Die Boreale Ökozone

1. Verbreitung und allgemeine Charakteristik

Die Boreale Zone hat eine Fläche von 20 Mio. km². Ihr Anteil am Festland der Erde beträgt 13 % , somit ist sie eine der größeren Ökozonen. Sie erstreckt sich gürtelförmig mit einer Breite von mindestens 700 km um die Erde. In Nordamerika erreicht sie bis zu 1500 km, in Eurasien bis zu 2000 km Breite. Die Südgrenze liegt an der Ostseite der Kontinente jeweils bei ca. 50° N, an der Westseite erst bei ca. 60° N. Dort beginnen die feuchten Mittelbreiten oder die Grassteppen der trockenen Mittelbreiten. Grund für die auffällig weiter nördlich gelegene Südgrenze der Borealen Zone an den Westseiten der Kontinente sind jeweils die warmen Meeresströmungen, also der Golfstrom bzw. der Kuro-Schio.

Im Norden wird auf einer ungefähr 100 km breiten Übergangszone der Baumwuchs zunehmend seltener und leitet in die Tundra der Polaren Zone über. Die Grenze liegt in Eurasien, auf der Taimyr-Halbinsel, bei 72° N, in Nordwest-Kanada bei 69° N. Die Boreale Zone liegt als einzige Ökozone nur auf der Nordhemisphäre. Auf der Südhalbkugel ist in den entsprechenden Breiten (Südamerika und Neuseeland) zu wenig Landmasse vorhanden, so dass ihre Klimate zu sehr ozeanisch, also gemäßigt, sind, und somit nicht die boreal typischen Temperaturamplituden von bis zu 100° C im Jahresverlauf möglich sind.

Trotz der bemerkenswerten Größe dieser Zone besteht in den naturräumlichen Bedingungen relative Homogenität, so dass auf eine Unterteilung in Unterzonen verzichtet werden kann.

2. Klima

Der Strahlungs- und Wärmehaushalt zeichnet sich aufgrund der geographischen Breitenlage durch große Unterschiede im Jahresverlauf aus. Mindestens 75% der Sonneneinstrahlung fallen im Sommerhalbjahr an. Während der Vegetationsperiode herrschen an der Nordgrenze Dauertagsbedingungen, an der Südgrenze immerhin noch Tageslängen von 16 Stunden. Im Winter dagegen dauern die Tage nur 0 - 8 Stunden. Die Sonneneinstrahlung ist zwar erheblich weniger intensiv als in niedrigeren Breiten, durch die langen Tage wird jedoch zumindest im Sommer eine vergleichbar hohe Globalstrahlung erreicht. Zwischen Mai und Juli kann sie bis zu 6x 10⁸ kJ pro ha und Monat erreichen, was ähnlich hoch ist wie in südlicheren Klimaten. Die Lufttemperaturen bleiben jedoch geringer, da einerseits die Sonneneinstrahlung auf einen längeren Tag verteilt ist, andererseits auch durch die hohe Albedo der Schneedecke viel reflektiert wird. Schmilzt diese Schneedecke, so wird die eingestrahlte Energie dabei in latente Energie umgewandelt. Im aufgetauten Zustand ist der Boden stark wassergesättigt, erwärmt sich also auch nur langsam. Die eingestrahlte Sonnenenergie ist zwar bedeutend höher als in der polaren Tundra, die Erwärmung in der Baumschicht fällt jedoch geringer aus, da das Kronendach einen Großteil der Strahlung reflektiert oder absorbiert. In dichten Baumbeständen liegt die Temperatur also niedriger als im Freiland. Dort wiederum ist es kälter als in der Zwergstrauch- und Krautschicht, die sich dementsprechend auch weiter in nördlichere, kühlere Breiten ausbreitet und die Baumgrenze deutlich überschreitet.

Das Klima der Borealen Zone wird weitgehend von arktischer Kaltluft bestimmt. Nur im Sommer herrschen meist aufgrund von Luftströmungen des Atlantik bzw. Pazifik mildere Temperaturen. Laut Bryson (1966) fällt die Grenze zwischen arktischer und pazifischer Luft, die Arktikfront, im Hochsommer mit der Nordgrenze und im Winter mit der Südgrenze der Borealen Zone zusammen.

Wichtiger Faktor für das Klima ist die Lage zu den Ozeanen, also der Grad der Kontinentalität bzw. Maritimität. Nach Troll und Pfaffen kann zwischen drei boreal- klimatischen Subzonen unterschieden werden. Die ozeanisch beeinflusste ist jeweils nur ein schmaler Streifen an der Westküste Nordamerikas und Europas. Hier beträgt die durchschnittliche Temperaturjahresamplitude nur 13 bis 19 °C. Die kontinental geprägte Subzone zeichnet sich durch eine Amplitude von bis zu 40 °C aus, die der hochkontinentalen beträgt sogar über 40°C. Je kontinentaler ein Ort liegt, desto kälter sind die Winter und wärmer die Sommer. In Irkutsk beispielsweise, im hochkontinentalen Klimaraum gelegen, beträgt die Vegetationszeit 105 Tage, in Archangelsk im kontinentalen Raum nur 94 Tage. Dagegen liegt das absolute Temperaturminima in Irkutsk bei -50°C, das Jahresmittel bei - 1,3°C; das gemäßigtere Archangelsk hat ein Temperaturminima von -44,8 °C und ein Jahresmittel von 0,4°C.

Abgesehen vom Grad der Kontinentalität ist das Klima natürlich auch von der geographischen Breite abhängig: die Temperatur und Dauer der Sommer steigt nach Süden an. Die Vegetationsperiode, also die Zeit, in der pflanzliches Wachstum möglich ist, wird definiert durch die Anzahl der Monate, deren Mitteltemperatur mindestens 5°C beträgt und deren Niederschlagsmenge in Millimetern gleichzeitig den doppelten Temperaturwert in Grad Celsius überschreitet.

In der Borealen Zone wird die Vegetationszeit allein durch den thermischen Schwellenwert begrenzt. Der Niederschlagsmenge hat in dieser Hinsicht nur wenig Bedeutung, da in mindestens 10 Monaten im Jahr mehr Wasser vorhanden ist als verdunsten kann. Durchschnittlich 4 bis 6 Monate haben die für die Vegetationsperiode erforderliche Monatsmitteltemperatur von mindestens 5°C, 1 bis 4 Monate sogar mindestens 10°C. In hochkontinentalen, also weniger gemäßigten Räumen, hat die Vegetationsperiode nur eine Länge von durchschnittlich 2 bis 3 Monaten, allerdings mit einer Monatsmitteltemperatur von mindestens 10°C.

Die jährliche Niederschlagsmenge beträgt zwischen 250 und 800 mm. Die Schneebedeckung im Winter ist 30 bis 100 cm hoch und bleibt etwa 6 bis 7 Monate liegen. Der größte Teil des Niederschlags fällt jedoch als Regen. Die niedrige Temperatur bewirkt, dass nur selten ein Sättigungsdefizit der Luft auftritt. Nur in Ausnahmefällen übersteigt deshalb die Verdunstung den Niederschlag, doch auch dann ist für die Pflanzen meistens genügend Wasser im Boden verfügbar.

3. Vegetation

Da im gesamten Borealen Klimabereich die Tage mit einer mittleren Temperatur von mindestens 10°C weniger als 120 pro Jahr sind, ist für Laubholzarten das Wachstum oft unmöglich. Große, flächendeckende Nadelwälder herrschen vor. Im allgemeinen ist die Pflanzengesellschaft der Borealen Zone artenarm. Während beispielsweise auf einem Hektar im tropischen Regenwald mehrere hundert Baumarten wachsen können, wird der sich über mehr als die Hälfte der Gesamtfläche von 20 Mio. km² erstreckende Boreale Nadelwald überwiegend von nur 14 Baumarten bestimmt. Oft findet man über tausende von Quadratkilometern nur eine Art. Den größten Anteil der Baumschicht nehmen Fichten, Kiefern, Lärchen und Tannen ein. Ihre Nadeln sind xeromorph, das heißt, dass sie ihre Transpirationsorgane schließen und damit die Wasserabgabe begrenzen können. Bis auf die Lärche sind die Nadelhölzer immergrün, so dass sie den Vorteil haben, schon zu Beginn der Vegetationszeit Photosynthese zu betreiben. Außerdem bewirkt die mindestens zweijährige Verweildauer der Nadeln am Baum einen bedeutend geringeren Mineralstoffbedarf. Die Nährstoffversorgung wird ohnehin durch die stark sauren Böden und den durch Permafrost beschränkten Wurzelraum erschwert. Dies drückt sich in der Wuchsform der Bäume aus: Sie stehen, um Konkurrenz im Wurzelraum zu vermeiden, lichter, wachsen schlanker und niedriger. Ihre Kronenhöhe beträgt nur 15- 20m.

In geringem Maße sind auch Laubhölzer vertreten. Hier handelt es sich vor allem um Birken, Pappeln, Weiden, Erlen, Eschen und einige Zwergstraucharten .

Zudem hat die Boreale Zone nach der polaren/subpolaren Zone den zweitgrößten Anteil an Flechten und Moosen, die den Waldboden bedecken.

Mehr als die Hälfte der Pflanzen sind Hemikryptophyten, sie verlieren also im Winter ihre oberirdischen Pflanzenteile. Im Boden und unmittelbar auf der Oberfläche überdauern, von abgestorbenen Teilen geschützt, Wurzeln und Knospen. Den zweitgrößten Anteil nehmen mit 17 % die Chamaephyten ein. Dies sind Pflanzen, vor allem Zwergsträucher, deren Erneuerungsknospen bis zu 25 cm über dem Erdboden überwintern, geschützt durch die Schneedecke. Weitere Überwinterungsmethoden haben die Kryptophyten (12 % Anteil), deren Triebe und Knospen im Boden überwintern, die Phanerophyten, zu denen vor allem Bäume und Sträucher gehören, deren hölzernen Triebe auch den Winter überleben. Den kleinsten Anteil am Lebensformspektrum haben mit 7 % die Therophyten. Diese Pflanzen sind einjährig und überdauern die kalten Monate nur als Samen im Erdboden.

Während im Norden, an der Grenze zur Tundra, der Wald einen relativ lichten Wuchs aufweist und die Flechten als Bodenbewuchs dominieren, wird er in südliche Richtung hin stetig dichter. Dort herrscht eine Moosschicht als Bodenbedeckung vor.

In der Regel sind die Baumbestände über große Flächen gleichen Alters. Allein Einwirkungen wie Brände, Insektenbefall, Windbrüche oder Überschwemmungen bewirken Neuwuchs. Dieser betrifft dann flächenhaft ganze Teilbestände.

4. Polare Wald- und Baumgrenze

Das Vorkommen der nördlichsten Bäume wird als polare Baumgrenze definiert, die Nordgrenze des geschlossenen Waldes als polare Waldgrenze. Zur polaren Tundra hin wird der Baumbestand stetig lichter. Der 10 bis 300 km breite Grenzbereich zwischen Tundra und Borealem Nadelwald heißt Waldtundra. Meist wird die Waldgrenze von Koniferen eingenommen, nur in den ozeanisch beeinflussten Klimaten von vor allem Skandinavien und Island von Birken.

Entscheidend für die polare Grenze des Baumwuchses ist nicht das Ausmaßder Kälte. Der Kältepol liegt sogar deutlich innerhalb des Waldgebietes. Allein die Dauer und Intensität der sommerlichen Erwärmung, also die Vegetationsperiode, ist entscheidend. Ist die Vegetationsperiode zu kurz, fehlt den Bäumen die Zeit, keimfähige Samen zu entwickeln und die Bildung der Triebe so weit abzuschließen, dass sie dem Frost und der Trockenheit des Winters standhalten.

Die Lärche als winterkahler Nadelbaum nimmt meist die polare Baumgrenze in den kontinentalen Räumen ein. Sie hat durch die fehlenden Nadeln den Vorteil, kaum durch Frosttrocknis gefährdet zu sein.

Während vor ca. 7000 Jahren die Waldgrenze einige hundert Kilometer weiter nördlich lag, ist heute kein eindeutiger Trend feststellbar. Als Indikator für die Klimaerwärmung ist die Waldgrenze ohnehin kaum nutzbar, denn sie reagiert auf solche Änderungen nur langsam und wird außerdem von verschiedenen anderen Faktoren beeinflusst, wie z. B. Feuer oder Schädlingsbefall.

Ein weiterer Faktor für die Vegetationsverbreitung ist, vor allem in der offenen Waldtundra, die unterschiedliche Schneebedeckung als Folge von Hangexpositionen. Windexponierte Hänge bieten keinen Schutz vor Frost und mechanischen Schäden, da der Schnee weggeweht wird. An windabgewandten Hängen sammelt sich der Schnee. Durch die hohe Schneedecke können Pflanzentriebe im Frühling erst Wochen später an die Oberfläche dringen. In beiden Fällen ist demnach Baumwuchs nur erschwert möglich und es gedeihen nur Zwergsträucher, Kräuter und Moose.

5. Frostdynamische Prozesse

Fast alle Bereiche der Borealen Zone unterliegen kontinuierlichem oder zumindest diskontinuierlichem Permafrost. Die Geomorphologie wird also von frostdynamischen Prozessen bestimmt. Häufige Erscheinungen sind frostbedingte Erdaufwölbungen (Palsas, Strangmoore, Erdbulten, Pingos) und Abschmelzhohlformen (besonders Alasse). Palsas sind bis zu 10m hohe und 50m breite, von Torf bedeckte Frosthügelformen. Der Kern ist ständig gefroren. Beim Gefrieren wölbt sich die Oberfläche hoch und das Bodenwasser strömt von unten durch die entstehende Kapillarkraft nach.

Pingos sind größer als Palsas (bis zu 100m hoch und 300 -1200m breit). Ihnen liegt keine organogene Deckschicht auf, so dass der sich aufwölbende Hügel zunehmend strahlungsexponiert wird und schließlich wieder abschmilzt. Folge ist der Zusammenbruch des Pingos und eine schmelzwassergefüllte Hohlform, aus dem sich durch Verlandung erneut ein Pingo bilden kann.

Erdbulten sind die kleinste Form von Auffrierhügeln. Sie werden nur höchstens einen Meter hoch. Sie besitzen keinen Dauerfrostkern sondern sind Folge frostbedingter Druck- und Aufpressungsvorgänge.

Abschmelzhohlformen entstehen dagegen bei Auftauen besonders eisreichen Bodens, da dieser aufgrund des Volumenverlustes absackt. Dies geschieht entweder regelmäßig jahreszeitenbedingt oder durch lokale Einwirkungen, z. B. Brand oder Rodung. Wird nämlich die Baumbedeckung entfernt, so dringt die Sonnenstrahlung bis hinunter zur Erdoberfläche und der Boden erwärmt sich. Die entstehenden Senken füllen sich mit Wasser, was wiederum den Auftauprozess beschleunigt. Wenn diese Wasserflächen verlanden, wirkt die Pflanzendecke wieder mindernd auf den Bodenwärmefluss; es können sich wieder Bodeneiskörper bilden, die die Oberfläche hochwölben.

6. Gewässer

Stehende Gewässer und Sümpfe sind flächenanteilig weit verbreitet. Begünstigend für stehende Gewässer ist das große Feuchtigkeitsangebot (wenig Verdunstung), die weitgehend plane Landoberfläche, der wasserstauende, gefrorene Untergrund sowie die vorstehend beschriebenen periglazialen Hohlformen.

Die Wasserführung der Flüsse ist saisonal abhängig. Abflussspitzen werden im April oder Mai, kurz nach Einsetzen der Schneeschmelze erreicht. Zwar nehmen die Rohhumus- und Torfschichten viel Wasser auf, doch trotzdem treten die anfangs noch gefrorenen Flüsse über ihre Ufer und verbreitern die Flussbetten oder suchen sich neue. Dabei verringert sich die Fließgeschwindigkeit und Wassertiefe. Grobmaterial kann nicht mehr abtransportiert werden und Sand- und Schotterbänke entstehen.

7. Böden

Die Böden der Borealen Zone sind relativ jung, da weite Teile während der pleistozänen Kaltphasen von Inlandeis bedeckt waren. Demnach sind sie höchstens 12 000 Jahre alt. Es dominieren saure Böden. Der PH-Wert liegt meist unter 5,5 in den Oberböden. Die langanhaltende Kälte bewirkt Bodengefrornis, gehemmte Organismentätigkeit und eine niedrige Verdunstungsrate. Besonders in maritim beeinflussten Gebieten herrscht aber eine hohe Niederschlagsrate. Die Böden sind dadurch vor allem im Sommer intensiv durchfeuchtet. Das Wasser staut sich über der gefrorenen Schicht, es herrscht Sauerstoffmangel.

Folge der Klimabedingungen ist ein nur langsamer, meist chemischer Abbau. Zudem haben die Koniferennadeln und die Blätter vieler Zwergsträucher einen hohen Gehalt an Zellulose und Gerbsäuren. Diese sind im Gegensatz zu Zucker, Eiweiß, und Fetten, die die Mikroorganismen für ihren eigenen Stoffwechsel brauchen, nur schwer abbaubar. Aufgrund der geringen Zersetzungsrate liegt den Böden daher eine mächtige Rohhumusschicht auf, unter langanhaltenden Stau- und Grundwassereinwirkungen Torf.

Beide dieser Humusformen sind aufgrund ihrer geringen Mineralisierungsrate nährstoffarm und sauer und liegen dem Mineralboden fast unvermischt auf. Die Horizontabfolge dieses „Auflagehumus“ lautet L, Of , Oh. L besteht aus weitgehend unzersetzter Streu. Im Of- Horizont ist die Streu schon im Zersetzungsprozess begriffen. An den Pflanzenresten haftet teilweise organische Feinsubstanz. Diese Feinsubstanz nimmt von oben nach unten zu. Im Oh-Horizont sind nur noch teilweise Pflanzenstrukturen erkennbar. Er ist schon mehr oder weniger stark durchwurzelt. In der FAO-Bodenklassifikation werden diese drei Horizonte auch als O-Horizont zusammengefasst, bzw., falls Torf, als H-horizont (h von histic (= „nasse“, organische Auflage)).

Der Mineralboden darunter besitzt folglich ebenfalls eine hohe Acidität. Der resultierende typische zonale Boden ist der Podzol. Bis auf wenige, meist reliefbedingte Ausnahmen ist er großflächig verbreitet. Nach Müller- Hohenstein (1979) hängt es in allen Gebieten der borealen Zone nur von der Dauer der Bodengenese ab, bis sich, auf egal welchem Ausgangsgestein, ein Podzol bildet.

Unter Podzolierung versteht man die abwärts gerichtete Umlagerung gelöster organischer Stoffe, oft zusammen mit Aluminium und Eisen. Die Zersetzung erfolgt chemisch, nur selten biotisch, und wenn, dann vor allem durch Pilze, z. B. Mykorrhiza.

Beim Abbau der Streu werden wasserlösliche Huminstoffe gebildet (Fulvosäuren und Fulvate).

Die sauren Bedingungen bewirken die Zerstörung/ Verwitterung der Silikate, auch der Tonminerale, unter Freisetzung von Metallionen (Al und Fe). Diese Sesquioxide verbinden sich mit den Huminstoffen zu metallorganischen Komplexen, sogenannten Chelaten. Die gut wasserlöslichen Chelate werden mit einsickerndem Wasser in tiefere Bodenbereiche verlagert. Unter dem Ah-Horizont ergibt sich somit ein hellgrauer, 20 bis 60 cm mächtiger Bleich- oder Elluvial- Horizont (Ae oder E), der Auswaschungshorizont.

Im Unterboden werden die umgelagerten Stoffe ausgefällt und angereichert. Es entsteht ein 10 bis 30 cm mächtiger Illuvialhorizont (FAO-Bodenklassifikation: spodic B-Horizont). In diesem werden im oberen, braunschwarzen Teil die Huminstoffe eingetragen ([Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Bh), im unteren, rostbraunen Teil die Sesquioxide Al und Fe ([Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]Bs). Bei starker Eisenanreicherung kann sich aus Humusverbindungen und Eisenoxiden im B-Horizont Ortstein bilden.

Der Podzol hat einige für den Pflanzenwuchs ungünstige Eigenschaften: Seine Fruchtbarkeit ist gering, er ist sauer, besitzt eine niedrige Austauschkapazität und Basensättigung und zudem behindert der Ortstein die Wurzelentfaltung (nicht aber die Perkolation, da genügend grobe Poren vorhanden sind).

Eine Kultivierung ist dennoch möglich mit Hilfe von Dünger, der gleichzeitig den PH-Wert anhebt. Zusätzlich müsste man die Ortsteinschicht aufbrechen und gegebenenfalls bewässern, da der meist sandige Boden ein geringes Wasserhaltevermögen hat. Der Ackerbau in der borealen Zone wird also meist nur durch die Kürze und Kälte der Vegetationsperiode beschränkt.

In den kanadischen Rocky- Mountains sowie den Gebirgsräumen des besonders kontinentalen Räumen Zentral- und Ostsibiriens sind dagegen die Cambisols (dt.: Braunerden) weit verbreitet. Meist handelt es sich um Dystric (=Basensättigung < 50%) Cambisols. Gelic Cambisols (= von Permafrost beeinflusst) kommen nur im Übergang zu den polaren Tundren vor, da die hängige Lage besonders in diesen Breiten bedeutend mehr Sonneneinstrahlung bietet und meistens Permafrost verhindert. Selten sind auch Eutric (= Basensättigung ≥ 50%) Cambisols zu finden. Cambisols treten oft in flachgründigen Substraten auf, zum Beispiel in Hanglagen oder in allgemein trockeneren, kühleren oder nährstoffarmen Standorten. Das Ausgangssubstrat ist relativ nährstoffreich, es puffert die Säuren aus der Humusauflage ab und verhindert so die Podzolierung. Auf steileren Hangflächen ist der Cambisol besonders flachgründig, daher oft nur als Leptosol anzutreffen. Das bedeutet, dass die Mächtigkeit seines A-C Profils kleiner als 10 cm auf dem Festgestein ist. Cambisole und Leptosole sind Böden geringen Entwicklungsstadiums.

Im Übergang zu den feuchten Mittelbreiten und in kontinentaleren (= trockeneren) Gebieten Eurasiens herrschen statt des Podzols Podzoluvisols vor (luvic = lessiviert). Die Temperaturen sind hier höher und die Vegetationsperiode länger. Zunehmend können sich auch Laubbäume und gras- und krautreiche Bodenvegetation entwickeln. Die Streu ist leichter zersetzbar und es bildet sich ein tiefgründiger humoser Oberboden (Ah- Horizont), während der Elluvialhorizont geringmächtiger ausfällt. Im Unterschied zum Podzol hat der Podzoluvisol einen tonreichen Unterboden. Aufgrund des höheren PH-Werts fand nämlich zunächst im Oberboden keine Silikatverwitterung statt, sondern die Tonminerale wurden durch Lessivierung unzerstört in den Unterboden transportiert. Mit fortschreitender Versauerung, zum Teil verursacht durch die basenarmen Substrate des Ausgangsgesteins, setzte die Podzolierung und somit die Tonmineralzerstörung ein. Der nun entstehende Elluvialhorizont reicht zungenförmig in den tonigen Unterboden hinein.

Podzoluvisols neigen oft wegen des tonigen, stauenden Unterbodens zur Vernäßung. Die Dystric- Podzoluvisole sowie die Gleyic Podzoluvisole wurden auf der FAO- Bodenzonenkarte zu der Podzol- Cambisol- Histosol- Zone gerechnet. Die nährstoffreicheren Eutric- Podzoluvisole dagegen schon zu der Haplic- Luvisol- Zone, die eher die feuchten Mittelbreiten repräsentiert.

Im nordamerikanischen Übergang zu den gemäßigteren Breiten, besonders auf gut durchlässigen Substraten wie Lößen oder Geschiebemergel, nehmen Albic Luvisols die Stellung der Podzoluvisols Eurasiens ein (albic =gebleicht, Luvisol: dt.: Parabraunerde). Der Unterschied zu den Podzoluvisols besteht in dem nährstoffreicheren Tonanreicherungshorizont im Unterboden, der scharf vom gebleichten Oberboden abgegrenzt ist (keine zungenförmigen Überlappungen).

In höheren Breiten, im Übergang zum Tundrengebiet sind Nanopodzole verbreitet. Dies sind Podzole, die aufgrund stärkerer Bodengefrornis nur einen Horizont von bis zu 30-50 cm Mächtigkeit aufweisen. Der Boden taut hier nur höchstens bis zu 1 m auf. Eine ausreichende Produktivität der Vegetation (bessere Klimabedingungen) und somit die Entwicklung einer Humusdecke ermöglicht trotzdem eine voll ausgebildete Horizontabfolge.

Einen hohen Einflußauf die Pedogenese hat der weitverbreitete Permafrost. Permafrost ist gegeben, wenn Böden im kurzen Sommer nur wenige Dezimeter bis Meter auftauen. Wegen der stauenden Wirkung des Eises im Unterboden sind sie dann stark vernäßt. Ein mit Auftauwasser gesättigter Boden unterliegt schon bei geringer Hangneigung der Solifluktion. Außerdem wird das Baumwachstum durch Behinderung der Wurzelentwicklung gehemmt. Kontinuierlicher Permafrost herrscht vor allem in der Tundra der polaren Zone, kommt aber in Sibirien auch im borealen Waldgebiet vor.

Diskontinuierlicher Permafrost, also unterbrochen von frostfreien Zonen, ist in fast der gesamten borealen Zone südlich der Waldgrenze gegeben. In Sibirien reicht er sogar südlicher als der 50. Breitengrad, bis zur Grenze der borealen Zone.

Der Grundwasserspiegel wird nach Norden hin zunehmend vom Permafrost beeinflusst. Der im Sommer oberflächlich aufgetaute Boden vernäßt, da das Schmelzwasser durch den gefrorenen Unterboden nicht ablaufen kann. Es bilden sich hydromorphe Böden (Gleysols). Der Sauerstoffmangel hemmt die Organismentätigkeit und somit den Abbau der Streu. Es häufen sich nährstoffarme, saure Mengen an organischer Substanz an, was langfristig zur Bildung von Torfmooren (Fibric Histosols) führt (fibric = schwach humifizierter Torf, mehr als 2/3 Streurückstände). Moore kommen nirgends so häufig wie in der borealen Zone vor. In Westsibirien und weiten Teilen Nordeuropas haben sie Flächenanteile von 50 % und mehr. Hier herrschen besonders günstige Bedingungen für die Torfmoorbildung: Die hohe Vegetationsbedeckung bewirkt eine relativ hohe Primärproduktion. Die Tätigkeit der bakteriellen Destruenten wird aber durch (Perma-)Frost, Staunässe und Acidität der Umwelt unterdrückt und somit die Streuzersetzung gehemmt. Torf bildet sich. Torf ist definiert als Gemenge aus zersetzten, mehr oder weniger humifizierten abgestorbenen Pflanzenteilen, wobei die organische Substanz mehr als 30 % der Masse einnimmt.

Als Selbstverstärkungseffekt zum Anwachsen des Moors dient die Stauwirkung der Torfschichten, durch die der Abfluss von Schmelz- und Regenwasser verzögert wird. Zusätzlich speichern die schwammartigen Sphagnum-Moose Wasser, wodurch die Torfschicht oft deutlich über den ursprünglichen Stauwasserspiegel hinaus anwächst. Folgestadium ist das Hochmoor, das seine Mineralstoff- und Wasserversorgung nur noch über Niederschläge bezieht und keinen Kontakt mehr zum Grundwasser hat. In der borealen Zone sind vor allem mesotrophe (mittlerer Trophiegrad) Niedermoore und oligotrophe (nährstoffarme) Hochmoore mit einem pH- Wert bis unter 3 vertreten. Die Torfmoorbildung ist in maritimen Gegenden gegenüber kontinentalen Gebieten mit trockenen Sommern begünstigt. Der Grad der Aufwölbung der Torfschichten ist demnach ebenfalls im maritimen Bereich größer.

Je nach ihrer Oberflächengestalt und Genese unterscheiden sich die Moore in verschiedene Typen. Die flächenhaften Deckenmoore treten weitgehend reliefunabhängig in ozeanisch geprägten Klimaten auf. Palsenmoore sind vor allem in der nördlichen Waldtundra verbreitet. Die gut isolierende Humusdecke verhindert das Auftauen des Eiskerns. Die besonders in der nördlichen Taiga auftretenden Strangmoore (Aapamoore) bestehen aus ca. 50 bis 100 cm mächtigen Strängen, die sich parallel über flache Hänge ziehen. Diese streifenförmigen Muster sind das Resultat der Solifluktion oder der Schubwirkung des Eises. Die quer zum Hang verlaufenden Zwischenräume sind meist mit Wasser gefüllt. Die Stränge selber sind ombrogen, also hochmoorartig, die Zwischenräume besitzen Niedermoorcharakter. Echte Hochmoore, die sich ausschließlich aus Niederschlagswasser und aerisch eingetragenen mineralischen Nährstoffen ernähren, treten vor allem in klimatisch milderen Gebieten und in der mittleren und südlichen Taiga auf. Im südlichen Bereich der Borealen Zone sind es Waldhochmoore.

Alle Böden der die borealen Zone weitgehend einschließenden Podzol- Cambisol- Histosol- Zone sind stark sauer und nährstoffarm. Sie verfügen also über eine geringe natürliche Leistungskraft.

8. Tierwelt

Aufgrund der schwierigen Lebensbedingungen ist der Tierbestand relativ gering. Typische Tierarten sind beispielsweise Elche, Hirsche, Bären, Schneehasen, Wölfe, Füchse und Vögel wie Seidenschwänze, Auerhähne, Kreuzschnäbel. Sie passen sich dem Winter in verschiedener Weise an. Entweder sie entgehen der Kälte durch Winterstarre oder Winterschlaf, ziehen in wärmere Gebiete oder bleiben aktiv und nützen die isolierende Wirkung der Schneebedeckung.

Die Tierbestände unterliegen großen Populationsschwankungen. Nach besonders milden Wintern und damit relativ hohem Nahrungsangebot steigt die Herbivorenpopulation.

Daraufhin steigt auch die Anzahl der Carnivoren, woraufhin wieder die der Herbivoren zurückgeht, danach die der Carnivoren. Bei erneuten guten klimatischen Bedingungen beginnt dieser Zyklus von neuem.

9. Phytomasse, Streuanfall und deren Zersetzung

Die Menge der Phytomasse ist stark abhängig von Klima und Bodengüte. Unter günstigeren Bedingungen für Pflanzenwachstum ist sie dementsprechend relativ hoch. In der Borealen Zone variiert sie zwischen 100 und 300 t /ha. Einflussnehmend ist auch das Bestandesalter. In Fichtenwäldern beispielsweise wurde eine maximale Phytomassenprimärproduktion (7,4 t pro ha und Jahr) und die höchste Stickstoffaufnahme (3,6 kg pro ha und Jahr) im Alter von 68 Jahren festgestellt. Da mit dem Alter der Bäume auch der Blattflächenindex abnimmt (68jährig: 3,8; 138jährig: 2,4), wächst mit der Auflichtung des Kronendaches die Phytomasse der Kraut- und Moosschicht. (Kazimirov und Morozova, 1973) Allgemein hat die Phytomasse eine hohe Nutzungsrate des ohnehin knappen Angebots an Mineralstoffen. Der Nährstoffgehalt ist dementsprechend gering.

Die Zersetzungsdauer der Streu durch Mikroorganismen ist außerordentlich lang. Messungen von Cole und Rapp ergaben 350 Jahre, das ist im Vergleich zu unseren Nadelwäldern oder sommergrünen Laubwäldern 20mal bzw. 100mal länger.

Aufgrund der langsamen Zersetzung bleiben große Mengen an Mineralstoffen gebunden und für Pflanzen unverfügbar. Zusammen mit den Tundren bildet die Boreale Zone die Ausnahme, dass sie dauerhaft Überschüsse an organischer Substanz produziert.

Neben den Mikroorganismen ist das Feuer wichtig für die Zersetzung der Streu und das Ankurbeln des Mineralstoffkreislaufs. Je länger Brände ausbleiben, desto mehr tote Phytomasse reichert sich auf dem Boden an. Neben der direkten Zersetzung der Streuauflage heizt das Feuer den Boden auf und beschleunigt folglich die biologisch- chemischen Mineralisierungsprozesse. Jedes Waldstück brennt ungefähr alle 50 bis 200 Jahre einmal ab. Die Häufigkeit und Ausdehnung nimmt nach Süden hin zu, was wahrscheinlich Folge der größeren sommerlichen Trockenheit und des dichteren Baumbewuchses ist. Jährlich verbrennen ca. 80 000km² borealer Wald, das entspricht 0,6%. Die Feuer erfassen jeweils nur begrenzte Flächen von einigen Hektar. Im ersten Regenerationsstadium wachsen Sträucher und Laubbäume, darunter eine Krautschicht. Mit zunehmender Kronendichte verschwinden im Unterwuchs schatten - intolerante Pflanzen und Moose nehmen zu. Das Klima im Bestand wird feuchter und kühler, worauf sich zunehmend Nadelbäume ansiedeln. Die Artenvielfalt nimmt kontinuierlich ab. Die Pflanzenformationen produzieren selbst zunehmend ungünstigere Lebensbedingungen wie z. B. Anreicherung an schwer zersetzbarer Streu, was isolierend auf den Boden wirkt, also Bodengefrornis begünstigt, die Auftautiefe im Sommer verringert und so den Wurzelraum einschränkt.

10. Landnutzung

Die Boreale Zone ist mit durchschnittlich weniger als fünf Einwohnern pro km² sehr dünn besiedelt und von menschlichen Einwirkungen relativ unberührt. Primärer Grund dessen sind die harten klimatischen Bedingungen. Arten der Landnutzung sind der Abbau an den reichhaltigen Bodenschätzen, Holzschlag, Torfabbau, Pelztierjagd, Wildbeeren und in begrenztem Umfang Tourismus.

Ungefähr 90% des Papier- und Schnittholzbedarfs der Welt wird mit Material aus den borealen Wäldern gedeckt. Sieht man diese Menge in Bezug zu der großen Waldfläche, wird deutlich, dass die Produktivität trotzdem relativ gering ist. Erschwerende Bedingungen beim Holzeinschlag wie z. B. lange und schwere Transportwege, Schneebedeckung, geringe jährliche Wuchsleistung und geringe Holzqualität kommen dazu. Außerdem ist es notwendig, vor jeder Rodung zu prüfen, inwiefern der Bodenfrost beeinflusst und somit die Bildung von Abschmelzhohlformen, z. B. Sümpfen, begünstigt wird.

Torf wird vorwiegend für die Bodenverbesserung in der Landwirtschaft abgebaut. Daneben dient er als Brennstoff für Kraftwerke oder zum Heizen. Deutlich mehr als die Hälfte der Weltvorräte an Torf besitzt die Boreale Zone.

Ackerbau ist aufgrund der nährstoffarmen, zum Teil dauergefrorenen Böden und der kurzen Vegetationszeiten nur stark beschränkt möglich. Durchschnittlich verläuft die Ackerbaugrenze fünf bis zehn Breitengrade südlich der polaren Waldgrenze. Die Sommergerste benötigt nur 90 Vegetationstage und ist die nördlichste Getreideart. Zum Anbau ist ein mindestens einen Meter tiefes Auftauen des Bodens im Sommer nötig. Neben Getreide-, Futter- und Hackfruchtbau werden die Flächen auch als Viehweiden genutzt, vor allem für Karibus und Rentiere. Jährlich können bis zu 4 Mio. kg Karibufleisch gewonnen werden.

Die Jagd auf Pelztiere, früher große Einnahmequelle, hat heute deutlich an Bedeutung eingebüßt. Das Sammeln von Wildbeeren wird dagegen aber noch intensiv in Russland betrieben. Die Preiselbeererträge liegen bei bis zu 1 t pro Hektar.

Als relativ neue Einnahmequelle spielt der Tourismus in Kanada, Skandinavien und Alaska zunehmend eine Rolle. Durch das Anlegen von Nationalparks positiv beeinflusst, nehmen immer mehr Touristen die Möglichkeit des Urlaubs in der relativ unberührten Natur wahr.

Literaturverzeichnis

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