Saisonalität von Naturprozessen am Beispiel der kühlgemäßigten Laub- und Mischwaldzone
In Abhängigkeit von klimatischen Bedingungen vollziehen sich in den meisten geografischen Zonen die Naturprozesse jahreszeitenabhängig. Man spricht von der Saisonalität der Naturprozesse. Sie äußert sich in einem jeweils charakteristischen Jahresgang der Temperatur, damit auch in einem Jahresgang des Klimas, und ist mit auffälligen Aspektwechseln der Vegetation verbunden.
Deshalb sind in den Jahreszeiten Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter unter anderem die geoökologischen Prozesse der Bodenbildung, der Grundwasserneubildung, der Abflussbildung, der Bodenerosion sowie die biologischen Prozesse Assimilation, Blühen und Knospung, Reifung und Fortpflanzung usw. unterschiedlich ausgeprägt.
In nahezu allen Landschaftszonen der Erde gibt es eine Saisonalität in den Naturprozessen. Ausnahmen sind nur die immerfeuchten Tropen, die immerfeuchten Subtropen und die Hitzewüsten in den tropischen und subtropischen Trockengebieten der Erde.
Auch in der kühlgemäßigten Laub- und Mischwaldzone gibt es eine solche Saisonalität mit sichtbaren Aspektwechseln der Vegetation.
Unter „Aspekt“ versteht man dabei das saisonal unterschiedliche Aussehen der Vegetation, wobei sich dahinter nicht nur Äußerlichkeiten, sondern auch grundsätzliche funktionale Unterschiede des gesamten Geoökosystems verbergen.
Am Beispiel der Laub- und Mischwaldzone, die sich in Europa, zwischen der Skandinavischen und der Iberischen Halbinsel beginnend, als schmaler werdender Keil nach Osten bis zum Uralgebirge hinzieht und in Nordamerika an und südlich der Großen Seen zu finden ist, soll nachfolgend diese Saisonalität genauer beschrieben werden.
Gemeinsame Ursachen für die Saisonalität sind zunächst überall die klimatischen Unterschiede zwischen den Jahreszeiten Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter. Diesen Unterschieden hat sich die Vegetationsperiode der Pflanzen mit ihren Phasen Keimung/Knospung – Blütenbildung – Fruchtreife – Welken/Blattabwurf angepasst.
Die jeweils typischen Entwicklungsphasen von Pflanzen (aber auch von Tieren) werden von der Phänologie untersucht und in phänomenologische Karten übernommen. Die Phänologie ist ein Zweig der Klimakunde, der sich mit der jährlichen Wachstumsentwicklung vor allem von Pflanzen in Abhängigkeit von Witterung und Klima befasst. Durch die Kartierung des Wachstumszustandes vergleichbarer Pflanzenarten kann man z. B. regionale Unterschiede in der Wärmegunst oder der Wärmeungunst eines Gebietes ableiten.
Unter diesen Voraussetzungen kann die Saisonalität der Naturprozesse in der Laub- und Mischwaldzone Europas und Nordamerikas wie folgt beschrieben werden:
Das Frühjahr
Mit steigender Temperatur taut der Boden auf und wird auch durch das Schmelzwasser stärker durchfeuchtet. Der Anteil von Oberflächenwasser und von Sicker- und Grundwasser am Gesamtumsatz nimmt zu. Da noch keine dichte Pflanzendecke existiert, können Bodenerosionsprozesse (u. a. Erosionsrinnen auf Feldern) auftreten.
Der Faktor Verdunstung und die Transpiration der Pflanzen sind wegen der noch nicht allzu hohen Temperaturen recht gering. Dennoch beginnt die Zersetzung und Mineralisierung von organischer Bodensubstanz.
Der Boden erwärmt sich langsam. Die Samen aus dem letzten Jahr beginnen zu keimen, und die Blatt- und Blütenbildung sowie die Sprossung setzen bei den Pflanzen ein. Im lichtdurchfluteten Wald dominieren die Frühlingsblüher.
Bei Tieren löst sich die Winterstarre, und die Winterruhe wird beendet. Insekten schlüpfen aus den Überwinterungsstadien (häufig im Boden) und kehren in andere Lebensräume (in den Stammraum oder ins Kronendach) zurück. Zugvögeln kehren aus ihren Winterquartieren zurück, paaren sich und beginnen mit der Aufzucht der Nachkommen.
Der Sommer
Durch Vegetationsaufbrauch und durch Verdunstung von der Bodenoberfläche reduziert sich die Bodenfeuchte, und die Grundwasserneubildung des Frühjahrs endet.
Bäume und Sträucher sind völlig belaubt. Bei Stämmen und Ästen setzt das Dickenwachstum ein, Zuwachs- bzw. Jahresringe bilden sich.
Am Waldboden dominieren jetzt die Schattenpflanzen. Bei den Pflanzen beginnt die Frucht- und Samenreife.
Der Herbst
Die Temperaturen beginnen langsam zu fallen. Dadurch sinkt die Verdunstung, und es beginnt die allmähliche Anhebung der Bodenfeuchte.
Am Boden setzt die Streubildung, d. h. die Anhäufung von Blättern mit noch nicht rückgeführten Mineralstoffen, ein. Organische Substanzen werden mechanisch zersetzt. Die Mineralisierung verlangsamt sich.
Die Pflanzen bauen Chlorophyll ab und führen Nähr- und Mineralstoffe aus den Blättern in Äste und Stämme zurück. Die Blätter verfärben sich und fallen schließlich ab. An den Abwurfnarben der Blätter beginnt gleichzeitig die Knospenbildung für das nächste Jahr.
Die Zugvögel fliegen in ihre Winterquartiere, und die Insekten verpuppen sich. Säugetiere und Vögel bekommen ihr „Winterkleid“.
Der Winter
Luft- und Bodentemperaturen sinken häufig unter 0 °C, und es bildet sich in Abhängigkeit von der Lage eine gelegentliche oder eine ständige Schneedecke. Transpiration und Verdunstung sind stark reduziert. Der Anteil von Oberflächenwasser, von tief sickerndem Wasser sowie von neu gebildetem Grundwasser am Gesamtumsatz erhöht sich.
Bei Frostwechsel nimmt die Intensität physikalischer Verwitterungsprozesse zu. Dagegen verlangsamen sich alle biologisch-chemischen Bodenprozesse. Es gibt z. B. keine Zersetzung organischer Bodensubstanz und keine chemische Verwitterung mehr.
Die Pflanzen stellen die Fotosynthese und das Wachstum ein, es herrscht Vegetationsruhe. Die Tiere halten Winterruhe, viele Säuger Winterschlaf. Insekten überleben als Eier, Larven oder Puppen. Bodentiere, z. B. die Regenwürmer, wandern in größere Bodentiefen ab.
