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Wissen & Umwelt

Die Körpersprache der Bäume

Claus Mattheck hat das Geheimnis des Baumwachstums gelüftet. Aus seinen Erkenntnissen entwickelte der Physiker ein Analyseverfahren, und hat damit schon vielen Bäumen das Leben gerettet.

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Baumschäden richtig erkennen

Es ist neun Uhr morgens. Ortstermin bei einer 500 Jahre alten Eiche. Der Baum steht an der Straße in einem kleinen Ort. Und das macht ihn zu einem potenziellen Risikofaktor, er könnte umstürzen und jemanden erschlagen. In den kommenden Stunden wird

Claus Mattheck

mit seinem Team untersuchen, ob von dem ehrwürdigen Gewächs eine Gefahr ausgeht.

Die riesige Eiche sieht prächtig aus. Ihren Stamm ziert ein kleines, gerahmtes Dreieck mit einem fliegenden Adler - das Zeichen für ein Naturdenkmal. Darüber erhebt sich eine weit verzweigte Krone, mit einem dichten, grünen Blätterdach. Ihre Äste sind voll belaubt. Der Baum - so scheint es auf den ersten Blick - strotzt vor Lebenskraft. Claus Mattheck, der am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) Biomechanik lehrt ist dennoch skeptisch.

Geflüsterte Warnsignale

Langsam geht er um die Eiche herum und lässt seinen Blick aufmerksam wandern: vom Stamm, zu den Ästen, und wieder zurück zum Stamm. "Die Rinde", sagt er, "ist das erste, sensibelste Flüstern des Baumes."

Hat eine Baum-Haut zum Beispiel viele senkrechte, rissartige Streifen auf der Oberfläche, ist das ein Hinweis darauf, dass dieser Baum sehr stark wächst. "Das ist ähnlich wie bei uns", erklärt Claus Mattheck. "Wenn wir längere Zeit zu viel Essen, bekommen wir die Jacke nicht mehr zu. So ist das bei den Bäumen auch. Ein harmloses Symptom."

Ziehharmonikaartige Rindenfalten dagegen geben Anlass zu Sorge. Denn sie entstehen durch Druck. Zeigt ein Laubbaum unter seinen Ästen solche Rindenstauchungen, dann verliert er an Lebenskraft und seine Äste geben nach.

Finden sich Rindenfalten an der Unterseite eines schiefen Baumes, liegt der Verdacht nahe, dass er immer weiter absinkt. Eine Vermutung, die sich bestätigt, wenn auf der gegenüberliegenden Stammseite auch noch die Rinde abplatzt. Denn dies ist ein Zeichen dafür, dass sich der Baum durchs Absinken dort übermäßig dehnt.

Das Geheimnis des Baumwachstums

Die Körpersprache der Bäume beruht auf einem verblüffend einfachen Prinzip. Claus Mattheck nennt es den Grundsatz konstanter Spannung. "Der Baum will eine gleichmäßige Lastverteilung an seiner Oberfläche", erklärt er. "Und wo die gestört wird, verdickt der Baum seine Jahresringe - bis die erhöhte Spannung wieder ausgeglichen ist." Hohe Belastungen können zum Beispiel durch starke Winde oder weggetragene Böden entstehen, aber auch durch Verletzungen und Krankheiten.

Für die spannungsausgleichenden Reparaturanbauten ist das Kambium zuständig. Eine Gewebeschicht unter der Baumoberfläche, die jedes Jahr zum Inneren hin neues Holz hervorbringt und nach außen neue Rinde.

So formen die Bäume mit dem lastgesteuerten Wachstum über die Jahre und Jahrzehnte ihre individuelle Gestalt - eine Biografie in Holz. Wie bei uns Menschen, so hat auch bei Bäumen jede Erkrankung ihre Symptome - Holzanlagerungen wie Beulen etwa, Rippen oder Wülste, die ein gesunder Baum nicht aufweist.

Diese Körpersprache der Bäume bildet die Grundlange für das von Claus Mattheck entwickelte Analyse-Verfahren "Visual Tree Assessment" (VTA). Die Methode macht es möglich, die Warnsignale eines Baumes zu erkennen und zu verstehen. Und das damit verbundene Schadenspotenzial genau zu beziffern.

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Wenn zwei Baumwurzeln zusammenwachsen

Achtlosigkeit mit tödlichen Folgen

Zurück zu unserer 500 Jahre alten Eiche. Schon nach wenigen Augenblicken entdeckt Claus Mattheck die ersten besorgniserregenden Symptome. Für das ungeschulte Auge kaum zu erkennen: Die Rinde am Stamm ist wie eine Ziehharmonika gefaltet. Ein Hinweis darauf, dass der Baum unter seiner Last in sich zusammensinkt.

Zudem hat Claus Mattheck Rindenverletzungen an einigen Wurzeln entdeckt. Vor Jahren entstanden, wahrscheinlich durch unachtsam bewegte Baufahrzeuge oder Mähmaschinen. Solche Blessuren findet er bei Stadt- und Straßenbäumen häufig.

Das macht den Baumliebhaber traurig und auch wütend. Denn durch solche Verletzungen dringt Fäule in den Stamm. So entstehen schwere Baumschäden, die sich eigentlich durch ein wenig Achtsamkeit vermeiden ließen. Auch bei der so vital aussehenden, alten Eiche.

Erste alarmierende Befunde

Um seinem Verdacht nachzugehen, nimmt Claus Mattheck ein Gerät, das einer bleistiftdicken, langen Nadel gleicht. Vorsichtig schiebt er es in die verletzten Wurzeln. Mit einem erschreckenden Resultat. Ohne den geringsten Widerstand verschwindet die rund einen Meter lange Nadel bis zum Griff im Baum. Die Wurzeln sind stark von Fäule befallen. Wie groß der Schaden ist, werden die folgenden Untersuchungen bald zeigen.

Ein Assistent bereitet schon die Überprüfung mit einem Schallimpulshammer vor. Dazu befestigt er zwei Schrauben im Stamm der alten Eiche so, dass sie genau gegenüber liegen. Eine Schraube erhält einen Sensor, der mit einem Messgerät verbunden wird. Auf die andere klopfen die Forscher mit einem sensorbestückten Hammer, der ebenfalls an das Messgerät angeschlossen ist.

Bei jedem Hammerschlag wird die Ausbreitung der Schallwellen zwischen den beiden Schrauben vermessen. An deren Geschwindigkeit können die Forscher dann erkennen, ob das Holz im Inneren des Baumstammes fest und gesund ist - oder von Fäule befallen. Je weicher das Holz, desto langsamer der Schall. Sogar Risse und Hohlräume lassen sich mit dieser Methode aufspüren, die mit einer Ultraschalluntersuchung beim Menschen vergleichbar ist.

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Ein Last-Protokoll geschrieben in Holz

Die Schallwellen zeigen: Die alte Eiche steht auf schwachem Fuß. Ihr Stamm ist weitgehend von Fäule befallen. Die Werte liegen schon im kritischen Bereich. Deshalb kommt ein Bohrwiderstandsmessgerät zum Einsatz. Ein länglicher, viereckiger Kasten mit einer langen, dünnen Bohrnadel.

Der gläserne Baum

Diese Bohrnadel wird mit gleichbleibendem Schub senkrecht zu den Jahresringen in den Stamm getrieben. Während sie sich vorarbeitet, misst sie den Widerstand der einzelnen Holzschichten. Ein harmloser Eingriff, vergleichbar mit einer Spritze bei uns Menschen.

Die Bohrnadel ist außerdem mit einem beweglichen Metallstift verbunden, der den Holzwiderstand als Zick-Zack-Linien aufzeichnet, wie ein Seismograph. So erhalten die Forscher Einblicke ins Innere des Baumes, von den äußeren Rindenschichten bis zur Mitte des Stamms, dem sogenannten Kern. Aus dem Verlauf der aufgezeichneten Linien können die Forscher dann sehen, wie weit sich die Fäule im Stamm schon ausgebreitet hat. Und grob abschätzen, wie fest und belastbar die einzelnen Stammbereiche noch sind.

Für die alte Eiche sieht es schlecht aus. Die von der Krankheit noch verschonte Holzschicht, die sogenannte Restwand, ist zu dünn, um den zwei Meter dicken Baum zu halten. Der nächste Windstoß könnte die Eiche fällen.

Die Hoffnung stirbt zuletzt

Einen Funken Hoffnung gibt es noch: "Die Segel raffen" nennt Claus Mattheck den Eingriff. Werden die Äste eines Baumes gekürzt, bekommt der Wind weniger Angriffsfläche, um den Baum niederzudrücken. Könnte ein starker Kronenschnitt die alte Eiche vielleicht doch noch retten?

Bohrkerne aus Wurzeln, Ästen und Stamm liefern ganz genaue Daten darüber, wie das Holz eines Baumes beschaffen ist. Wie stark es mechanischen Belastungen durch Druck und Zug noch widerstehen kann.

Fraktometer für die Baum-Analyse (Foto: KIT (Karlsruher Institut für Technologie)).

Wie sieht es tief im Inneren des Baumes aus? Dieses Bohrwiderstandsmessgerät hilft bei der Holz-Analyse.

Mit einem sogenannten Zuwachsbohrer schneiden die Forscher um Claus Mattheck zylinderförmige Holzproben aus dem Stamm der alten Eiche, nur wenige Millimeter dick.

Diese Proben untersuchen sie dann mit sogenannten Fraktometern. Die haben die Karlsruher Baumexperten mit einem Präzisionsgeräte-Hersteller für Holzdiagnose entwickelt.

Damit simulieren sie unterschiedliche mechanische Belastungen, denen jeder Baum ausgesetzt ist. Mit den Fraktometern verbiegen sie die Bohrkerne der alten Eiche in unterschiedliche Richtungen, drücken und ziehen daran mit zunehmender Kraft. So lange, bis sie zerbrechen.

So können die Forscher genau überprüfen, wie stabil das Holz noch ist. An nahezu jedem Punkt des Baumes. Für alle Baumarten gibt es genaue Richtwerte, die in langjährigen Studien ermittelt wurden.

Das Todesurteil

Es ist Abend geworden. Die letzten Untersuchungen sind abgeschlossen, die Ergebnisse im Gutachterprotokoll vermerkt. Für die alte Eiche kommt jede Hilfe zu spät. Der so kraftvoll und lebendig aussehende Baum muss schnellstmöglich gefällt werden. Am Straßenrand stehend wird er zur Gefahrenquelle.

Die Stimmung ist gedrückt. Claus Mattheck macht ein letztes Foto für sein Gutachten. Und nimmt innerlich Abschied von der prächtigen Eiche."Naja... 500 Jahre hat sie ja gehabt. Das ist schon eine schöne Zeit", tröstet er sich.

Eine neue Ära in der Baum-Diagnose

Wie groß die Gefahr ist, die von einem Baum ausgeht, konnte bis zur Einführung der VTA-Methode niemand eindeutig sagen. So wurden bis zum Anfang der 90er Jahre in Städten und an Straßen oft auch nur scheinbar gefährliche Bäume gefällt, um gar nicht erst ein Risiko einzugehen.

Mit ihren wissenschaftlichen Studien haben die Forscher um Claus Mattheck nun zuverlässige Kriterien festgelegt: Juristisch anerkannte Richtwerte, die den Risikofall eingrenzen und genau festlegen, wann ein Baum gefällt werden muss. So konnte die VTA-Methode schon vielen Bäumen das Leben retten.

Ihre präzisen Bewertungs-Kriterien erlauben nicht selten sogar Vorhersagen zum weiteren Verlauf eines diagnostizierten Schadens und damit Prognosen, wie lange ein Gefahren-Baum an seinem Platz noch stehen bleiben kann. So werden letztlich nicht mehr Bäume gefällt als unbedingt nötig.

Um eine Buche mit einem Kronendurchmesser von 15 Metern zu ersetzen, müssten rund 2700 Jungbäume gepflanzt werden. Da zählt jeder Tag, den dieser alte Baum noch stehen bleiben kann.

Einfach, da universell

Die umfangreichen wissenschaftlichen Grundlagen der VTA-Methode machen Baumkontrollen einfacher und systematischer. Deshalb wird sie auch in vielen Städten und Staatsforsten angewandt. Erlernen kann sie jeder. Denn die Körpersprache der Bäume ist überall gleich.

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Was Techniker und Konstrukteure von Bäumen lernen können

Nach ganz Europa, Asien und in die USA wurde Claus Mattheck eingeladen, um Baumpflegern dort die Körpersprache der Bäume nahezubringen. "Man sollte nur noch nach VTA Bäume untersuchen und auch Bäume kontrollieren", sagt Baumpfleger Stefan Kogge. "Und das weltweit. Weil auch ein Laie die Fakten nachvollziehen kann."

Nicht jeder Baum-Schaden ist optisch zu diagnostizieren. Auch diese mächtigen Pflanzen haben eine Schwachstelle in ihrer Konstruktion - die spindelförmigen Holz-Strahlen. Wie Speichen halten sie das in die Höhe wachsende Holz zusammen. Leidet ein Baum unter Wassermangel, oder sinkt er stark ab, können diese spindelförmigen Holz-Strahlen zu Rissen werden. Von außen ist das nicht erkennbar. Solche Schäden dennoch aufzuspüren, weckt den Ehrgeiz der Forscher.

Ein nie endendes Puzzle

"Die VTA-Methode ist ja nie fertig. Sobald wir etwas Neues lernen - neue Schadensfälle vorfinden - wird das aufgenommen in den VTA Symptom-Katalog", schwärmt Claus Mattheck. "Das ist eine Bibliothek von Warnsignalen in der Körpersprache der Bäume. Und so wird die Methode immer vollkommener. Bei großen Tagungen kommen neue Fragen auf oder die Baumpfleger schicken uns Fotos. Wir sind dankbar für solche Anregungen."

So haben die Forscher zum Beispiel in den letzten Jahren ein neues Symptom entdeckt, das nur der geschulte Profi erkennt. Claus Mattheck nennt es den "Angriff der Schlauchpilze". Die befallen die Oberseite von Ästen. Die dann eine kleine Wulst ausbilden.

Diese Pilze schädigen vor allem einen Lieblingsbaum von Claus Mattheck - die Platane. Aber auch Buchen und Ahorn. Die Forscher fanden das neue Symptom an langen Ästen, mit einer sogenannten stammfernen Belaubung. Claus Mattheck nennt sie "Löwenschwanzäste mit einer grünen Quaste."

Weil die so lang und schlank sind, bekommen diese Äste Mikrorisse, wenn es im Sommer sehr heiß ist und das Wasser knapp wird. Solche Mikrorisse sind das Eingangstor für die Schlauchpilze. Die gehen dann von oben nach unten immer tiefer in den Baum. Der zunehmend spröder werdende Ast bricht schließlich ab. Befallenen Bäumen müssen deshalb die Äste gestutzt werden.

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