Boreale Zone

Grundidee und Verbreitung

Die boreale Zone ist eine der neun weltumspannenden Ökozonen nach J. Schultz. Sie nimmt heute etwa 13,1 % der irdischen Landoberfläche ein; Anfang des 21. Jahrhunderts sind davon noch etwa 70 % weitgehend naturnah. Ihre Ausdehnung entspricht ungefähr der kaltgemäßigten Klimazone. Nach der vorherrschenden Vegetation wird sie vor allem in Waldtundra und borealen Nadelwald gegliedert.

Das Ökosystem umfasst die größten zusammenhängenden Wälder der Erde und erstreckt sich über etwa 2 Milliarden Hektar. Die Zone bildet auf der Nordhalbkugel ein etwa 700 bis 2.000 Kilometer breites Band: in Eurasien von Norwegen durch Sibirien bis Kamtschatka, in Nordamerika von Alaska durch Kanada bis Neufundland. An den Westseiten der Kontinente, etwa in Norwegen und an der nordamerikanischen Pazifikküste, liegt sie wegen warmer Meeresströme weiter nördlich als an den Ostküsten.

Die Grenzen sind keine scharfen Linien, sondern fließende Übergänge. Im Norden geht die boreale Zone an der polaren Baumgrenze über die Waldtundra in die baumlose Tundra über. Diese Grenze ist ein mehrere dutzend Kilometer breites Ökoton, also eine Übergangszone zwischen zwei Ökosystemen. Klimatisch liegt der Nordrand ungefähr bei der 10-°C-Juli-Isotherme. Auf der Taimyrhalbinsel reicht die Zone bis 70° N, an der Hudson Bay geht sie schon bei 55° N in die Tundra über. Im Süden schließen je nach Niederschlag Laub- und Mischwälder oder Steppen der Mittelbreiten an; nach Treter fällt die Südgrenze ungefähr mit der 18-°C-Juli-Isotherme zusammen. Auf der Südhalbkugel gibt es zwar einzelne klimatisch ähnliche Gebiete, aber wegen deutlicher ökologischer Unterschiede spricht man dort nicht von einer borealen Zone.

Klima und Feuer

Das Klima ist kaltgemäßigt. Typisch sind lange, kalte Winter und kurze, mäßig warme Sommer. Im Inneren der Kontinente können die Wintertemperaturen bis −40 °C fallen, im kontinentalen Ostsibirien sogar bis −70 °C. Im Sommer liegen die Mitteltemperaturen während zwei bis drei Monaten über 10 °C. Die Vegetationsperiode dauert meist vier bis fünf Monate. Permafrostboden entsteht, wenn die Durchschnittstemperatur unter 0 °C bleibt; seine Grenze stimmt aber nicht genau mit der Grenze der borealen Zone überein.

Die Niederschläge betragen in den meisten Gebieten im Mittel 250 bis 500 Millimeter. Das wirkt wenig, führt aber meist nicht zu Wassermangel, weil die Verdunstung gering ist, Schnee lange Wasser nachliefert und auf Permafrostböden Wasser schlecht versickern kann. Die Schneedecke kann bis zu sieben Monate liegen. Im Sommer herrschen Langtags- bis Dauertagsbedingungen: Zur Sommersonnenwende dauern die Tage an der Südgrenze etwa 16 Stunden und an der Nordgrenze 24 Stunden.

Innerhalb der Zone gibt es starke Unterschiede. In kaltkontinentalen Gebieten wie der sibirischen Taiga sind sehr kalte Winter und kurze, relativ warme Sommer mit Maxima bis +30 °C möglich; die Jahresmitteltemperatur kann bei −10 °C liegen. Kaltozeanische Gebiete wie Süd-Alaska oder Norwegen haben kühlere Sommer, mildere Winter, höhere Niederschläge und geringere Temperaturamplituden. Auch kleine Standortunterschiede, etwa Nord- und Südhänge, beeinflussen das Mikroklima deutlich.

Boreale Brände sind besonders wichtig für den Kohlenstoffkreislauf. Die borealen Wälder bedecken etwa ein Zehntel der Landfläche der Erde, speichern aber etwa ein Drittel des Kohlenstoffs der Erde, vor allem in organisch reichen Böden und in Bäumen. Wegen Kälte und nasser Böden zersetzen sich abgestorbene Nadeln, Rinde und andere Pflanzenreste langsam, sodass über Tausende Jahre Kohlenstoff aufgebaut wurde. Ein Waldbrand in der borealen Zone setzt 10- bis 20-mal mehr Kohlenstoff frei als ein gleich großes Feuer in einem anderen Ökosystem. Früher brannten diese Wälder oft nur einmal in 100 Jahren oder seltener und waren global eine Kohlenstoffsenke. Durch globale Erwärmung verlängern sich Brandsaison, Häufigkeit und Heftigkeit der Brände. Eine Studie um Bo Zheng von der Tsinghua University zeigte in den letzten zwei Jahrzehnten meist Emissionen von 100 bis 300 Millionen Tonnen Kohlenstoff pro Jahr; 2021 waren es mehr als 450 Millionen Tonnen. 2021 verursachten Feuer dort 23 % der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus Bränden statt gewöhnlich etwa 10 %.

Böden und Moore

Viele Landschaften der borealen Zone liegen auf alten Kontinentalschilden. Durch lange Erosion dominieren Ebenen und flache Hügelländer; die verwitternden Gesteine liefern oft saure, nährstoffarme Böden. In vielen Gebieten begann die Bodenbildung nach den Eiszeiten erst vergleichsweise spät, weil Gletscher die Oberfläche geformt hatten.

In trockeneren kontinentalen Gebieten, etwa in Mittel- und Ostsibirien, dominieren mineralische Permafrostböden, sogenannte Cryosole. Der Unterboden bleibt dauerhaft gefroren, der Oberboden taut im Sommer unterschiedlich tief auf. Durch Gefrieren und Auftauen entstehen Bodenbewegungen, Eiskeile und Frostmusterböden; dieser Vorgang heißt Kryoturbation. Wenn Wald gerodet oder abgebrannt wird, kann der Boden tiefer auftauen, absacken und durch Wasser stärker Wärme speichern. So können Thermokarstformen oder Seen entstehen. Umgekehrt kann ein verlandender See durch isolierende Vegetation wieder zu stärkerem Permafrost und zu einem aufgewölbten Hügel aus Bodeneis werden, einem Pingo.

In feuchteren ozeanischen Gebieten sind Podsole häufig. Podsolierung ist ein Bodenbildungsprozess unter kalten, nassen und sauren Bedingungen: Pflanzenreste werden langsam zersetzt, es entsteht Rohhumus, organische Säuren verlagern Stoffe wie Eisen und Aluminium in tiefere Horizonte. Dadurch bildet sich ein sehr saurer, nährstoffarmer, bleicher Oberboden, unter dem humusreiche und eisenoxidreiche Schichten liegen können. Auf sehr basenreichem Ausgangsgestein bleibt die Podsolierung aus; dann entsteht ein Cambisol. Wo Wasser schlecht abfließt oder Grundwasser nahe an der Oberfläche steht, bildet sich Torf. Ab 30 Zentimetern Torfschicht spricht man von einem Moor; Böden mit mindestens 40 bis 60 Zentimetern Torf gehören bodenkundlich zu den Histosolen.

Pflanzen und Tiere

Die Biodiversität ist im Vergleich zu südlicheren Ökosystemen gering. Über große Flächen dominieren wenige Pflanzenarten. Besonders wichtig sind Nadelbäume aus der Familie der Kieferngewächse; in der gesamten borealen Zone gibt es im Wesentlichen nur etwa zwanzig verschiedene Baumarten. Da wenig Licht und Nährstoffe verfügbar sind, ist der Unterwuchs oft arm an Sträuchern und Stauden. Auch ökologische Beziehungen zwischen Organismen sind weniger spezialisiert als in artenreicheren Ökosystemen.

Nadelwälder und Moore prägen die Pflanzenwelt. Häufige Baumgattungen sind Fichte, Tanne, Lärche und Kiefer. Sie bilden teils Mischbestände, oft aber Bestände, in denen eine Art dominiert. Die Bäume sind windbestäubt und verbreiten ihre Samen meist durch Wind. Die Bestände erreichen ungefähr zwanzig Meter Höhe. Nadelbäume sind im Vorteil, weil sie mit nährstoffarmen Böden besser zurechtkommen und als Immergrüne die kurze Vegetationszeit besser nutzen können. Eine Ausnahme ist die sommergrüne Dahurische Lärche (Larix gmelinii), die in Ostsibirien große Flächen dominiert und in Asien die boreale Waldgrenze bildet.

In der Strauchschicht kommen Laubgehölze wie Birken, Pappeln, Weiden und Erlen vor. Außerdem wachsen dort unter anderem Mehlbeeren, Schneeball, Moltebeere, Schwedischer Hartriegel und Zwergsträucher aus der Familie der Heidekrautgewächse, etwa Heidelbeeren. Dicht am Boden sind Moose und Flechten verbreitet, oft häufiger als krautige Gefäßpflanzen. Pilze kommen in großer Menge vor; alle Gehölze bilden mit ihnen eine Mykorrhiza, also eine Symbiose zwischen Pilz und Pflanzenwurzel.

Moore bedecken im Mittel 20 bis 30 % der Fläche, örtlich auch über 50 %. Die Gewässer und Moore sind meist nährstoffarm. Torf wächst langsam, meist unter einem Millimeter pro Jahr, im Norden teils nur 0,2 Millimeter pro Jahr; wegen der großen Flächen ist dennoch viel Kohlenstoff gespeichert. Laubwälder sind selten und treten vor allem in stark ozeanisch geprägten Gebieten Skandinaviens und Kamtschatkas, in Flussauen und an begünstigten Standorten auf.

Auch die Tierwelt ist arten- und individuenarm. Typische Arten sind Elch, Braunbär, Schneehase, Vielfraß, Luchs und verschiedene Marder. Wegen der ausgeprägten Winter sind Anpassungen wichtig: Viele Vögel ziehen nach Süden, Säugetiere und Insekten halten Winterruhe oder sind unter der Schneedecke aktiv. Reptilien, Amphibien und größere Bodenlebewesen fehlen weitgehend; abgestorbene organische Masse wird meist von Pilzen zersetzt.

Nutzung durch Menschen

Die menschliche Nutzung ist durch Kälte, Abgelegenheit, Permafrost und schwierige Transportbedingungen begrenzt. Trotz reicher Bodenschätze ist der Einfluss des Menschen insgesamt vergleichsweise gering, ausgenommen etwa die Teersandgewinnung in Kanada und großflächige Verseuchungen durch Öl- und Gasförderung in Westsibirien.

Die wichtigste kommerzielle Nutzung ist der Holzeinschlag. Daneben gibt es Harz- und Honiggewinnung, Torfabbau und traditionelle Pelztierjagd, in Sibirien zum Beispiel auf Zobel, Silberfuchs und Eichhörnchen, in Kanada auf Kanadischen Biber, Bisamratte und verschiedene Marder. Etwa ein Drittel des Welt-Holzvorrates steht in borealen Wäldern. Durch Holzeinschlag werden etwa 90 % des weltweiten Bedarfs an Papier- und Schnittholz gedeckt. Die forstwirtschaftliche Ausbeute ist aber gering, weil Bäume im kalten Klima langsam wachsen, nutzbare Holzmasse pro Fläche niedrig ist, Transportwege lang sind und die Holzqualität oft nur Papierherstellung oder Brennmaterial erlaubt. Aufforstung und natürliche Regeneration dauern lange. In Kanada und Alaska findet ein Übergang zu geregelter Forstwirtschaft statt, während in Russland ungeregelte Entwaldung beobachtet wird; in Fennoskandien ist die Situation unterschiedlich.

Bergbau, Pipelines, Straßen, Siedlungen und Staudämme belasten die Umwelt. Nährstoffeinträge verändern nährstoffarme Gewässer und Moore, sodass ehemals klare Seen durch Algenwachstum trüber werden und Verlandung sowie Torfbildung schneller ablaufen. Industrielle Immissionen schädigen besonders empfindliche Flechten, die einen wichtigen Teil des Unterwuchses bilden.

Traditionelle Subsistenzweisen wie Jagen, Fischfang und Wildbeeren sammeln ergänzen häufig Geldeinkünfte. In der Republik Sacha ist stationäre Viehhaltung mit Rindern und Pferden seit Jahrhunderten Tradition. Viele indigene Völker lebten als Jäger und Sammler; bei vielen Tundravölkern Nord-Eurasiens spielt halbnomadische Rentierhaltung eine wichtige Rolle. Im Süden der borealen Wälder ist Ackerbau mit schnellreifenden Feldfrüchten wie Sommergetreide, Kartoffeln und Gemüse möglich, die Erträge reichen in den meisten Regionen aber nur zur Subsistenz.

Boreomontane Zone und Klimawandel

Als boreomontan bezeichnet man die boreale Zone zusammen mit den Gebirgsregionen der kühlgemäßigten Zone. Der Begriff wurde geprägt, weil beide Räume ursprünglich weitgehend von Nadelwald bedeckt waren und viele klimatische, ökologische sowie floristische und faunistische Gemeinsamkeiten besitzen. Sie liegen räumlich getrennt, ähneln sich aber in wichtigen Lebensbedingungen.

Durch den Klimawandel verschieben sich die Grenzen: Die boreale Zone wandert nach Norden, die boreomontane Zone in höhere Lagen. Klimamodelle und Feldbeobachtungen zeigen außerdem, dass an der südlichen Grenze der Taiga der Anteil der Laubgehölze zunimmt.