlung. Eine Asphaltfahrbahn oder ein Blechdach können sich an einem sonnigen Tag auf Temperaturen von etwa 65 °C aufheizen, während die Blattoberfläche lediglich Temperaturen von 25–30 °C erreicht.
Darüber hinaus zeichnet sich dieses Material durch eine höhere Wärmeleitfähigkeit (etwa 20-mal höher) und Wärmekapazität aus. Aus diesem Grund kühlen diese Oberflächen auch in der Nacht wesentlich langsamer ab.
Zur Gesamtsumme der absorbierten Wärmeenergie muss noch die Wärmezufuhr aus industriellen und häuslichen Heizungsanlagen hinzugerechnet werden, die derzeit annähernd der Hälfte des gesamten Wärmeeintrags der Stadt durch Sonnenstrahlung entspricht.
Das Ergebnis dieser Phänomene in Verbindung mit der verminderten Luftströmung in der Stadt (geringere Möglichkeit der Wärmeableitung) ist die Entstehung der sogenannten Wärmeinsel über großen städtischen Agglomerationen. Diese Wärmeinsel reicht bis in eine Höhe von mehreren hundert Metern über die Stadt und ist auch horizontal recht weitläufig. Es wird angegeben, dass der Unterschied der Durchschnittstemperatur zwischen der Stadt und ihrer unmittelbaren Umgebung 0,5–2,5 °C beträgt (Kavka, Šindelářová, 1978). Die Wärmeinsel beeinflusst dabei auch die übrigen meteorologischen Parameter des Stadtklimas (Niederschlagsmenge, Luftströmung usw.).
Das Ergebnis der veränderten Wärmecharakteristik städtischer Standorte (und der damit verbundenen Änderungen des Wasserregimes) ist die Tatsache, dass einheimische Gehölze aus Straßenalleen allmählich verdrängt und durch Gehölze ersetzt werden, die aus Ländern mit wärmerem Klima eingeführt wurden (Südeuropa, Asien usw.). Diese Arten verfügen über bestimmte Mechanismen, mit denen sie in der Lage sind, sich gegen eine übermäßige Steigerung der Wasserabgabe bei hohen Temperaturen und unzureichender Wasserversorgung zu schützen.
Relative Luftfeuchtigkeit
An einem sonnigen Sommertag bewegt sich die relative Luftfeuchtigkeit in der Stadt zwischen 20–30 %. Das ist ein recht niedriger Wert, und seine Erhöhung beispielsweise durch das Besprühen von Straßen hat nur eine sehr kurzfristige Wirkung. Die Stadtluft ist generell etwa 20–30 % trockener als die Luft auf dem Land.
Bei der Transpiration der Blätter kommt es zum Entweichen von Wasserdampf in die Atmosphäre. Je niedriger die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung ist, desto höher sind die Wasserverluste in den Blättern. Die Möglichkeit der Verdunstung ist an die Wasserzufuhr aus dem Wurzelbereich gebunden. Bäume können kurzfristige Schwankungen in der Wasserversorgung relativ effektiv regulieren. Ein langfristiges Defizit führt jedoch zur Reduktion der Lebensprozesse und zum allmählichen Absterben des Individuums.
Zu den wesentlichen Ursachen der weiteren Vertiefung des negativen Einflusses niedriger Luftfeuchtigkeit gehören: – ein reduziertes Wurzelsystem infolge der Bodenverdichtung und der Abdeckung der Bodenoberfläche mit undurchlässigen Materialien (Asphalt usw.), – unzureichende Versickerung von Niederschlagswasser (es versickern nur etwa 5 % des Niederschlagsvolumens, der Rest gelangt in die Kanalisation) infolge der verdichteten und abgedeckten Bodenoberfläche, – stark erhöhte Wasserverluste bei der Transpiration, verursacht durch die Luftbewegung vorbeifahrender Kraftfahrzeuge (sogenannter Kamineffekt).
Staubbelastung der Umgebung
Die Staubbelastung des städtischen Umfelds steigt stark durch den Kraftfahrzeugverkehr und die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Fabriken, lokale Heizungsanlagen). Die Maxima des Auftretens von Staubpartikeln befinden sich entsprechend auf einer Höhe von etwa 2,25 m und 55–60 m über dem Boden. (Suchara, 1977)
Die Sedimentation von Staubpartikeln auf den Blättern von Bäumen hat einen stark negativen Einfluss auf den Verlauf physiologischer Prozesse. Es kommt zur Verstopfung der Spaltöffnungen, das Blatt überhitzt sich (Staub ist dunkel, wodurch das Albedo des Blattes sinkt). Im Staub sind häufig Schwermetalle oder radioaktive Substanzen enthalten, die nach dem Auflösen durch Niederschlagswasser in das Gewebe des Baumes eindringen. Von diesem Einfluss sind besonders Gehölze gefährdet, deren Blätter behaart sind.
Luftverschmutzung und ihr Einfluss auf Bäume: Immissionen, SO₂ und Ozon
Gasförmige Zusammensetzung der Atmosphäre
Ein spezifisches Problem stellt die Luftverschmutzung dar. Es handelt sich um einen Faktor, der flächendeckend in der gesamten Tschechischen Republik wirkt. Neben mechanischen Verunreinigungen (Staub, Flugasche usw.) handelt es sich vor allem um SO₂, das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entsteht, NOₓ, das hauptsächlich aus Abgasen stammt, O₃, das photochemisch in der Atmosphäre unter Einwirkung von Abgasen entsteht, sowie NH₃, Kohlenwasserstoffe und Fluorwasserstoff. Die Wirkung der drei zuletzt genannten Stoffe ist eher lokaler Natur.
Die Aufnahme dieser Stoffe und ihr Einfluss auf den Aufbau der Pflanzen ist grundsätzlich zweifacher Art: – direkt – wenn es zu einer direkten Ätzung der Oberflächengewebe, zur Entstehung von Nekrosen, zur Verringerung der Assimilationseffizienz, zur Überhitzung der Assimilationsorgane, zum Eindringen toxischer Stoffe in die Gewebe, zum Auswaschen von Stoffen aus den Blättern, zur Verstopfung der Blattspaltöffnungen usw. kommt – indirekt – durch ausgeprägte Veränderungen der Bodenstruktur, Beeinflussung des Boden-pH-Wertes, Veränderung der osmotischen Eigenschaften der Bodenlösung, Freisetzung giftiger Salze aus dem Boden (Al-Ionen), Schädigung der Mykorrhiza usw.
Gasförmige Immissionen werden von Pflanzen über die Blätter durch die Spaltöffnungen und in begrenztem Maße durch die Epidermis aufgenommen, feste Immissionen gelangen neben den Blattspaltöffnungen vor allem über die Wurzeln in die Pflanze. Ihre Wirkung hängt nicht nur von der Empfindlichkeit der Art und des Individuums ab, sondern auch von der Art des Stoffes, der Konzentration, der Einwirkungsdauer und der Entwicklungsphase der Pflanze. Ihre Wirkung wird deutlich verstärkt durch: – hohe relative Luftfeuchtigkeit – ungünstige Standortbedingungen – das Zusammenwirken weiterer Schadeinflüsse – eine Pflanze im Stadium des Austreibens oder des dynamischen Wachstums
Umgekehrt ist eine Pflanze im Stadium der physiologischen Ruhe (Nacht, Winter) gegenüber dem Einfluss dieser Stoffe widerstandsfähiger. Je nach Konzentration, Stoffart und Widerstandsfähigkeit der Pflanze kommt es grundsätzlich zu zwei Arten von Schäden.
Akute Schäden entstehen meist auf einem kleinen Gebiet im Falle eines plötzlichen Emissionsaustritts, ungünstiger klimatischer Bedingungen (Inversionswetterlage) usw. Sie zeichnen sich aus durch: – Absterben der Blattgewebe vor allem an den Rändern und der Blattspitze, – Verfärbung der Assimilationsorgane (vor allem der jungen Nadeljahrgänge).
Chronische Schäden sind die Folge einer langfristigen Einwirkung relativ niedriger, im Jahresverlauf schwankender Stoffkonzentrationen. Die Wirkung ist meist großflächig.
Sie äußern sich durch: – Nekrosen, die sich erst im Endstadium des Absterbens zeigen – Wachstumsdepression – vorzeitigen Blatt- und Nadelfall älterer Jahrgänge – Veränderungen in der Kronenarchitektur (Kurztriebe überwiegen auf Kosten von Langtrieben) – Einschränkung der Blüte und Fruktifikation – Reduktion der gesamten Blattfläche
Als indirekt wirkend kann CO₂ bezeichnet werden. Kohlendioxid ist mit etwa 0,03 % an der Zusammensetzung der Atmosphäre beteiligt. In städtischen Gebieten ist dieser Anteil durch Verbrennungsprozesse und den Kraftfahrzeugverkehr erheblich erhöht (bis zum Zehnfachen).
Erdarbeiten, Vandalismus und Motorismus als Bedrohungen für Bäume
Weitere Einflussfaktoren
Immer stärker macht sich der menschliche Einfluss auf die Veränderung der Standortverhältnisse von Gehölzen (insbesondere Bäumen) bemerkbar. Es handelt sich vor allem um die zunehmende Bautätigkeit, deren Folgen Aufschüttungen, Aushebungen und gegebenenfalls Veränderungen des Grundwasserspiegels sind. Nicht zu vernachlässigen ist auch der Einfluss von Vandalismus sowie Verletzungen durch den Betrieb von Kraftfahrzeugen.
Erdarbeiten
Bäume, die all den oben beschriebenen negativen Einflüssen auf ihre ober- und unterirdischen Teile ausgesetzt sind, reagieren empfindlich auf jede zusätzliche Verletzung. Erdarbeiten bringen gleich mehrere stark negative Einflüsse mit sich: – mechanische Verletzungen der Stämme und Wurzelanläufe, – das Abreißen von Wurzeln – überwiegend statisch bedeutsame starke Wurzeln – und das Öffnen eines Eintrittspfades für Wurzelpilze, – Aufschüttungen von Erdreich und Lagerung von Material auf der durchwurzelten Fläche, – Absenkung des Bodenhorizonts mit Freilegung und Beschädigung der obersten Schicht des Wurzelsystems, – einseitige Wurzelreduktionen mit erheblicher Störung des Verhältnisses zwischen ober- und unterirdischer Biomasse.
Der einzige Weg zur Vermeidung dieser Schäden ist eine sorgfältig ausgearbeitete Technologie zum Schutz der Bäume im Rahmen der Projektplanung sowie eine gewissenhafte Bauaufsicht über den Ablauf der Arbeiten.
Der Entstehung mechanischer Verletzungen an Stämmen und Gerüstästen kann durch die Installation eines geeigneten Schutzes vorgebeugt werden. Komplizierter ist die Situation bei Wurzelschäden. Das Herausreißen von Wurzeln erfolgt vor allem bei maschinellen Aushubarbeiten im Kronenbereich des Baumes. In solchen Fällen lässt sich häufig beobachten, dass Wurzeln noch weit hinter der Grabenkante herausgerissen werden, sodass ihr Vorhandensein am ausgeführten Aushub nicht erkennbar ist. Die entstehenden Schäden sind jedoch erheblich und schaffen in den meisten Fällen ein Einfallstor für holzzerstörende Pilze im Bereich des Wurzelsystems. Eine mögliche Gegenmaßnahme ist die konsequente Anwendung der ČSN DIN 18 920.
Ein weiterer Faktor können Bodenaufschüttungen sein, sowohl vorübergehende als auch dauerhafte. Insbesondere langfristige Aufschüttungen sind mit dem bloßen Auge oft schwer zu erkennen; sie lassen sich anhand des Fehlens sichtbarer Wurzelanläufe vermuten. Durch das Gewicht des neu aufgebrachten Erdreichs kommt es zur Verdichtung der ursprünglichen Bodenhorizonte. Darüber hinaus verlängert sich die Diffusionsstrecke für den Bodensauerstoff. Besonders empfindlich auf diesen Einfluss reagieren Gehölze, die auf Mykorrhize angewiesen sind. Nur bei wenigen Baumarten lässt sich regelmäßig die Entwicklung neuer Adventivwurzeln im Aufschüttungsboden und die Regeneration des Wurzelsystems beobachten (Pappeln, Weiden).
Einer der bedeutendsten Faktoren, die derzeit die Möglichkeit des Bestehens von Bäumen in Straßenalleen unserer Städte einschränken, ist das Vorhandensein unterirdischer Versorgungsleitungen. Diese unterirdischen Leitungen wurden in der Vergangenheit häufig ohne Rücksicht auf bestehende oder mögliche Begrünung angelegt. In der Folge sind wir in einem erheblichen Prozentsatz der Fälle mit der Situation konfrontiert, dass neue Bäume an freien Stellen (insbesondere in Straßenalleen) aus diesem Grund nicht mehr gepflanzt werden können. Ein damit zusammenhängendes Problem ist die Zerstörung von Bäumen bei der Durchführung von Reparaturen und Rekonstruktionen unterirdischer Versorgungsleitungen.
Vandalismus
Vandalismus ist einer der Faktoren, der maßgeblich zum Zustand der Bäume insbesondere in Großstädten und an exponierten Flächen beiträgt. Ein erheblicher positiver Fortschritt in diesem Bereich wurde durch die Standardisierung der Pflanzung herangewachsener Bäume erzielt. Einem gewissen Anteil an Schäden (insbesondere an jüngeren Bäumen) lässt sich jedoch nicht entgehen. Eine qualitativ hochwertige Pflege und die Gestaltung der Umgebung exponierter Bäume können solche Schäden jedoch erheblich reduzieren.
Als weitaus schwerwiegender müssen Schäden betrachtet werden, die durch unsachgemäße Durchführung von Arbeiten an Gehölzen entstehen. Schäden, die beispielsweise durch das Anschlagen der Stammbasis junger Bäume mit einem Fadenmäher oder durch einen unnötig radikalen Verjüngungsschnitt entstehen, übersteigen bei Weitem die durch Vandalismus verursachten Schäden. Neben der Ahndung von Firmen oder Mitarbeitern, die für solche Schäden verantwortlich sind, ist es notwendig, in die gängigen Pflegetechnologien für Bäume auch die Gestaltung der Umgebung zum Zweck ihres Schutzes einzubeziehen.
Einfluss des Kraftfahrzeugverkehrs
Neben der bereits erwähnten Produktion von Immissionen durch die Verbrennung von Kraftstoffen wirkt sich die stetig wachsende Zunahme des Kraftfahrzeugverkehrs noch durch weitere Einflüsse auf das Leben der Bäume aus. Es handelt sich vor allem um: – das Auslaufen von Ölen und Kraftstoffen beim Parken, was zu einer Kontamination des Bodenhorizonts führt, – die Bodenverdichtung in Baumscheiben bei ungeeignetem Parken und der Durchfahrt von Fahrzeugen in unmittelbarer Nähe von Bäumen, – Verletzungen der Stammbasis beim Parken von Fahrzeugen zwischen Bäumen und bei Verkehrsunfällen.
Die Zunahme des Kraftfahrzeugverkehrs verursacht darüber hinaus indirekt den Rückgang von Bäumen in Straßen bei der Erweiterung von Fahrbahnen, umfangreiche Wurzel- und Wurzelanlaufschäden bei der Rekonstruktion von Gehwegen und Straßenkörpern usw.
Es ist nicht möglich, dieses Problem in der Form „entweder Autos oder Bäume“ zu stellen. Es steht jedoch fest, dass (abgesehen von gesetzlichen Regelungen) beispielsweise durch geeignete Schutzvorrichtungen, die an den Stammbasen installiert werden, eine erhebliche Reduzierung des Anteils solcher Schäden erreicht werden könnte.
Wie Bäume die Stadt kühlen und die Luftfeuchtigkeit erhöhen
Beeinflussung der Umwelt durch Vegetation
Das Vorhandensein von Bäumen an einem Standort beeinflusst diesen Standort wiederum. Diese Einflüsse können aus menschlicher Sicht entweder als positiv oder als negativ betrachtet werden. Beide Gruppen von Einflüssen können jedoch mit dem Vorhandensein eines einzigen Baumes verbunden sein, und ein Fachmann muss im Rahmen der Bewertung der Bedeutung des Baumes für den Standort beide Gesichtspunkte so objektiv wie möglich abwägen.
Beeinflussung des Mikroklimas
Durch die Transpiration der Assimilationsorgane der Bäume und teilweise auch durch das Zusammenwirken weiterer Einflüsse kommt es zu einer teilweisen Beeinflussung der mikroklimatischen Eigenschaften des Standorts. Zu den wichtigsten gehören die Beeinflussung der Wärmebilanz und der relativen Luftfeuchtigkeit.
Das Prinzip der Senkung der Lufttemperatur durch die Vegetationsoberfläche beruht: – auf der Reflexion eines Teils der Sonnenstrahlung zurück in die Atmosphäre – auf dem Verbrauch eines Teils der Energie für die Photosynthese (Bruchteil eines Prozents) – auf dem Verbrauch von Energie für Transpiration, Interzeption und Verdunstung von Wasser (z. B. Tau u. ä.) von der Vegetationsoberfläche (bei weitem der größte Anteil) – auf der Schichtung der Vegetationsoberfläche, bei der der Prozess der Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wärmeenergie auf vielen Ebenen und nicht nur an der Bodenoberfläche stattfindet.
Die Vegetation kann die Luftfeuchtigkeit auf verschiedene Weise dauerhaft erhöhen: – durch Evapotranspiration (Verdunstung aus dem Boden und Transpiration der Pflanzen), – durch Verdunstung des auf der Vegetationsoberfläche kondensierten Taus, – durch Verdunstung abgefangener Niederschläge (Interzeption), die von befestigten Freiflächen sofort abfließen.
Eine nachweisbare Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit ist vor allem von geschlossenen, mehrschichtigen Vegetationsbeständen (Parkflächen) mit ausgeglichenem Wasserhaushalt zu erwarten. In diesem Fall werden Unterschiede der Luftfeuchtigkeit zwischen der Vegetationsfläche und der befestigten Umgebung von etwa 10–20 % angegeben. (Suchara, 1977) Dieser Einfluss der Bäume wird jedoch maßgeblich durch den Standorttyp (Wasserverfügbarkeit), die Vitalität und die Baumart sowie durch klimatische Faktoren (Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Luftbewegungen usw.) beeinflusst. Näherungswerte der Verdunstung in Abhängigkeit vom Kronenvolumen sind in Tab. 4 angegeben.
Nicht zu vernachlässigen ist auch der Einfluss der Beschattung durch Baumkronen in Straßen, wodurch die Menge der auf befestigte Oberflächen auftreffenden Sonnenstrahlung reduziert wird. Selbst Bäume mit einer verhältnismäßig lichten Krone (z. B. Pappeln) fangen 60–80 % der Sonnenstrahlung ab. Durch einen dichten Kronenschluss dringen sogar nur 2–3 % der Sonnenstrahlung. Durch die Kronen von Eichen und Ahornbäumen dringen etwa 10 % der Sonnenstrahlung. Dadurch wird die auf die Oberfläche des menschlichen Körpers auftreffende Energiemenge deutlich reduziert – während es sich im Stadtzentrum um ca. 3,769 Joule/cm²/min. handelt, sinkt dieser Wert im Park auf 0,419 Joule/cm²/min. (Kavka & Šindelářová, 1978).
Aus dem Gesagten geht hervor, dass eine zufriedenstellende Beeinflussung der Temperaturmaxima im Hinblick auf Straßenbäume nur von dicht belaubten Exemplaren mit ausreichender Wasserversorgung zu erwarten ist. Eine messbare Senkung der Lufttemperatur können nur Gehölzbestände (Parks) bewirken, wo es infolge der Luftabkühlung auch zu einem Austausch mit der Umgebungsluft in Form des sogenannten Gradientenwindes kommt.
Bäume reduzieren Staub, Lärm und Wind: messbare Vorteile für die Stadt
Staubreduzierung
Bäume erhöhen die Vegetationsoberfläche erheblich – im Vergleich zur Projektion ihrer Krone (infolge der sich überlappenden Blattflächen) etwa um das Zehnfache. Es werden Werte einer achtfach verringerten Staubbelastung in Parks im Vergleich zur umliegenden Bebauung sowie einer vierfach reduzierten Anzahl von Staubpartikeln in Straßen mit Bäumen gegenüber Straßen ohne Bäume angegeben (Suchara, 1977).
Die Vegetation trägt auf verschiedene Weisen zur Regulierung der Staubbelastung bei: – durch Abfangen von Staub an oberirdischen Organen – hierbei handelt es sich hauptsächlich um den Assimilationsapparat. In diesem Zusammenhang kommt es vor allem auf die Blattgröße, die Qualität der Blattoberfläche und die Beweglichkeit der Blattspreiten an. – durch Verringerung der Luftströmungsgeschwindigkeit, Herabsetzung der kinetischen Geschwindigkeit der Partikel und Beschleunigung ihrer Sedimentation. Wesentlich ist dabei die Tatsache, dass Staubpartikel, die sich auf einer befestigten Oberfläche absetzen, beim ersten Windhauch wieder in den Kreislauf gelangen. Daher ist eine Sedimentation nur bei Vegetationsbeständen mit Unterwuchs, z. B. Rasenflächen, sinnvoll.
Im Gegensatz zu künstlichen Oberflächen sind Vegetationsflächen keine Quelle von Staubbelastung. Eine Ausnahme bildet die Pollenbildung, die im Kapitel über die negativen Auswirkungen der Vegetation erwähnt wird.
Die Wirksamkeit von Gehölzen im Hinblick auf die Staubreduzierung hängt ab von: a) der absoluten Blattfläche – je dichter die Krone, desto größer die absolute Blattfläche, b) der Blattneigung – waagerecht liegende Blätter sind wirksamer als schräg oder senkrecht stehende, c) der Beweglichkeit der Blätter – Gehölze mit kurzem Blattstiel sind wirksamer, d) der Luftströmung um und innerhalb der Krone – Gehölze mit kugelförmiger Krone sind wirksamer als Gehölze mit pyramidenförmiger Krone, e) der Feuchtigkeit bzw. Klebrigkeit der Blätter, f) der Beschaffenheit des Sediments – gröbere Partikel haften schlechter als feinere. (nach Kavka & Šindelářová, 1978)
Es sei darauf hingewiesen, dass das Abfangen von Staub sowie die Absorption von Schwermetallen und anderen Schadstoffen für die physiologischen Prozesse der Bäume eine zusätzliche Stressbelastung darstellt. Wenn ein Baum durch das Zusammentreffen anderer Faktoren geschwächt ist (z. B. durch Wassermangel, der zu einer Einschränkung der Transpiration und zur Reduktion des Assimilationsapparats führt), ist er nicht in der Lage, wesentlich zur Reinigung der strömenden Luft beizutragen.
Beeinflussung der Windströmung
Im städtischen Umfeld wird die Windströmungsgeschwindigkeit durch die vorhandene Bebauung erheblich verringert. Die Funktion von „Windschutzstreifen“ wird von der Vegetation nur an einigen exponierten Standorten, insbesondere an den Stadträndern, gefordert. Als sehr effektiv haben sich in diesem Zusammenhang halbdurchlässige, geschlossene Bestandsmäntel (40–50 % Durchlässigkeit) aus windresistenten Gehölzen (mit festem Holz) erwiesen. Laut Messergebnissen wird auf der Luvseite die Windgeschwindigkeit um 30–50 % auf einer Entfernung des 5- bis 10-fachen der Baumhöhe reduziert. Auf der Leeseite sinkt die Windgeschwindigkeit um 40–70 % auf einer Entfernung des 15- bis 20-fachen der Baumhöhe (Kavka & Šindelářová, 1978). In städtischen Parks wird die Windgeschwindigkeit um bis zu 2,5 m/s gegenüber Flächen ohne Grünbewuchs reduziert. Bei der Verwendung der obligaten Populus nigra ‚Italica‘ ist auf ihre Kurzlebigkeit und die stark verminderte Holzfestigkeit bereits nach dem 30. Lebensjahr hinzuweisen.
Neben dem rein mechanischen Einfluss auf Richtung und Stärke der Windströmung ist die Vegetation in der Lage, sogenannte Konvektionsströmungen (Gradientwind) auszulösen. Das Prinzip dieses Phänomens besteht im Abfließen kühlerer Luft – z. B. von Parkflächen – in Bereiche mit höherer Temperatur, etwa in überhitzte Straßen.
Lärmreduzierung
Lärm gilt in Städten als einer der grundlegenden Stressfaktoren. Als größte Lärmquellen gelten Verkehr, Industrie und kommunale Betriebe, wobei bis zu 80 % des Lärms durch den Kraftfahrzeugverkehr verursacht wird (Tomášová & al., 2000). Das menschliche Ohr nimmt akustische Schwingungen in der Luft zwischen den Frequenzen 20 und 20.000 Hz von der Hörschwelle bis zur Schmerzschwelle und Lärmpegeln von 0 bis 130 dB(A) wahr. Der optimale Lärmpegel für den Menschen beträgt 25–40 dB(A) (Suchara, 1993). Das Lautstärkeempfinden steigt dabei schneller als die Schallintensität. Ein Abfall um 10 dB(A) beispielsweise wird vom Menschen als halbierte Lautstärke wahrgenommen.
Vegetation – hauptsächlich Gehölzbestände – kann die Lärmbelastung in Abhängigkeit von der Verteilung der einzelnen Frequenzen (höchste Wirksamkeit bei etwa 4–8.000 Hz), der Ausrichtung der Lärmquelle, der Zusammensetzung der Vegetation usw. reduzieren. Äste verhalten sich wie Oszillatoren und absorbieren Schallenergie durch Resonanz.
Am wirkungsvollsten sind in diesem Sinne geschlossene Vegetationsstreifen mit einer Höhe von 13–20 m und einer Breite von 20–30 m, bei Verkehrswegen 7–10 m, am besten in Kombination mit einem erdaufgeschütteten Lärmschutzwall. Es wird angegeben, dass breitere Streifen dicht belaubter Bäume den Lärm um 10–12 dB reduzieren. Eine deutliche Lärmreduzierung an Autobahnen lässt sich mit einem etwa 33 m breiten Streifen erzielen. Angesichts des hohen Platzbedarfs vegetativer Lärmschutzbarrieren werden daher Barrieren baulicher Art bevorzugt.
Biologisch aktive Substanzen, Sauerstoff und der ästhetische Wert von Bäumen
Freisetzung biologisch aktiver Substanzen
Über die Funktion der Spaltöffnungen geben Pflanzen eine Vielzahl biologisch aktiver Substanzen in ihre Umgebung ab, die sich positiv auf den menschlichen Organismus auswirken.
Aus menschlicher Sicht gehören zu den wichtigsten: – die Ausscheidung reaktiver sauerstoffhaltiger Substanzen. – die Ausscheidung von Substanzen mit bakteriostatischen und repellierenden Wirkungen. In der Waldluft reduzieren diese Gehölze die Menge pathogener Bakterien um 10–20 % im Vergleich zur freien Umgebung. – die Ausscheidung von Substanzen in den Boden. Zu dieser Gruppe von Einflüssen gehört das Phänomen, das als Allelopathie bezeichnet wird. Diese Substanzen wirken inhibitorisch auf andere Organismen bei innerartlicher oder zwischenartlicher Konkurrenz. In den meisten Fällen handelt es sich um die Wirkung von Ethylen, ätherischen Ölen, Phenolverbindungen, Alkaloiden, Glykosiden und Cumarinderivaten. Pflanzen geben diese Substanzen in die Luft ab, scheiden sie durch die Wurzeln aus oder werden sie durch Regen aus den Trieben ausgewaschen. (Larcher, 1988).
In der breiten Öffentlichkeit wird die Fähigkeit von Bäumen – und der Vegetation im Allgemeinen – CO₂ zu binden und Sauerstoff zu produzieren, häufig stark überschätzt. Die Argumentation zugunsten von Bäumen als Sauerstoffproduzenten stützt sich auf Daten, wonach beispielsweise eine hundertjährige Buche bei der Photosynthese in einer Stunde 2350 g Kohlendioxid verbraucht und 1710 g Sauerstoff produziert. (Bernatzky, 1969). Meyer (1982) weist jedoch auf die Tatsache hin, dass: – ein großer Teil der produzierten organischen Masse (Blätter usw.) wieder durch Bakterien, Pilze usw. unter Sauerstoffverbrauch abgebaut wird, – städtische Ballungsräume in der Winterperiode keinen Sauerstoffeintrag aus photosynthetischen Prozessen verzeichnen, während der Verbrauch weiterhin anhält (Verbrennung, Kraftfahrzeugbetrieb usw.).
Er gelangt so zu der Aussage, dass die Funktion städtischer Bäume als Sauerstoffproduzenten für die Bevölkerung nahezu vernachlässigbar ist. Der positive Einfluss zeigt sich eher in der Produktion flüchtiger Substanzen („Waldduft“), die die physiologische Nutzbarkeit des Sauerstoffs für die Atmung von Lebewesen erhöhen.
Ästhetische Funktion
Die Quantifizierung eines so subjektiven Parameters wie der ästhetischen Funktion von Gehölzen ist äußerst schwierig. Dasselbe Individuum kann von einer Person, die seinen gärtnerischen, historischen oder taxonomischen Wert versteht, völlig anders wahrgenommen werden als von einer Person, die lediglich die Nachteile seiner gewöhnlichen physiologischen Funktionen wahrnimmt (Laubfall, Beschattung usw.). Für die Zwecke der arboristischen Praxis ist es jedoch notwendig, den Einfluss des Vorhandenseins von Bäumen im urbanisierten Umfeld vor allem aus der Perspektive ihrer gesamtgesellschaftlichen Wirkung zu verstehen. Diese wird in einer Reihe soziologischer Studien (Bouza, 1989; Cackowski, 1999; Westphal, 2003 usw.) aus vielen Blickwinkeln beschrieben, zu denen vor allem gehören: – Bildung, – Gesundheitsfürsorge für die Bevölkerung, – Kriminalitätsniveau, – Wahrnehmung der Geschichte und Beziehung zum Wohnort.
Von zentraler Bedeutung in diesem Bereich ist die Öffentlichkeitsarbeit. Die Präsentation geplanter Projekte, der Ergebnisse arboristischer Behandlungen und die Erläuterung der Bedeutung von Bäumen an ihrem Standort kann nur nach langfristiger und konzeptioneller Arbeit Früchte tragen. Ein hervorragendes Hilfsmittel bei der Diskussion konkreter Fälle ist die Bewertung des ökologischen Wertes von Gehölzen nach der Methodik der Agentur für Naturschutz und Landschaftspflege der Tschechischen Republik.
Negative Auswirkungen von Bäumen: Gebäudeschäden, allergener Pollen und Sicherheit
Negative Auswirkungen von Bäumen
Bei einer umfassenden Bewertung des Einflusses von Bäumen auf das städtische Umfeld müssen auch negative Einflüsse berücksichtigt werden. Das städtische Umfeld ist für Bäume (wie aus der obigen Aufzählung hervorgeht) zu einem großen Teil eine fremde Umgebung. Dieser Antagonismus ist bis zu einem gewissen Grad wechselseitig. Während Bäume auf der einen Seite in der Lage sind, das städtische Umfeld so zu gestalten, dass es für das Leben der Menschen geeigneter wird, können sie auf der anderen Seite erheblich negative Auswirkungen haben.
Schäden an Bauwerken
Als gravierendste negative Auswirkung von Bäumen sind Schäden an Bauwerken zu nennen, die auf volumeninstabilen Böden gegründet wurden. Über Schäden, die auf diese Weise entstehen, wurde auf dem 4. Symposium der British Geotechnical Society im Jahr 1983 festgestellt, dass sie die durch Erdbeben, Tornados, Hurrikane und Überschwemmungen verursachten Schäden übersteigen (Procházka, 1986).
In den vorangegangenen Kapiteln wurde bereits erwähnt, dass Bäume durch ihre Transpiration täglich bis zu Hunderte Liter Wasser aus dem Boden abziehen können. Wenn sie auf Böden wachsen, bei denen es infolge der Wasserentnahme zu erheblichen Volumenveränderungen kommt, kann es zu Beschädigungen oder sogar zur Zerstörung von Bauwerken kommen, die ohne Berücksichtigung dieser Möglichkeit gegründet wurden. Dies betrifft vor allem tonige Böden (insbesondere Tone der Montmorillonit-Gruppe), die durch ihre Volumenveränderungen beim Quellen und Austrocknen gekennzeichnet sind. In Böhmen sind diese Böden vor allem im Bereich der Kreide-Mergel, der tertiären Tone des Chomutov-Most-Teplice-Beckens und in Mähren im Bereich der neogenen Tone vertreten.
Volumenveränderungen toniger Böden treten natürlich nicht nur unter dem Einfluss der Vegetation auf, sondern auch durch Austrocknung mittels Evaporation, also durch direkte Verdunstung von Wasser von der Bodenoberfläche. Die Vegetation erhöht diese Werte jedoch bis auf das Dreifache. Die Wirkung von Bäumen auf die Austrocknung von Böden wurde noch in einer Tiefe von 8 m durch eine Verringerung der Feuchtigkeit um bis zu 8 Prozent nachgewiesen (Procházka, 1986).
Bauwerke, die auf Standorten gegründet werden, die aus dieser Perspektive risikoreich sind, müssen die gegebene Situation berücksichtigen. Wenn an Bauwerken Schäden dieser Art bereits auftreten, ist nach einer gründlichen Untersuchung (zum Nachweis der tatsächlichen Ursache) zur Entfernung der Bäume in einem Abstand zu schreiten, der der Baumhöhe vom Gebäude entspricht.
Produktion von allergieauslösendem Pollen
Ein problematischer Punkt hinsichtlich der Staubbelastung der Umgebung bleibt die Bildung von allergieauslösendem Pollen, insbesondere durch windbestäubte Pflanzen. Als allergen werden vor allem folgende Arten bezeichnet:
Alnus incana Populus sp. Corylus avellana Betula pendula Salix caprea Philadelphus coronarius Fraxinus excelsior Corylus colurna Sambucus nigra
Die Verwendung von allergen wirkenden Gehölzen einzuschränken ist häufig schwer realisierbar, da das Sortiment an Gehölztaxa für das städtische Umfeld ohnehin stark begrenzt ist. Es ist jedoch möglich, nicht blühende oder wenig blühende Sorten zu verwenden (z. B. Robinia pseudoacacia ‚Bessoniana‘, ‚Rectissima‘, ‚Tortuosa‘, ‚Umbraculifera‘), weibliche Pflanzen zweihäusiger Gehölze (z. B. Acer negundo, ‚Argenteo-marginatum‘, ‚Auratum‘, ‚Variegatum‘) usw.
Die Verwendung weiblicher Pflanzen der Gattung Populus hat nicht allzu große Bedeutung, da die Samenwolle ähnliche Symptome wie Pollenallergien hervorruft. Die allergen wirkenden Effekte sind darauf zurückzuführen, dass zur gleichen Zeit Gräser blühen und ihr Pollen sich reichlich an der Samenwolle der Pappelfrüchte festsetzt. Darüber hinaus haben Allergiker zu dieser Zeit durch den Gräserpollen geschwollene Schleimhäute, und selbst das bloße Kitzeln durch die Samenwolle löst bei ihnen Niesen und Tränen aus.
Eine weitere Möglichkeit, die allergen wirkenden Einflüsse von Gehölzen zu verringern, ist ihr periodischer Rückschnitt. Dieser Eingriff ist jedoch betrieblich aufwendig und vermindert zusätzlich die Funktionsfähigkeit sowie das erreichbare Alter des Einzelbaums (Pejchal, 1992).
Gefährdung der Betriebssicherheit
Ein ausgewachsener Baum stellt eine Konstruktion dar, die mit ihren Abmessungen und dem Gewicht ihrer Teile Bauwerken nahekommt. Auch wenn wir im allgemeinen Ansatz bis zu einem gewissen Grad auf die Selbststabilisierungsfähigkeiten des Baumes vertrauen können, der die in seinen einzelnen Teilen entstehende Belastung wahrnimmt und mit seinem Reaktionswachstum darauf reagiert, muss andererseits festgestellt werden, dass die Erfüllung der Anforderungen an die Betriebssicherheit kein Bestandteil der natürlichen Funktionen des Baumes ist. Der Astfall oder ggf. das Abbrechen eines Kronenteils ist eine völlig normale Strategie des Baumes bei Windüberlastung und ist insbesondere im höheren Alter eine vollkommen übliche Angelegenheit. Die Betriebssicherheit muss daher durch ein regelmäßiges Kontroll- und Pflegemaßnahmenregime während des gesamten Lebens des Baumes gewährleistet werden.
Die Thematik der Bewertung der Betriebssicherheit von Bäumen wird im zweiten Teil dieser Methodik ausführlich behandelt.
Verschmutzung der Umgebung
Bereits bei der Planung der Aufstellung von Bäumen in Stadtstraßen muss die Möglichkeit ihrer negativen Auswirkungen durch Fruchtfall (Corylus sp., Aesculus hippocastanum usw.), Verschmutzung der Fläche unter der Kronenprojektion z. B. durch Honigtau (Tilia sp.) oder durch fleischige Früchte (Morus, Sorbus, Cornus mas usw.) berücksichtigt werden. Diese Einflüsse können entweder durch die Auswahl nicht fruchtender Kultivare (z. B. Aesculus hippocastanum ‚Baumannii‘) oder durch eine geeignete Platzierung dieser Exemplare in Grünstreifen weiter entfernt von Bänken und Fußwegen eliminiert werden.
Erheblichen Widerstand in der Umgebung von Straßenbaumreihen ruft häufig der herbstliche Laubfall hervor, insbesondere die damit verbundene Verstopfung von Dachrinnen. In diesem Zusammenhang muss betont werden, dass es sich dabei nicht um einen Defekt, sondern um einen natürlichen Bestandteil der physiologischen Prozesse der Bäume handelt. Der Laubfall kann nur durch regelmäßige Kronenreduktion mittels eines der Formschnitte beeinflusst werden, gegebenenfalls durch die Verwendung kleinbroniger Kultivare, die auch im ausgewachsenen Zustand nicht über das Niveau der Dächer der umliegenden Häuser hinauswachsen. Dachrinnen können durch die Installation von Schutzgittern geschützt werden, die die Ablagerung von Laub verhindern.
Fazit: Was ein vitaler Straßenbaum braucht und warum es sich lohnt
Nach Abwägung der oben genannten Faktoren, die auf Bäume einwirken, sowie der Möglichkeiten, diese rückwirkend zu beeinflussen oder gegebenenfalls zu eliminieren, kommen wir hinsichtlich der Vegetation zu folgenden Schlussfolgerungen: – Die städtische Umgebung unterscheidet sich so stark vom natürlichen Lebensraum der Bäume – dem Wald –, dass die bloße Existenz von Bäumen dort für sie eine umfangreiche Quelle von Stressfaktoren darstellt. – Die negativen Bedingungen des städtischen Umfelds (und zwar nicht nur für die Vegetation, sondern auch für den Menschen) kann nur ein vitaler Baum mit gut entwickelter Krone und ausreichender Wasser- und Nährstoffversorgung aus dem Boden zumindest ansatzweise beeinflussen.
Dem sollte unsere Sichtweise auf den Gehölzanteil der Vegetation in unseren Städten, auf seine Pflanzung, Pflege und etwaige Rekonstruktionen angepasst werden.
