Holzforscherheft 2.0
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proHolz Steiermark (Projektleitung)
info@holzmachtschule.at www.holzmachtschule.at
Mag. a Petra Seebacher
DI Dr. in Birgit Pudelski
Veronika Peinelt, BSc
Constanze Seidl, BA
Philip Mlekusch, MEd
Thiemo Dsubanko
Markus Simon
Wolf Lass
Universität für Bodenkultur (Institut für Holztechnologie und Nachwachsende Rohstoffe)
Priv.-Doz. Dr. Ulrich Müller
ulrich.mueller@boku.ac.at
Ing. Robert Stingl
robert.stingl@boku.ac.at
Fachinsp. Veronika Knoblich, Bakk.techn.
veronika.knoblichl@boku.ac.at
Pädagogische Hochschule Steiermark
HS-Prof. Mag. Dr.
Erich Reichel
Leiter NATech Zentrum für
Didaktik der naturwissenschaftlich-technischen
Bildung
erich.reichel@phst.at
Prof. Dipl.-Päd.
Hans Eck, MA
hans.eck@ainet.at
HS-Prof. in Mag. a Dr. in Ingrid Krumphals
Hochschulprofessorin für Fachdidaktik Physik
Institut für Sekundarstufe Allgemeinbildung
ingrid.krumphals@phst.at
» Was haben ein nachhaltig bewirtschafteter Wald
und Holzprodukte mit dem Klimaschutz zu tun?
» Warum riechen Nadelbäume so gut?
» Speichert ein Baum beim Wachsen wirklich CO 2
?
» Kann man mit Holz Materialien schneiden?
» Was hält mehr aus – Holz oder Stahl?
» Wie sieht durchsichtiges Holz aus?
DER ZWEITE TEIL
EINER ERFOLGSGESCHICHTE
Unglaubliche 20.000 Nutzer:innen haben innerhalb eines Jahres
die Online-Version unseres Holzforscherheftes 1.0 durchgeblättert.
Für uns von proHolz Steiermark ein großer Ansporn, an dieser
Erfolgsgeschichte gemeinsam mit unseren bewährten Partnern
weiterzuarbeiten.
Und hier ist es: das Holzforscherheft 2.0 mit vielen neuen Ideen,
Informationen und Experimenten. Diesmal widmen wir uns ausführlich
dem Thema „Wald, Holz & Klimaschutz“, nehmen Bäume
und Holz unter die Lupe, erforschen Holzeigenschaften und zeigen,
wie Mathematik im Wald funktionieren kann.
Wir wünschen euch auch dieses Mal wieder viel Spaß beim Lesen,
Forschen und Experimentieren und freuen uns natürlich wieder
auf eure Anregungen und Erfahrungsberichte (Kontaktdaten auf
der Nebenseite).
Euer Projektteam „Holzforscherheft 2.0“
PS:
proHolz Steiermark erweitert laufend das kostenlose Angebot
für steirische Schulen und Kindergärten – auch speziell auf das
Holzforscherheft 2.0 abgestimmt (z.B. Verleihboxen).
Nähere Informationen siehe www.holzmachtschule.at
3
09 1. DER WALD IM KLIMAWANDEL – FAKT ODER FAKE?
09 1.1 Ein paar Fakten vorab
24 1.2 Wie viel wiegt Luft?
24 Versuch: CO 2
fällt ins Gewicht
26 Versuch: Die Kerzentreppe
28 Versuch: Echt spritzig – Pantomime mit CO 2
-Effekt
33 1.3 Wie können Waldflächen die
Temperatur beeinflussen?
34 Versuch: Albedo – Vergleich unterschiedlicher Oberflächen
36 Versuch: Simulation des Treibhauseffekts
38 1.4 Spielen bei der Klimaerwärmung auch Oberflächentemperaturen
von Gebäuden eine Rolle?
38 Versuch: Temperatur unterschiedlicher
Materialoberflächen I
42 Versuch: Temperatur unterschiedlicher
Materialoberflächen II
44 1.5 Wie funktioniert Klimaschutz
durch Substitutionsprodukte aus Holz?
45 Versuch: Verschiedene Fasern im Test
50 Versuch: Die wunderbare Schlange aus Zellophan
52 Versuch: Spielzeug aus Holz selbst bauen
55 2. BÄUME – GRÜNE WUNDER
ODER EINFACH PERFEKTE SYSTEME?
58 2.1 Chlorophyll – der grüne Wunderstoff im Baum?
58 Versuch: Chlorophyll – echt der Hammer
62 Versuch: Warum sehen Blätter und Nadeln
für uns Menschen grün aus?
64 2.2 Warum werden die Blätter im Herbst bunt?
64 Versuch: Extraktion von Chlorophyll
68 Versuch: Chlorophyll unter ultraviolettem Licht
69 2.3 Wie gelangt die bei der Fotosynthese erzeugte
Glukose von den Blättern und Nadeln in die
restlichen Teile des Baumes?
69 Versuch: Blätterskelett
72 2.4 Wie kommt das Wasser aus dem Boden
in die Blätter und Nadeln?
74 Versuch: Wie trinkt der Baum?
4
78 2.5 Wald – echt „dufte“!
79 Versuch: Ätherische Öle im Klassenzimmer
ohne Destillation
80 Versuch: Destillation von Fichtennadelöl
82 2.6 Holz unter dem Mikroskop
84 Versuch: Eine Baumscheibe unter der Lupe
90 2.7 Holz dicht auf den Fersen
90 Versuch: Dichtemessung von Holz
93 3. HOLZ – TRADITIONELL UND INNOVATIV
94 3.1 Bauen mit Holz
95 3.2 Holz brennt sicher
95 Versuch: Brandverhalten von Holz
98 3.3 Holz schneidet gut ab!
98 Versuch: Holz – echt schnittig!
100 3.4 Holz gibt Stabilität
101 Versuch: Was hält Holz im Vergleich
zu Aluminium oder Stahl aus?
104 Versuch: Stabilität von Holzwerkstoffen
107 Versuch: Fühlbox Holzwerkstoffe
108 3.5 Oberflächenbehandlung von Holz
108 Versuch: Behandlung von Holz mit Lack und Wachs
112 Versuch: Nachweis von Gerbsäure in Eichenholz
115 4. MIT WALD & HOLZ KANNST DU IMMER RECHNEN!
116 4.1 Darstellung von Längen und Flächenmaßen
sowie Volumen mit Ästen oder Holzstäben
123 4.2 Berechnung mit Winkelverhältnis:
Wie hoch ist ein Baum?
128 Wertschöpfungskette Holz
133 Berufe, die mitwachsen
134 Angebot von proHolz Steiermark für
steirische Kindergärten und Schulen
5
So arbeitest du
mit diesem Heft:
Am Anfang jedes Kapitels und direkt bei den einzelnen
Experimenten findest du grundlegende Informationen
zum jeweiligen Fachgebiet. Dieses Wissen ist notwendig,
um die nachfolgenden Experimente zu verstehen.
Überall, wo du einen QR-Code findest, werden online
unter www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2 vertiefende
Hintergrundinformationen angeboten. Dieses
Online-Angebot wird laufend erweitert und adaptiert.
Für einige Experimente werden Materialien benötigt,
die nicht einfach z.B. in einem Baumarkt gekauft werden
können (z.B. Furnier). Wendet euch als steirische
Schule oder Kindergarten an das Team von proHolz
Steiermark, wenn ihr nicht wisst, wie ihr zu diesen Materialien
kommt (Kontakt siehe S. 2 oder Rückseite).
Weiterbilden
Auch für das Holzforscherheft 2.0 gilt:
Die Experimente und das damit verbundene Wissen sind
Inhalt von Fortbildungen, die an der Pädagogischen Hochschule
Steiermark angeboten werden. Die aktuellen Termine
findest du in PH-online bzw. unter www.holzmachtschule.at.
Wenn sich mehrere Pädagog:innen in deiner
Bildungseinrichtung für das Thema Wald und Holz
interessieren, besteht auch die Möglichkeit, eine SCHILF
oder eine SCHÜLF durchzuführen
(Anfragen bitte an info@holzmachtschule.at schicken).
Fragen
Natürlich steht das Projektteam wieder gerne für
deine Fragen und Anregungen zur Verfügung!
Schreib uns einfach ein kurzes Mail oder ruf uns an
und wir werden dich gerne unterstützen!
6
KapiteL 1
Weißt du,
... was der Unterschied zwischen
Wetter und Witterung ist?
… was mit „Trockenstress“
gemeint ist?
… wie schwer
1 m³ CO 2
wirklich ist?
... wie der Wald die Gesamt-
Kohlenstoffmenge auf der
Erde beeinflusst?
... was mit einem Dendrometer
vermessen wird?
… welche Baumarten in Zukunft
in unseren Wäldern wachsen werden?
… wie Holzprodukte und
Klimawandel zusammenhängen?
7
8
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
1. Der Wald im Klimawandel-
Fakt oder Fake?
Fast täglich erfahren wir aus den Medien, wie sich das Ökosystem Wald und der
Mensch gegenseitig beeinflussen. Die Rede ist dabei zum Beispiel von Regenwaldabholzungen,
Baumpflanzaktionen, Borkenkäferbefall, „Waldbaden“ und vielem
mehr. Um die komplexen Zusammenhänge zu verstehen, haben wir in diesem
ersten Kapitel grundlegende Begriffe und Vorgänge zusammengefasst und einige
davon anhand von Experimenten näher unter die Lupe genommen.
1.1 Ein paar Fakten vorab
Was ist eigentlich der Unterschied
zwischen Wetter, Witterung und Klima?
Als „WETTER“ (von althochdeutsch
wetar =
Wind) bezeichnen wir
den spürbaren, kurzfristigen
Zustand der
Atmosphäre an einem
bestimmten Ort (z.B.
Sonnenschein, Bewölkung,
Regen, Wind,
Hitze, …).
Die WITTERUNG ist das Wetterverhalten
in einem bestimmten
Zeitabschnitt (von mehreren
Tagen bis zu einer Jahreszeit) in
einem bestimmten Gebiet. Kurz
gesagt ist die Witterung die regionale
Auswirkung von aktuellem
Wetter und lokalem Klima
in Bezug auf fühlbare Wetterelemente
wie Niederschlag,
Temperatur, Wind, Luftdruck
oder Luftfeuchtigkeit.
Das KLIMA ist der mittlere
Zustand der Atmosphäre an
einem bestimmten Ort oder
in einem bestimmten Gebiet
über einen längeren Zeitraum
(die definierten Zeitspannen
reichen dabei von 30 Jahren
bis hin zu Jahrhunderten oder
Jahrtausenden). Das Klima
wird wesentlich von Treibhausgasen
wie Wasserdampf
und CO 2
(Kohlenstoffdioxid)
beeinflusst.
Obwohl das Klima in der Wüste trocken ist, kann das Wetter trotzdem an einigen Tagen im Jahr regnerisch sein.
9
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Wie funktioniert der Kohlenstoffkreislauf?
Pflanzen nehmen durch die Fotosynthese Kohlenstoff
aus der Atmosphäre in Form von Kohlenstoffdioxid
(CO 2
) auf und geben einen Teil
davon durch die „Atmung“ wieder ab. Der andere
Teil wird in Glucose (Traubenzucker) umgewandelt
und in der Biomasse gespeichert.
Ein Teil dieser Biomasse wird von Mikroorganismen
zersetzt und unter anderem in Form
von CO 2
wieder an die Atmosphäre abgegeben
(= Verrottung).
Werden Bäume geerntet und zu Holzprodukten
weiterverarbeitet, wird diese Zersetzung
verhindert und der Kohlenstoff bleibt über einen
längeren Zeitraum im Holz gebunden.
Die nachfolgende Grafik zeigt deutlich den Einfluss des Menschen auf den
weltweiten Kohlenstoffkreislauf (anthropogen = vom Menschen gemacht):
ANTHROPOGENER KOHLENSTOFF-FLUSS
Durch die veränderte Landnutzung,
z.B. die Abholzung von Wäldern
für den Ackerbau, und die
verstärkte Nutzung von fossilen
Energiequellen, wird mehr Kohlenstoff
freigesetzt als durch die
Pflanzen an Land und im Wasser
aufgenommen werden kann.
Deshalb steigt der CO 2
-Gehalt in
der Atmosphäre an.
Die Kohlenstoff-Menge auf der Erde bleibt immer gleich. Wichtig für den Klimawandel
ist, ob der Kohlenstoff gebunden (z.B. in Holzprodukten oder in fossilen Rohstoffen
wie Erdöl oder Erdgas) oder freigesetzt (in der Atmosphäre) ist. Solange er
gebunden ist, treibt er den Klimawandel nicht weiter voran. In Form von CO 2
in der
Atmosphäre heizt er diese als Treibhausgas aber weiter auf. Freigesetzt wird CO 2
zum Beispiel bei Verbrennung oder Verrottung von Biomasse.
10
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
KOMPONENTEN DES GLOBALEN KOHLENSTOFFKREISLAUFS
Die weißen Pfeile in der Grafik symbolisieren den Ausstoß und die Aufnahme von CO 2
im globalen
Kohlenstoffkreislauf. Die Größe und Breite der Pfeile korrelieren mit der Menge des CO 2
.
Im Jahr 2020 sind aufgrund der Covid-19-Pandemie
im Vergleich zum Vorjahr sowohl der
globale Verbrauch von Primärenergie (z.B. von
Wind- oder Wasserkraftwerken) um 4,3 % auf
556,63 Exajoules als auch die CO 2
-Emissionen
um 6,3 % gesunken (auf 32 284,1 Mio. Tonnen
CO 2
). Das ist der niedrigste CO 2
-Emissionswert
seit dem 2. Weltkrieg.
11
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Wie beeinflusst der Wasserkreislauf das Klima
und was haben Bäume damit zu tun?
Ähnlich wie die Menge an Kohlenstoff bleibt
auch die Gesamtmenge an Wasser auf der
Erde bzw. in der Erdatmosphäre unverändert.
Wasser verdunstet und wird über Winde und
Luftmassenbewegungen über Land getragen,
wo es sich in Form von Wolken ansammelt.
Von dort gelangt es als Niederschlag oder
Tau zurück auf die Erde. Es verdunstet teilweise
wieder oder versickert im Grundwasser
und gelangt über Quellen und Fließgewässer
schlussendlich zurück ins Meer.
Bäume und andere Pflanzen spielen in diesem
Zyklus eine bedeutende Rolle: Sie nutzen das
Wasser aus der Erde für das Wachstum und
die Fotosynthese. Dabei transpirieren sie das
Wasser in Form von Wasserdampf wieder in
die Luft. Die Kombination der aktiven Transpiration
der Pflanzen und der passiven Verdunstung
des Bodens nennt man Evapotranspiration.
DER GLOBALE WASSERHAUSHALT VON WÄLDERN
Die blauen Pfeile in der Grafik symbolisieren die Wasserströme im globalen Wasserhaushalt.
Die Größe und Breite der Pfeile korrelieren mit der Menge des Wassers.
12
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Wie wirkt sich der Klimawandel
auf den Wasserkreislauf aus?
Wenn es wärmer wird, kann die Luft mehr Wasserdampf
aufnehmen und halten (1°C globale
Erwärmung bewirkt eine Erhöhung der Wasserdampfkapazität
um 7 %). Allgemein wird
auf Basis von Klimamodellen daher angenommen,
dass die Klimaerwärmung eine Zunahme
an Niederschlägen mit sich bringt. Faktum ist
aber, dass sich die Temperaturveränderung
und der damit verbundene Niederschlag regional
sehr unterschiedlich auswirken: In einigen
Regionen wurde der Niederschlag im 20. Jahrhundert
mehr, in anderen weniger.
Expert:innen gehen im 21. Jahrhundert von einer
globalen Erwärmung von 2 – 3°C aus. Das
bedeutet eine Erhöhung der Wasserdampfkapazität
um rund 14 – 24 %. Konsequenzen für
das Wettergeschehen wären unter anderem
heftiger Starkregen und Überschwemmungen
in niederschlagsreichen Regionen, noch mehr
Dürreperioden in Trockengebieten und erhöhte
Sturmgefahr (durch die höhere Verdunstung
und Kondensation wird mehr latente Energie
in die Stratosphäre transportiert, was Tornados
und Hurrikans verursacht und verstärkt).
Österreich liegt in den mittleren Breiten. Laut
Klimastudien wird es bei uns im Sommer zu
einer Abnahme der Niederschläge kommen.
Die Zahl der klimabedingten Unwetter steigt weltweit in vielen Regionen.
Was hat die Abnahme von Niederschlägen
mit unserem Wald zu tun?
Bäume nehmen Wasser (mit Nährstoffen) über
die Wurzeln aus der Erde auf, transportieren es
über die Leitungsbahnen bis in die Blätter und
Nadeln, wo sie einen Teil über die Spaltöffnungen
(Stomata) in Form von Wasserdampf wieder
an die Atmosphäre abgeben. Diesen Vorgang
nennt man Transpiration. Wenn zu wenig
Niederschlag fällt, kann der Baum nicht mehr
genügend Wasser aus dem Boden „saugen“.
Sobald rund 40 % des Wasserspeichers aufgebraucht
sind, beginnt der Baum die Spaltöffnungen
zu schließen, um zu viel Verdunstung
zu verhindern. Bei diesem Prozess kann es vorkommen,
dass dabei die Blätter und Nadeln
abgeworfen werden. Vor allem jüngere Bäume
und Flachwurzler sind davon betroffen, weil
ihre Wurzeln eher in der oberen (trockenen)
Bodenschicht verankert sind.
13
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Aus der Praxis
Um die Auswirkungen von Trockenperioden
auf Bäume zu erforschen,
werden zum Beispiel mit Dendrometern
über einen längeren Zeitraum
millimetergenaue Messungen
des Stammumfanges durchgeführt.
Fazit: Bei Trockenheit nimmt der
Stammumfang ab – der Baum
„zieht“ sich zusammen und dehnt
sich erst wieder aus, wenn der Flüssigkeitshaushalt
wieder hergestellt
ist. Mit dem Abnehmen des Stammwachstums
verringert sich auch die
Klimaschutzleistung, da weniger
Kohlenstoff im Baum gebunden
werden kann.
Was bedeutet das für den Baum bzw. den Wald?
Mit durch Trockenheit beeinträchtigten Blättern
und Nadeln kann der Baum nicht mehr
ausreichend Fotosynthese betreiben. Das
schwächt ihn und macht ihn anfälliger für
Schädlinge. In der Fachsprache wird das als
„Trockenstress“ bezeichnet (ähnlich, wie
wenn ein Mensch großen Durst hat und keine
Flüssigkeit zur Verfügung steht).
Bei wärmerem Klima fühlen sich viele Schädlinge
wohler und vermehren und entwickeln
sich schneller. Durch längere Wärmeperioden
können sie mehrere Generationen bilden. In
Kombination mit Bäumen im Trockenstress
können die Auswirkungen auf betroffene
Waldflächen fatal sein. Besonders der Fichtenborkenkäfer
stellt die heimische Forstwirtschaft
immer wieder vor große Herausforderungen.
14
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Die folgende Abbildung zeigt das Ergebnis
einer langjährigen Untersuchung der Auswirkung
von Trockenstress auf das Fraßverhalten
von Borkenkäfern bei Monokulturen und
Mischkulturen an mehreren Waldparzellen auf
1,1 ha.
Berthelot, S., Frühbrodt, T., Hajek, P., Nock, C. A., Dormann,
C. F., Bauhus, J., Fründ, J. (2021): Tree diversity reduces risk
of bark beetle infestation for preferred conifer species, but
increases risk for less preferred hosts. In: Journal of Ecology.
DOI: 10.1111/1365-2745.13672
Luftaufnahme vom Baumdiversitätsexperiment IDENT bei
Freiburg vor (links Jahr 2017) und nach (rechts Jahr 2018) der
Trockenheit und dem Borkenkäferbefall.
2017 2018
Quelle: Luftaufnahmen von K. R. Kovach
Viele Bäume werfen im Trockenstress ihre Blätter und Nadeln ab
Viele Baumarten „heilen“ kleine Wunden mit Harz (Pech). Für die Produktion von
Harz braucht der Baum Wasser. Wenn in Trockenzeiten Borkenkäfer mit ihren Fraßgängen
die (Assimilat-)Leitungsbahnen des Baumes schädigen, ist er aufgrund des
Wassermangels nicht mehr in der Lage, ausreichend Harz herzustellen und die Wunden
zu verschließen. Somit stirbt der Baum bei starkem Käferbefall mit der Zeit ab.
Was bedeutet das
für uns Menschen?
Wenn Bäume kein Wasser mehr verdunsten,
ist die damit verbundene Kühlung nicht mehr
gegeben – die Temperatur steigt weiter an.
15
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Wie reagieren Waldbesitzer:innen auf den Klimawandel?
NEUE HERAUSFORDERUNGEN
FÜR DIE FICHTE
In Österreichs Wäldern wachsen rund 3,4 Milliarden
Bäume in Form von 65 verschiedenen Waldbaumarten.
Die häufigste Baumart ist die Fichte. Sie gilt als
„Brotbaum“ der Forstwirtschaft, weil sie keine großen
Ansprüche an den Standort stellt, schnell wächst und
ihr Holz vielseitig verwendbar ist. Da sie flach (also
eher an der Erdoberfläche) wurzelt, braucht sie eine
gute und kontinuierliche Wasserversorgung, was bei
zunehmender Trockenheit nicht mehr an allen Standorten
gegeben ist.
Nachdem Bäume sehr lange Wachstumsperioden
(„Umtriebszeiten“) haben ist es schwierig, größere
Waldflächen kurzfristig an den Klimawandel anzupassen.
Bäume, die heute gepflanzt werden, werden
vielleicht erst in 100 Jahren oder noch später geerntet.
Welches Klima bei uns zu dieser Zeit herrschen wird,
kann keiner genau vorhersagen.
NEUE BAUMARTEN
IN UNSEREN WÄLDERN
Waldbesitzer:innen sind somit gefordert,
bei Nachpflanzungen gezielt
auf Baumarten zu setzen, die mit den
prognostizierten Klimabedingungen
möglichst gut zurecht kommen. Dazu
gehören auch Baumarten, die heute
noch nicht in Österreich vorkommen.
Die Veränderung des Klimas bringt
auch eine natürliche Änderung der
Baumartenzusammensetzung mit
sich. Die Forstwirtschaft kann den
Wald bei diesem Prozess aber unterstützen
und die Anpassung an die
Klimaerwärmung durch waldbauliche
Maßnahmen beschleunigen (zum Beispiel
durch gezielte Aufforstung = das
Pflanzen von jungen Bäumen).
Waldbesitzer:innen müssen im Sinne eines „klimafitten Waldes“
genau darauf achten, welche Baumarten gepflanzt werden.
16
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
KLIMAMODELLE UND
MÖGLICHE SZENARIEN
Wie sich der Klimawandel entwickeln wird,
hängt von vielen Faktoren ab. Die Frage ist
vor allem, welche Maßnahmen wir Menschen
ergreifen werden, um die negativen Entwicklungen
zu stoppen.
Um trotzdem möglichst präzise Vorhersagen
treffen zu können haben Klimaforscher:innen
Modelle entwickelt, die auf verschiedene
Szenarien eingehen. Diese Modelle sind eine
wesentliche Grundlage für die Waldbewirtschaftung.
Wie wissen
Waldbesitzer:innen,
welche Baumarten
für ihre Waldflächen
geeignet sind?
Welche Baumarten in den österreichischen
Wäldern am besten
wachsen hängt nicht nur vom Klima,
sondern zum Beispiel auch
von der Bodenbeschaffenheit
(Geologie) ab. Forschungsinstitutionen
wie das „BFW – Bundesforschungszentrum
für Wald“ oder
die Universität für Bodenkultur
(BOKU) beschäftigen sich intensiv
mit dieser Thematik. Sie entwickeln
auf Basis eines großen Daten-Pools
digitale Werkzeuge für
Forstexpert:innen und Waldbesitzer:innen,
um sie bei der Waldbewirtschaftung
zu unterstützen.
Die Douglasie stammt ursprünglich aus Nordamerika und gilt auch bei uns in
Österreich als eine der “klimafitten“ Baumarten für zukünftige Mischwälder.
17
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
STRATEGIEN FÜR EINE GEZIELTE WALDBEWIRTSCHAFTUNG (BEISPIELE):
UNTERSTÜTZTE
WANDERUNG
Bereits existierende heimische
Baumarten werden in
klimatisch geeignetere Gebiete
„umgesiedelt“: Dieser
natürliche Prozess wird durch
gezielte Aufforstung beschleunigt
(das Saatgut der neuen
Bäume wird speziell an die
zukünftigen Klimaumstände
angepasst – z.B. was die Trockenheitsresistenz
betrifft).
PFLANZUNG ANDERER
HEIMISCHER BAUMARTEN
Darunter versteht man die
Pflanzung von Baumarten,
die zwar in anderen Wäldern
Österreichs, aber noch nicht
in dem betroffenen Waldstück
wachsen (zum Beispiel zur
Generierung eines Mischwaldes
aus einem reinen Fichtenwald).
PFLANZUNG NICHT
HEIMISCHER BAUMARTEN
Diese Strategie wird eingesetzt,
wenn heimische Baumarten an
ihre Existenzgrundlage kommen.
Dabei werden Baumarten
gepflanzt, die in anderen Teilen
der Erde unter ähnlichen Bedingungen
gut wachsen.
Aus der Praxis
Zum Thema „klimafitter Wald“ laufen weltweit zahlreiche Forschungsprojekte. Eines davon
mit steirischer Beteiligung ist „FORSITE“ bzw. die „Dynamische Waldtypisierung“. Dabei
wurden in steirischen Wäldern Daten erhoben (z.B. Baumarten, Bodenbeschaffenheit/Geologie
etc.) und mit aktuellen Klimadaten in Verbindung gebracht. Die Gesamtdaten fließen
in eine Datenbank ein. Aus einer daraus generierten digitalen Karten können Waldbesitzer:innen
ablesen, welche Baumarten für ihre Waldfläche am besten geeignet sind.
18
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Wie verändert sich die Waldfläche in Österreich?
Auch wenn der Klimawandel den Wald und die Waldbesitzer:innen laufend vor neue Herausforderungen
stellt, wird die Waldfläche in Österreich jedes Jahr größer (Zunahme jährlich um ca.
3.400 ha; entspricht rund 4.700 Fußballfeldern).
Waldflächenentwicklung in Österreich
Quelle: Bundesforschungszentrum für Wald,
Österreichische Waldinventur - Zwischenauswertung
2016/18 in BFW Praxisinformation Nr. 50 – 2019.
Die Gründe dafür sind vielfältig: Zum Beispiel verschiebt sich aufgrund der Klimaerwärmung die
Baumgrenze im Gebirge nach oben, Almflächen und Weideflächen werden nicht mehr genutzt
und wachsen zu, oder Flächen werden einfach gezielt aufgeforstet.
12 %
verbleiben
im Wald
61,5 %
FAST 2/3 DER STEIERMARK
SIND MIT WALD BEDECKT.
Zuwachs: 8024 (1000 vfm)
Nutzung: 7051 (1000 fm)
Nutzungsprozent: 87,9 %
+ 12,1 %
88 %
des Holzes
werden
geerntet
IM STEIRISCHEN WALD
WÄCHST MEHR HOLZ NACH
ALS GEERNTET WIRD.
Quelle: Bundesforschungszentrum für Wald, Österreichische
Waldinventur - Zwischenauswertung 2016/18
19
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Welche Bedeutung haben nachhaltig bewirtschaftete
Wälder und Holzprodukte für uns als Klimaschützer?
Was bedeutet „nachhaltig bewirtschaftet“?
In Österreich muss dafür gesorgt werden, dass für jeden geernteten Waldbaum
mindestens ein neuer nachwächst. Dieses Prinzip der „Nachhaltigkeit“
ist im Forstgesetzt verankert.
Noch einmal kurz
zusammengefasst
die wichtigsten
Punkte im Überblick:
Bäume spenden Schatten und kühlen aufgrund von Verdunstungskälte
die Luft – das kühlt die Umgebungstemperatur
erheblich ab (nicht nur im Wald, sondern auch in
Städten, wo wenig natürlicher Schatten gegeben ist).
Bäume binden bei der Fotosynthese Kohlenstoffdioxid.
Wird das Holz weiterverarbeitet (z.B. zu Häusern oder Möbeln)
bleibt der Kohlenstoff so lange im Holz gebunden, bis
es verrottet oder verbrennt. Das verringert den CO 2
-Anteil
in der Atmosphäre und entlastet das Klima.
Holzprodukte aus heimischen (nachhaltig bewirtschafteten)
Wäldern sind eine klimafreundliche, regionale Chance,
Produkte aus umweltschädlicheren Rohstoffen zu ersetzen
(Holz ist ein nachwachsender Rohstoff; mit regionalen
Holzprodukten vermeiden wir lange Transportwege).
Erklärung zur nebenstehenden Grafik:
01_Wald nicht bewirtschaftet
Wird ein Baum nicht geerntet, fällt er irgendwann um und verrottet. Dabei
wird das aufgenommene und im Holz gelagerte CO 2
wieder freigesetzt. Die
verrottende Biomasse ist Nahrung für Bodenlebewesen und Mikroorganismen.
Sie wird zu natürlichem Dünger. Das ist gut für den Wald, aber der
positive Klimaeffekt ist geringer als bei der gezielten Holznutzung.
02_Wald nachhaltig bewirtschaftet
Wird das Holz geerntet, bleibt der Kohlenstoff auch in den Holzprodukten
weiter gespeichert, sogar noch länger, wenn Produkte nach ihrer ursprünglichen
Funktion noch für weitere Produkte gebraucht werden (second life).
Die Verwendung von Holz ist nur dann vorteilhaft, wenn gleichzeitig ein
neuer Baum für den gefällten nachgepflanzt wird und wieder CO 2
aufnimmt.
Äste, Nadeln, Laub etc. bleiben als Dünger im Wald. Das ist das
Prinzip der nachhaltigen Forstwirtschaft.
03_Produkte aus fossilen Rohstoffen
Werden Produkte aus fossilen Rohstoffen
hergestellt, ist das doppelt
schlecht für das Klima. Bei der Produktion wird im Boden gelagertes CO 2
freigesetzt und bei der Entsorgung der Produkte erneut.
20
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
01
Wald nicht bewirtschaftet
02
Wald nachhaltig bewirtschaftet
03
Produkte aus fossilen Rohstoffen
21
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
FÜR EXPERT:INNEN:
Immer wieder lesen wir in Medien, dass ein Kubikmeter Holz eine Tonne CO 2
bindet.
Aber wie kommt man eigentlich auf diesen Wert?
Vorab: Die dabei verwendete Formel ist keine
chemisch/stöchiometrisch korrekte Berechnung.
Sie bezieht sich auf das so genannte
„CO 2
-Äquivalent“ (CO 2
e oder CO 2
-eq).
Diese Maßeinheit wurde zur Bestimmung der
Klimawirkung unterschiedlicher Treibhausgase
kreiert (= der Index für die Erwärmungswirkung
einer bestimmten Menge eines Treibhausgases).
Holz ist ein Feststoff, in welchem Kohlenstoff
durch die Fotosynthese gespeichert wurde. Das
CO 2
-Äquivalent bedeutet: Wenn der gesamte
gespeicherte Kohlenstoff mit dem Sauerstoff
der Luft zu CO 2
reagieren würde, würde dabei
zirka eine Tonne CO 2
-Gas entstehen.
Die Berechnung dazu:
Holz besteht zu etwa 50 % aus Kohlenstoff (C).
Wenn wir davon ausgehen, dass 1 m³ Holz 500 kg wiegt,
wiegt der Kohlenstoff allein rund 250 kg.
CO 2
hat eine molekulare Masse von 44 g/mol,
C hat eine molekulare Masse von 12 g/mol.
Damit ergibt sich folgendes Verhältnis von CO 2
zu C:
44 g/mol / 12 g/mol = 3,67
250 kg * 3,67 = 917,5 kg
(annähernd eine Tonne)
Bei diesen Berechnungen gehen Expert:innen von unterschiedlichen Standpunkten
aus. Aber was denkt ihr? Welche Berechnung ist realistischer? Nur die Wirkung des
Kohlenstoffs zu betrachten, oder die Einbindung des Kohlenstoffs im Holz mit zu berücksichtigen?
Beide Seiten haben gute Argumente. Recherchiert und diskutiert sie in
der Klasse.
22
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
WARUM DIESE BERECHNUNG EIGENTLICH NICHT KORREKT IST:
Fotosynthese:
12 H 2
O + 6 CO 2
C 6
H 12
O 6
+ 6 O 2
+ 6 H 2
O
Zu beachten ist, dass der Sauerstoff in der Reaktion nicht aus dem Holz, sondern aus
der Luft kommt. Deshalb darf die Masse des Sauerstoffs nicht einfach mit in die Rechnung
mit einbezogen werden.
Die Fotosynthese ist eine endotherme Reaktion. Sie läuft nicht spontan ab, sondern
erfordert Energie. Diese erforderlichen 2870 kJ/mol stammen aus der Sonnenstrahlung.
Ohne Lichtenergie ist also keine Fotosynthese möglich (siehe S. 55 Physiologie
des Baumes).
Der Kohlenstoff kommt aus der im Holz fixierten Glukose (C 6
H 12
O 6
). Diese hat eine
molekulare Masse von 180 g/mol. Richtigerweise muss man also die Glukose mit dem
CO 2
ins Massenverhältnis setzen.
Abgebaut wird die Glukose unter anderem zu
6 CO 2
(CO 2
= molekulare Masse von 44 g/mol):
ALSO:
C 6
H 12
O 6
= 180 g/mol
6 CO 2
= 264 g/mol (entspricht 6 x 44 g/mol)
6*44 g/mol / 180g/mol = 1,47
Geht man davon aus, dass ein m³ Holz ca. 500 kg wiegt
und die Hälfte davon aus
Kohlenstoffverbindungen besteht (250 kg)
sieht die Berechnung folgendermaßen aus,
250 kg*1,47 = 366,67 kg
Nach diesem
Berechnungsschema wären
in einem Kubikmeter Holz
knapp 370 kg CO 2
gebunden.
23
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
1.2 Wie viel wiegt Luft?
Egal ob 370 kg oder 1.000 kg: Wie können in einem Kubikmeter Holz hunderte
Kilogramm CO 2
gebunden sein? CO 2
ist so etwas wie „Luft“ und „Luft“ wiegt ja
eigentlich nichts, oder? Die nächsten drei Versuche beweisen das Gegenteil.
CO 2
fällt ins Gewicht!
» 2 gleich große Luftballons
(verschiedene Farben)
» Sodasiphonflasche
» CO 2
-Kartusche
» Luftpumpe oder Blasbalg
» Briefwaage/Laborwaage
(am besten auf mg genau)
Der Inhalt der CO 2
-Kartusche wird in den leeren Sodasiphon
gefüllt. Ein Luftballon wird mit Hilfe des Sodasiphons
mit CO 2
aufgefüllt, der zweite Ballon wird
mit Hilfe der Luftpumpe aufgeblasen. Beide Ballons
sollen nach der Befüllung möglichst gleich groß sein.
Den Luftballon unbedingt mit einer Luftpumpe
oder einem Blasbalg und nicht mit dem Mund
aufblasen. Mit der Atemluft gelangen Flüssigkeit
und ein höherer CO 2
-Anteil in den Ballon
– das Versuchsergebnis wird verfälscht.
Luft
CO 2
LUFTBALLONPUMPE
SODASIPHON
24
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Der Ballon mit CO 2
ist deutlich schwerer. Er
fällt gerader und schneller zu Boden und
wiegt wesentlich mehr. Die Erklärung dazu:
Wenn man Luft als Gasgemisch betrachtet
und es mit reinem CO 2
vergleicht, dann ist
tatsächlich das CO 2
deutlich schwerer oder
physikalisch korrekt: dichter.
Mit diesem Experiment können Schüler:innen
kleine Gewichtsgrößen (g,
mg) näher gebracht werden. Dabei
kann auch auf Wiegetechniken eingegangen
werden (z.B. was bedeutet
„Tara“ bzw. „tarieren“). Was würde der
Inhalt der Ballone ohne die „Hülle“
wiegen?
Luft
CO 2
Nun werden beide Ballons auf der Laborwaage abgewogen – welcher
ist schwerer? Alternativ können beide Ballons aus der gleichen Höhe
fallen gelassen werden. Welcher fällt schneller zu Boden?
Hinweis: In einem Vakuum würden aufgrund der Erdanziehungskraft und der fehlenden Luftreibung
alle Körper gleich schnell zu Boden fallen. Durch die uns umgebende Luft fällt wegen des
Luftwiderstands der Körper mit höherer Masse (Luftballon mit CO 2
) schneller nach unten.
MESSERGEBNIS LUFT
MESSERGEBNIS CO 2
25
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Die Kerzentreppe
Der vorhergehende Versuch hat gezeigt, dass CO 2
schwerer ist als Luft
(also eine höhere Dichte als Luft hat). Diese Tatsache lässt sich anhand
eines weiteren Experiments anschaulich darstellen:
» durchsichtiger Behälter
» ca. 15 Teelichter
» Streichhölzer
oder Feuerzeug
» CO 2
-Ballon aus dem
vorhergehenden Versuch
oder 1 Sodasiphon und
1 CO 2
-Kartusche
Die Teelichter werden in Form einer „Kerzentreppe“
im durchsichtigen Behälter aufgestellt (als erstes ein
Teelicht, dann zwei übereinander, dann drei, dann
vier etc.). Die jeweils obersten Kerzen werden angezündet.
Anschließend wird vorsichtig das CO 2
entweder
aus dem Luftballon oder dem Sodasiphon in den
Behälter entlassen.
Die Kerzen löschen nacheinander
von unten her aus. Das CO 2
ist
schwerer als Luft und verdrängt
den Sauerstoff am Boden des Behälters.
Die Kerzen benötigen aber
Sauerstoff, um zu brennen. Wenn
sich immer mehr CO 2
im Behälter
befindet und sich dort am Boden
sammelt, erlischt eine Kerze nach
der anderen. Es geht zuerst das
unterste Teelicht aus, da das zugeführte
Kohlenstoffdioxid langsam
von unten nach oben steigt.
Wird mit einem Sodasiphon CO 2
in die Box entlassen, löschen die
Kerzen von unten nach oben aus (Beweis: reines CO 2
sinkt zu Boden –
es ist schwerer als Luft).
26
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Aus der Praxis
Die Tatsache, dass CO 2
die Flammen „erstickt“, wird
beim klassischen CO 2
-Löscher bei der Feuerwehr
genutzt. Dieser kommt überall dort zum Einsatz, wo
nicht mit Wasser gelöscht werden darf (zum Beispiel
bei Fettbränden in Küchen).
Eine Diskussion mit den Schüler:innen starten: CO 2
ist schwerer als Luft. Sinken die
schweren CO 2
-Moleküle somit auch in unserer Atmosphäre zu Boden? Das würde ja
bedeuten, dass wir in Abgasen ersticken würden. Faktum ist (wie die obenstehende
Grafik zeigt), dass die Luft, die uns umgibt, ja keine stehende Masse ist (wenn das so
wäre, hätten wir wirklich ein Problem). Sie ist dauerhaft in Bewegung (z.B. durch Winde,
Turbulenzen, warme Luft die nach oben steigt etc.). Somit haben die CO 2
-Moleküle
in der Luft überhaupt keine Möglichkeit, sich langsam abzusetzen und auf den Erdboden
zu sinken. Der Anteil der CO 2
-Moleküle in der Luft ist bis in eine Höhe von fast
100 Kilometer nahezu konstant.
27
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Echt spritzig!
Pantomime mit CO 2
-Effekt
Wer nicht mit Sodasiphonflaschen und CO 2
-Kartuschen arbeiten
möchte, kann mit diesem Experiment beweisen,
dass CO 2
ein schweres Gas ist.
» 1 volle Mineralwasserflasche
aus Plastik (prickelnd)
wahlweise 0,5 – 1,5 l
» 2 Stk. Spritzen (20 ml)
» 1 Stk. dünner Silikonschlauch
ca. 1 m lang
(z.B. aus einer Garten-
Tröpfchenbewässerung)
» 1 Absperrventil für den
Silikonschlauch
(z.B. für die Garten-
Tröpfchenbewässerung)
» 1 Stk. Luftballon
» 2 Stk. hohe Glasgefäße
(z.B. Blumenvasen – wenn
möglich durchsichtig)
» Blumendraht
» 1 Stk. Kerze/Teelicht
Die Aufzieh-Kolben werden aus den Spritzen entfernt.
Anschließend wird von den beiden Spritzen
jeweils das Ende mit der Andrückstelle abgeschnitten.
Nun wird der Silikonschlauch ungefähr in der
Mitte auseinandergeschnitten. Verbinde die beiden
Schlauchstücke mit dem Ventil. Auf die anderen
beiden Schlauch-Enden wird je eine Spritze (mit der
Nadelöffnung) gesteckt. Über eines der beiden (abgeschnittenen)
Spritzen-Enden wird der Luftballon
gestülpt, das andere wird fest in den Hals der vollen
Mineralwasserflasche gesteckt (funktioniert nur mit
Plastik- und nicht mit Glasflaschen). Eventuell mit Isolierband
fixieren.
Spritzen, Schlauch, Ventil und Luftballon
werden für das Experiment vorbereitet
HINWEIS:
Für diesen Versuch
können ausschließlich
Plastikflaschen
(PET-Flaschen) verwendet
werden, da
die Öffnungen von
Glasflaschen einen
zu kleinen Innenradius
haben und die
Spritzen nicht befestigt
werden können.
28
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Eine Diskussion mit den Schüler:innen starten: Warum „blubbert“ das Wasser in der
Mineralwasserflasche ? Was ist der Unterschied zwischen stillem und spritzigem
Wasser? Welches „Gas“ befindet sich im Mineralwasser? Wie viel CO 2
befindet sich in
der Flasche – wie schwer könnte das im Wasser gelöste CO 2
sein – hat ein Gas wie CO 2
überhaupt ein „Gewicht“? Was ist vom Gewicht her leichter – ein „Sixpack“ stilles oder
sprudelndes Mineralwasser?
Sobald der Versuch fertig aufgebaut ist, also ein Spritzen-Ende im Luftballon und das andere in
der Mineralwasserflasche steckt, kann das Ventil aufgedreht werden (das Experiment ist auch
eine gute Gelegenheit, um den Begriff „Ventil“ und die damit verbundenen Funktionen zu erklären).
Aufbau des Experiments
29
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
NUN MÜSSEN MINDESTENS ZWEI PERSONEN ZUSAMMENARBEITEN:
Eine Person nimmt das Schlauchende mit dem Luftballon und stellt sich erhöht z.B. auf einen
festen Hocker, eine Trittleiter oder einen Tisch (NICHT auf einen Drehstuhl oder einen Stuhl mit
Rollen!). Die zweite Person nimmt die Mineralwasserflasche und schüttelt sie kräftig.
ACHTUNG:
Die Spritze in der Mineralwasserflasche
dabei gut festhalten, sonst gibt es eine unfreiwillige Dusche!
Das von der Mineralwasserfirma
hineingepumpte CO 2
(ein kleiner
Teil davon hat sich chemisch zu
Kohlensäure verbunden) kann
herausgeschüttelt werden, steigt
in den Ballon hoch und bläst
ihn auf. Wasser, das bei diesem
Vorgang mit in den Ballon gelangt,
rinnt wieder zurück in die
Flasche. Hat der Ballon die gewünschte
Größe erreicht, wird
das Ventil im Schlauch geschlossen.
Somit kann die Spritze aus
der Flasche entnommen werden,
ohne dass das CO 2
wieder aus
dem Luftballon entweicht.
1. Eine Person steht
erhöht und hält das
Ende mit dem Luftballon,
die andere Person
schüttelt die Mineralwasserflasche.
Wenn
das meiste CO 2
aus der
Flasche entwichen ist,
unbedingt das Wasser
aus dem Luftballon
über den Schlauch
ablassen und anschließend
das Ventil
zudrehen.
Im nächsten Schritt wird ein
hohes, durchsichtige Gefäß benötig.
Die Kerze wird mit dem
Blumendraht so umwickelt, dass
sie möglichst einfach zum Boden
des Gefäßes und wieder heraus
transportiert werden kann.
Das Gefäß ist mit Luft gefüllt –
das kann mit der Kerze getestet
werden: Einfach die Kerze anzünden,
mit der Draht-Vorrichtung
vorsichtig in das Gefäß
bewegen – sie brennt im Gefäß
weiter. Danach die Kerze wieder
aus dem Gefäß entfernen.
2. Test - das Gefäß ist mit Luft gefüllt. Die
brennende Kerze kann also ohne Auslöschen
hinein- und hinausbewegt werden.
30
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Nun kommt die vorab gebaute Luftballon-
Spritze-Schlauch-Konstruktion zum Einsatz:
Das Spritzen-Ende, das zuvor in der Mineralwasserflasche
befestigt war, wird bodennah
in das durchsichtige Gefäß gesteckt. Das Ventil
wird vorsichtig geöffnet – das CO 2
aus dem
Luftballon strömt in das Gefäß. Bewegt man
die brennende Kerze jetzt wieder in Richtung
Gefäßboden, wird sie innerhalb kürzester Zeit
auslöschen (Erklärungen dazu siehe vorhergehende
Versuche).
Und jetzt ein echtes
„Experimentier-Highlight“:
Das Gefäß mit dem CO 2
wird genommen und
der Inhalt (also das CO 2
) wird vorsichtig in das
zweite Gefäß geleert. Das Spannende dabei:
Das CO 2
ist nicht sichtbar – das Ganze wirkt
wie Pantomime. Jetzt wird bei beiden Gefäßen
die Brennprobe wiederholt. Nachdem Gefäß
1 wieder mit Luft gefüllt ist, brennt die Kerze
im Gefäß 1 weiter. Im zweiten Gefäß, das beim
Umleeren mit dem durchsichtigen CO 2
gefüllt
wurde, erlischt die Kerze innerhalb von wenigen
Sekunden.
3. Das CO 2
wird über den Schlauch in ein
durchsichtiges Gefäß gefüllt.
5. Wird das CO 2
in das mit Luft gefüllte
Gefäß geleert, löscht die Kerze aus.
4. Wird die brennende Kerze in das mit CO 2
gefüllte Gefäß bewegt, löscht sie aus.
31
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
CO 2
ist, wie erwähnt, schwerer als Luft. Im Ballon
befindet sich das gasförmige CO 2
. Ist das
Ventil im Schlauch geschlossen, kann es nicht
entweichen. Wird das Ventil geöffnet, strömt
das CO 2
durch den Druck, den der Ballon ausübt,
sofort in das Glasgefäß aus. Dort verdrängt
es die Luft – es sinkt zu Boden.
Wird die brennende Kerze in das mit CO 2
gefüllte
Gefäß bewegt, erlischt sie aufgrund des
Sauerstoffmangels. Das CO 2
kann, obwohl es
nicht sichtbar ist, in das zweite Gefäß gegossen
werden. Auch hier verdrängt es die Luft, während
Gefäß 1 wieder mit normaler Luft gefüllt
ist. Darum brennt in Gefäß 1 die Kerze, während
sie in Gefäß 2 erlischt.
Dieser Effekt wird zum Beispiel in Weinkellern genützt. Hier besteht die Gefahr, dass
sich geruchloses CO oder CO 2
bildet und sich in den geschlossenen Räumen sammelt.
Deshalb nehmen Winzer:innen immer eine Kerze mit in den Keller. Erlischt diese aufgrund
des angesammelten Gases, müssen sie den Keller sofort verlassen. Auch in Bergwerken
wurden lange Zeit Kerzen als Indikatoren für CO 2
-Konzentrationen genützt.
Gingen die Kerzen aus, mussten die Bergleute sofort aus den Stollen flüchten.
Wie lange dauert es, um eine Tonne CO 2
durch Bäume zu kompensieren?
Pro Jahr bindet eine Buche zirka 12,5 kg CO 2
– theoretisch müssten also rund 80 Buchen
gepflanzt werden, um eine Tonne CO 2
zu kompensieren.
In der Praxis sieht es so aus, dass
die Menge an gebundenem CO 2
von vielen
Faktoren abhängig ist (u.a. von der Baumart,
vom Alter und dem Standort des Baumes).
32
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
1.3 Wie können Waldflächen
die Temperatur beeinflussen?
Auf den letzten Seiten haben wir uns intensiv mit den Themen Wasser- und
CO 2
-Kreislauf und den damit verbundenen Auswirkungen auf Bäume und Waldflächen
auseinandergesetzt. Aber was passiert konkret, wenn die Waldflächen
weniger werden und die Bodenversiegelung zunimmt? Wie wird die Temperatur
der Erdatmosphäre davon beeinflusst?
Was ist die Albedo und wie wirkt sie sich
auf die Temperatur aus?
Die „Albedo“ ist ein Rückstrahlkoeffizient, welcher
sich aufgrund von Oberflächenfarben ergibt.
Kurz gesagt: Je heller ein Körper ist, desto
größer ist die Albedo. Helle Oberflächen reflektieren
mehr Sonnenstrahlung – diese reflektierte
Strahlung steht für die Erwärmung
der Oberfläche bzw. des Körpers nicht zur Verfügung.
Der Rest der Strahlung wird von der
Oberfläche absorbiert (aufgenommen) und
erwärmt ihn. Der Albedo-Wert bewegt sich
in einem Bereich von 0 – 1, wobei 0 eine geringe
Rückstrahlung (z.B. 0,15 Asphalt) und 1
eine hohe Rückstrahlung (z.B. 0,9 Neuschnee)
bedeutet. Somit kann man davon ausgehen,
dass sich Neuschnee langsamer erwärmt und
weniger Wärme zurückstrahlt als eine Asphaltoberfläche.
Dieser Wert kann auch in Prozent
angegeben werden (z.B. 40 % entspricht 0,4).
Die Abbildung zeigt durchschnittliche Albedowerte von unterschiedlichen Oberflächen in %.
Je nach Färbung und Verschmutzungsgrad variieren diese Werte.
33
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Albedo - Vergleich
unterschiedlicher Oberflächen
Wenn dunkle Oberflächen sich stark aufheizen, warum ist es im
Sommer im dunklen Wald trotzdem kühler als am asphaltierten
Parkplatz? Schauen wir uns die Vorgänge anhand eines Experiments
an (Versuche inspiriert von: Scorza, C. et.al. (2019). Der Klimawandel:
Verstehen und Handeln. München: Fakultät für Physik LMU):
» 4 durchsichtige Behälter (ungefähre
Maße: L: 37 cm, B: 26 cm, H: 17 cm)
» schwarzes Tonpapier
(ca. 32 cm x 20 cm – muss in den
durchsichtigen Behälter passen)
» Blumenerde
» feuchter Waldboden
mit Waldpflanzen/Moos
» Halogenstrahler (kein LED-Strahler
er muss Wärme abgeben) mit Stativ
» Grillthermometer mit 4 Messfühlern
und/oder Laserthermometer
» Wärmebildkamera
» Wasser (zum Gießen)
Vorbereitung der Behälter: In Behälter eins
wird ein „Waldbiotop“ angepflanzt (feuchter
Waldboden evt. mit dunklem Moos, kleinen
Bäumchen/Zweigen, Waldklee oder sonstigen
„typischen“ Waldpflanzen – am besten direkt
aus dem Wald in den Behälter geben). In Behälter
zwei wird der Boden mit Blumenerde
bedeckt und angegossen, sodass die Erde gut
feucht ist. In Behälter drei wird der Boden mit
trockener Erde bedeckt. In die vierte Kiste wird
das schwarze Tonpapier gelegt.
Optimal ist ein
Grillthermometer
mit vier Fühlern
Das Thermometer zeigt die verschiedenen
Oberflächentemperaturen bei
Raumtemperatur an. Das Waldbiotop
und die Erde wurden mit frischem
Wasser befeuchtet. Am heißesten ist die
simulierte Asphaltfläche (Tonpapier),
am kühlsten das Waldbiotop.
34
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Der Halogenscheinwerfer wird aufgebaut und eingeschaltet. Die vier Behälter werden so aufgestellt,
dass alle gleich viel Wärmestrahlung vom Halogenscheinwerfer abbekommen. Die Messfühler
des Grillthermometers werden in allen 4 Kisten platziert (immer möglichst an der identen
Stelle). Den Strahler mindestens 30 Minuten laufen lassen, sodass sich die unterschiedlichen
Oberflächen erwärmen können. Nach rund einer halben Stunde werden die Temperaturen aller
vier Oberflächen gemessen und mit der Wärmebildkamera überprüft.
Schüler:innen vor der Durchführung des Experiments raten lassen, welche
Oberfläche am kühlsten bleibt und warum.
Auch die Wärmebildkamera beweist: Die Oberfläche des Waldbiotops heizt sich
bei der Bestrahlung mit dem Scheinwerfer am wenigsten auf.
Nach 30 Minuten Bestrahlung durch den Halogenscheinwerfer haben sich die Oberflächen ganz
unterschiedlich erhitzt. Am heißesten ist das schwarze Tonpapier, das eine asphaltierte Fläche
simulieren soll. Schwarze Oberflächen absorbieren Strahlung und geben diese als langwellige
Wärmestrahlung wieder ab.
An nächster Stelle steht die dunkle, trockene Erde. Die Erde liegt locker mit einigen Lufträumen
im Behälter. Luft überträgt Wärme schlecht, also ist die trockene Erde kühler als das Tonpapier.
An dritter Stelle kommt die nasse Erde. Wasser absorbiert einen Teil der Strahlung und erwärmt
sich deutlich langsamer als Feststoffe.
Daher gibt nasse Erde weniger langwellige Wärmestrahlung ab als trockene Erde.
Am kühlsten ist das Waldbiotop. Bei Bestrahlung und genügend Feuchtigkeit betreiben die
Pflanzen Fotosynthese. Die Energie aus der Strahlung wird absorbiert und in die Umwandlung
von H 2
O und CO 2
zu Zucker und Sauerstoff investiert. Die Pflanzen verdunsten zusätzlich Wasser,
was einen weiteren Kühleffekt zur Folge hat. Fazit: Obwohl die Oberfläche des Waldbiotops
sehr dunkel ist, gibt sie kaum Wärmestrahlung ab.
35
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Simulation des Treibhauseffekts
Die befüllten Behälter aus dem vorhergehenden Versuch
können für ein weiteres Experiment eingesetzt werden.
Dabei wird der Treibhauseffekt simuliert:
» Versuchsaufbau wie bei
Versuch „Albedo“
beschrieben
» Frischhaltefolie
» Sodasiphon
» CO 2
-Kartusche
Die vier Behälter werden mit Frischhaltefolie
abgedeckt und einige Minuten
mit dem Halogenscheinwerfer
bestrahlt. In den Behälter mit
dem schwarzen Tonpapier wird mit
dem Sodasiphon und der CO 2
-Kartusche
CO 2
eingeleitet. Die Temperatur
in den Behältern wird genau
beobachtet.
Hinweis:
Es ist wichtig alle Behälter zu bedecken,
da bereits die Folie einen
Effekt auf die Temperatur hat. Um
den Treibhauseffekt des CO 2
beobachten
zu können und nicht den
der Folie, muss die „Asphaltkiste“
mit den bedeckten Behältern verglichen
werden.
1: trockene Erde; 2: nasse Erde
3: Asphalt mit CO 2
; 4: Waldbiotop
36
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Die Temperatur im Behälter mit dem schwarzen
Tonpapier, welches eine Asphaltfläche
simuliert, steigt nach Einleitung des Treibhausgases
CO 2
stark an. Das Tonpapier erhitzt
sich durch die Wärmeeinstrahlung, da dunkle
Oberflächen Strahlung absorbieren und in
Form von langwelliger Wärmestrahlung wieder
abgeben. Die Luft im verschlossenen Behälter
wurde durch das zugegebene CO 2
nahezu völlig
verdrängt. Die CO 2
-Moleküle in der Luft werden
durch die langwellige Wärmestrahlung,
die vom Tonpapier ausgeht, zur Schwingung
angeregt. Die schwingenden Moleküle geben
ihrerseits die Schwingungsenergie wieder als
langwellige Wärmestrahlung zurück zum Tonpapier.
Dadurch erhitzt sich dieses immer
weiter. Wir haben eine Simulation des Treibhauseffektes.
Theoretisch ist mit diesem Experiment
ein Temperaturanstieg um bis zu 15 °C
möglich.
Da CO 2
schwerer ist als Luft (siehe S. 24 f), ist
die Frischhaltefolie nicht zwingend notwendig.
Sie soll nur Luftverwirbelungen und damit das
vorzeitige Austreten des CO 2
aus dem Behälter
verhindern.
Eine genaue Erklärung, wie der Treibhauseffekt
funktioniert, steht in vielen
Lehrbüchern und im Internet – hier noch
einmal eine kurze Zusammenfassung:
Die Sonnenstrahlung trifft auf die Erde, die
sich dadurch erwärmt. Die Strahlung wird
von der Erde teilweise in die Atmosphäre
„zurückgeworfen“ (reflektiert und teilweise
als Wärmestrahlung wieder abgegeben).
Die Treibhausgase (u.a. CO 2
) hindern diese
Wärmestrahlung daran, ins Weltall zu
gelangen (ähnlich wie die Glasfenster in
einem Treibhaus). Ein Teil der Wärmestrahlung
wird somit zur Erde zurückgeschickt.
Das nennen wir den „natürlichen
Treibhauseffekt“. Ohne diesen natürlichen
Treibhauseffekt würde die Temperatur auf
unserer Erde dauerhaft im Minusbereich
liegen).
Wenn sich aber zu viel Treibhausgas (z.B.
CO 2
) in der Atmosphäre befindet (also zu
viel Wärmestrahlung zur Erde zurückgeschickt
wird), erwärmt sich die Erde mehr
als durch den natürlichen Treibhauseffekt.
Der Klimawandel nimmt seinen Lauf.
37
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
1.4 Spielen bei der Klimaerwärmung
auch Oberflächentemperaturen
von Gebäuden eine Rolle?
Vor allem in Städten ist die Hitzeentwicklung im Sommer eine große Herausforderung.
Die starke Bestrahlung von Gebäuden und anderen Beton- bzw.
Asphaltflächen durch Sonnenlicht in Kombination mit geringer Luftbewegung
und geringer Abkühlung in der Nacht heizen Oberflächen extrem auf. Einen weiteren
Einfluss darauf haben unter anderem die hohe Schadstoffkonzentration,
die geringere Verdunstung der versiegelten Oberflächen
und die fehlende Vegetation (siehe S. 34 ff).
Dieses Phänomen, sowie der Einfluss der Baumaterialien und der Begrünung
kann von Schüler:innen mit einem Experiment erforscht werden
(entwickelt im Rahmen des Projektes „Let’s GRAZe“
nähere Informationen siehe www.letsgraze.at)
Temperatur unterschiedlicher
Materialoberflächen I
» 2 Steinfliesen (ca. 30 x 40 cm groß)
» 1 Holzplatte (ca. 30 x 40 cm groß)
» Halterungen, damit die Fliese und
die Holzplatte aufrecht hingestellt
werden können
» evt. Wärmebildkamera und/oder
Strahlungsthermometer
» Halogenscheinwerfer (kein LED –
muss Wärme entwickeln) + Stativ
» Grünpflanze (ca. 40 cm groß)
» evt. Hängepflanze + Halterung
Zwei Steinfliesen und eine Holzplatte werden
nebeneinander aufgestellt. Sie stellen Häuserfronten
aus unterschiedlichen Baustoffen dar.
Die Pflanze wird vor eine Steinfliese gestellt,
sodass sie möglichst viele Teile der Fliese bedeckt
(oder man nutzt die Hängepflanze mit
der Halterung). Bei Vorhandensein ähnlicher
Platten aus anderen Materialien können auch
diese zur Messung herangezogen werden (z.B.
Glas). Dadurch ergibt sich eine Reihe von Variationsmöglichkeiten
dieses Versuchsaufbaus
(Vorschläge für Materialien können auch von
den Schüler:innen eingebracht werden). Der
Scheinwerfer wird eingeschaltet und bestrahlt
nun gleichmäßig die Platten.
38
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
VORSICHT: Der Scheinwerfer wird sehr heiß
und sollte während des Betriebes nicht mehr
berührt werden. Eine Verstellung darf nur am
Stativ erfolgen. Ein ständiges Aus- und Einschalten
des Scheinwerfers verkürzt die Lebensdauer
des Leuchtmittels. Den Scheinwerfer in
einem Abstand von mindestens 1,5 – 2 m zu
den Platten aufstellen, um zu vermeiden, dass
die Steinfliesen durch die Hitzeentwicklung zerspringen.
Nach einiger Zeit werden mit einem Strahlungsthermometer
die Temperaturen der
Platten auf der Vorder- und Rückseite gemessen
und miteinander verglichen. Das kann in
einem ersten Schritt einfach mit den Händen
erfolgen, da die Temperaturunterschiede gut
spürbar sind. Eine Visualisierung der unterschiedlichen
Temperaturen an der Vorder- und
Rückseite der Platten mittels Wärmebildkamera
verdeutlicht die vorangehenden Temperaturmessungen.
Varianten:
In mehreren Versuchsreihen
die Pflanzen abwechselnd
vor die verschiedenen Materialien
stellen. Materialien
in verschiedenen Farben
einsetzen und die Temperaturen
vergleichen (z.B. helle
und dunkle Steinfliesen).
Laufende Temperatur-Messungen
während des Aufheizens
durchführen – wenn
die Plattentemperatur annähernd
konstant bleibt, ist
das Ende des Versuchs erreicht
(im Anschluss können
Aussagen über den Prozess
des Erwärmens getroffen
werden).
39
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
WÄRMEBILDAUFNAHMEN VON DEN PLATTEN (BEISPIELE):
Aufnahme
Vorderseite
der Platten
STEIN
STEIN
HOLZ
STEIN
BEGRÜNT
STEIN
HOLZ
BEGRÜNT
Die Messungen an der Vorderseite der Platten zeigen, dass sich die unbegrünte Steinfliese (Mitte)
am stärksten aufwärmt. Das Holz (rechts) bleibt selbst bei starker Bestrahlung kühler. Wie
deutlich zu erkennen ist, erscheinen die Teile der Steinfliese, die von der Hängepflanze bedeckt
werden (links) kühler als die unbegrünten Stellen. Stellt man eine Pflanze vor die Holzplatte, so
wird der Kühleffekt verstärkt.
Aufnahme
Rückseite
der Platten
HOLZ
STEIN
STEIN
BEGRÜNT
Betrachtet man die Rückseiten der bestrahlten Platten erkennt man, dass die Holzplatte (links)
eine niedrigere Temperatur aufweist als auf der bestrahlten Seite. Auch auf der teilweise mit
Pflanzen bedeckten Steinplatte (rechts) lassen sich Farbunterschiede erkennen, die wiederum
auf niedrigere Temperaturen schließen lassen. Dieser Effekt hängt mit der unterschiedlichen
Wärmeleitfähigkeit von Baumaterialien und der Temperatur der Vorderseite ab. Stoffe mit geringerer
Wärmeleitfähigkeit werden auch Wärmeisolatoren genannt (weitere Versuche und Erklärungen
zum Thema „Wärmeleitfähigkeit“ siehe Holzforscherheft 1.0 S. 60 – 63).
Aufnahme Vorderseite
nach langer
Bestrahlungsdauer
STEIN
BEGRÜNT
STEIN
HOLZ
Nach längerer Bestrahlung heizt sich die Steinfliese (Mitte) immer mehr auf, während Holz weiterhin
kühler bleibt (rechts). Am wenigsten Wärme strahlt die begrünte Oberfläche aus (links). Mit
diesem Experiment kann deutlich vermittelt werden, dass Holz als Baumaterial in der Stadt ein natürlicher
und nachwachsender Klimaregulator ist. Vor allem in Kombination mit Begrünung kann
es dazu beitragen, Hitzeinseln zu reduzieren.
40
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Die Abbildung zeigt den beobachteten Temperaturanstieg für Graz
(Station: Graz – Universität, Parameter: Mean temperature [T01]).
Quelle: ZAMG/HISTALP
Die Grafik zeigt die Hitzeinseln im Grazer Stadtbereich
im Zeitraum 1981-2010 (gelb/orange/rot)
basierend auf die mittlere jährliche Anzahl der
Sommertage (Tage, an denen die Tageshöchsttemperatur
25,0 °C erreicht oder überschreitet),
sowie die simulierten Werte an den Messtationen
Graz-Universität und Graz-Flughafen.
FÜR EXPERT:INNEN:
Wärmestrahlung ist Energie, welche sich unter
anderem über elektromagnetische Wellen,
die von der Sonne ausgestrahlt werden,
ausbreitet. Diese Energie sorgt dafür, dass
sich Gegenstände abhängig von ihren Materialeigenschaften
unterschiedlich stark aufheizen.
Je nach Beschaffenheit wird ein Teil
der Energie absorbiert (aufgenommen) bzw.
reflektiert (zurückgeworfen). Je mehr Wärmeenergie
ein Körper aufnimmt, umso höher
wird seine innere Energie U. Die innere
Energie wird manchmal auch als thermische
Energie bezeichnet und beschreibt alle Energien
im Körper. Wenn Wärme einem Körper
zugeführt wird, so steigt seine „Unordnung“
(= Entropie) – die einzelnen Teilchen im Körper
beginnen zu schwingen. Eine höhere
Entropie bedeutet, dass die Teilchen stärker
schwingen – der Körper erwärmt sich.
Quelle: ZAMG/SISSI-II: Simulationen von Städtischen
Klimaszenarien für österreichische Städte/BMWF.
41
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Temperatur unterschiedlicher
Materialoberflächen II
» verschiedene Oberflächen
z.B. verschiedene Arten von
Holzplatten (Vollholz, MDF-Platte, …),
Fliese, Spiegel, Aluplatte, Kunststoffplatte
(z.B. Schneidbrett) etc.
» Eiswürfel
» Sprühflasche mit kaltem Wasser
Vor dem Start des Experiments
werden die Materialien unter einem
Tuch versteckt. Die Schüler:innen
müssen durch Fühlen erraten, um
welche Materialien es sind handelt
(besonders gut geeignet für jüngere
Schüler:innen bzw. Schüler:innen mit
nicht-deutscher Muttersprache).
Alle Materialien werden nebeneinander aufgelegt.
Die Schüler:innen berühren sie mit den
Fingern, um mögliche Temperaturunterschiede
herauszufinden. Die subjektiv empfundenen
Temperaturunterschiede können zusätzlich
mit einer Wärmebildkamera oder einem
Strahlungsthermometer verifiziert werden.
Weiters sind damit auf Materialien, die gute
Wärmeleiter sind (z.B. Metall oder Stein), die
warmen Fingerabdrücke von den Berührungen
zu sehen.
In einem zweiten Schritt können die Platten mit
einem Halogenstrahler (siehe vorhergehender
Versuch) oder in der Sonne erwärmt werden.
Was fällt den Schüler:innen auf, wenn die Materialien
erneut berührt werden? Auch diese
Temperaturunterschiede können per Wärmebildkamera
oder Strahlungsthermometer
überprüft werden.
In einem dritten Schritt werden die Materialien
mit kaltem Wasser eingesprüht bzw. werden
Eiswürfel auf die Materialien gelegt. Nach einer
kurzen Pause werden die Materialien erneut
berührt. Was hat sich verändert? Wo schmelzen
die Eiswürfel bei Sonneneinstrahlung am
schnellsten?
42
Versuchsaufbau: Verschiedene Materialien werden
unter der Wärmequelle angeordnet.
Die Oberflächentemperaturen können u.a. mit einem
Strahlungsthermometer gemessen werden.
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Je nach Material wird zwischen Leiter, Halbleiter
und Isolator unterschieden. Ein Leiter ist
in der Wärmelehre ein Indikator für einen Gegenstand,
der Wärme gut weitergeben kann.
Dieser heizt sich daher schneller auf als ein
Isolator. Wenn man bei Raumtemperatur mit
seiner Hand auf verschiedene Oberflächen
greift, werden sich Gegenstände kälter oder
wärmer anfühlen. Jene, die sich besonders
kalt anfühlen, sind gute Wärmeleiter, da sie
die Wärme gut vom Körper wegleiten. Gegenstände,
die sich warm oder gleich warm wie
unser Körper anfühlen, sind Isolatoren. Sie
gehen keinen Wärmeaustausch mit unserem
Körper ein und fühlen sich daher weder warm
noch kalt an. Holz ist ein schlechter Wärmeleiter,
darum ist es ein optimaler Baustoff.
Darum fühlen sich ein Holzboden oder Wände aus Holz immer wärmer an als
Fliesenböden oder Betonwände. Aus diesem Grund kann die Raumtemperatur
in einem Holzhaus (aus massivem Holz) sogar um einige Grad niedriger sein als
in Bauten aus anderen Baustoffen – die Bewohner:innen werden es trotzdem als
„gleich warm“ empfinden. Auch Sauna-Bänke sind meist aus Holz gefertigt. Warum
empfindet man es trotzdem als heiß, wenn man sich ohne Handtuch hinsetzt? Der
Grund dafür ist der Schweiß. Wasser (also der Schweiß) ist ein guter Wärmeleiter.
Es sorgt dafür, dass wir uns am warmen, feuchten Holz verbrennen.
Daher ist ein Handtuch in der Sauna nicht nur aus hygienischen, sondern
auch aus physikalischen Gründen Pflicht.
Böden und Wände aus Holz fühlen sich immer wärmer an als Fliesenböden oder Betonwände.
43
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
1.5 Wie funktioniert Klimaschutz durch
Substitutionsprodukte aus Holz?
Regelmäßig erfahren wir aus den Medien, wie z.B. Mikroplastik unsere gesamte
Biosphäre negativ beeinflusst: Kleine Partikel werden in fast allen Lebewesen
nachgewiesen – egal ob Insekten, Weichtiere, Vögel oder Säugetiere. Angeblich
nimmt jeder Mensch pro Woche winzige Plastikteile im Ausmaß von mindestens
einer Kreditkarte über Nahrung und Atemluft zu sich.
Die Quellen für Mikroplastik sind sehr
unterschiedlich: Abrieb von Asphalt
und Fahrbahnmarkierungen, Abrieb
von Schuhsohlen, Kosmetika, Waschund
Putzmittel, Textilien, Plastikverpackungen
und vieles mehr.
Die Frage, die sich viele Forscher:innen
und Produktentwickler:innen stellen
ist, welche dieser Produkte durch Produkte
aus nachwachsenden Rohstoffen
ersetzt werden könnten. Holz spielt bei
diesen Diskussionen eine große Rolle.
Doch können holzbasierte Produkte
von den Eigenschaften her mit jenen
aus anderen Materialien mithalten?
Das kann anhand der nächsten Experimente
herausgefunden werden.
Augmented
Reality
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Starte dein Handy oder Tablet und tauche über die AREEKA-App und Augmented Reality kostenlos
in die vielseitigen Einsatzgebiete von Holz ein. Nähere Infos zur App findest du auf Seite 72.
44
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Verschiedene Fasern im Test
Eine Mikroplastik-Quelle, die von jedem von uns beeinflusst werden kann, ist
unsere Kleidung. Synthetische Fasern liegen im Trend – Werbebotschaften wie Atmungsaktivität,
Langlebigkeit und hoher Tragekomfort werden damit verbunden.
Dass der Rohstoff für diese Materialien oft Kohle, Erdgas oder Erdöl ist, wird dabei
verschwiegen. Ebenso, dass beim Waschen dieser Kleidungsstücke Unmengen an
Mikroplastik freigesetzt werden und über das Abwasser in die Umwelt gelangen.
Stoffe, die aus Holz (also Zellulosefasern – siehe
Holzforscherheft 1.0) hergestellt werden,
bezeichnet man als „Viskose“. Lange war Viskose
aufgrund der aufwändigen und chemisch
intensiven Herstellung in Verruf. Moderne
Stoffe aus holzbasierten Spezialfasern wie den
Lyocell- und Modalfasern der Marke TENCEL
oder den Viscosefasern der Marke LENZING
ECOVERO werden jedoch lokal in Österreich
in geschlossenen Kreisläufen mit sehr hohen
Rückgewinnungsraten hergestellt. In den Bioraffinerien
der Lenzing AG werden aus dem
verwendeten Holz, das aus nachhaltiger Forstwirtschaft
kommt, nicht nur Fasern, sondern
auch biobasierte Materialien und Bioenergie
gewonnen. Somit werden 100 % der wertvollen
Ressource verwendet. Nebenprodukte
der Stofferzeugung finden sich in zahlreichen
Produkten wieder (z.B. Kaugummi, Tierfutter,
Vanilleeis, Nagellack, Lippenstift, Waschmittel
etc.). (Quelle: Lenzing AG)
Nebenprodukte der Faser-Erzeugung (hier Viskose) werden
zum Beispiel bei der Herstellung von Vanillin eingesetzt.
Was passiert mit Kleidungsstücken aus Viskose
wenn sie am Körper getragen oder gewaschen werden?
Wir vergleichen im nächsten Experiment verschiedene
Fasern, die in unserem Alltag zum
Einsatz kommen und nachhaltig in Österreich
hergestellt werden (aus diesem Grund wurde
keine Baumwolle berücksichtigt).
45
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
» vier Reagenzgläser;
1 Reagenzglas-Ständer
» mehrere Pipetten (3 ml)
» Reine Schafwolle (Woll-Knäuel)
» Polyamid (Woll-Knäuel)
» 100%ige Viskose (z.B. Lenzing
Viscose nonwoven spunacle wipe)
» Papier (80 g/m²)
» Teelicht
» Pinzette
» Essigessenz (25 % Essigsäure)
» 10 % Kaliumhydroxid-Lösung
» Wasser
Achtung: Versuch auf einem brandbeständigen
Untergrund durchführen; alle mit
offenem Feuer verbundenen Vorsichtsmaßnahmen
einhalten (z.B. Haare zusammenbinden).
Um die Abbaubarkeit zu simulieren, wird zuerst
eine Brennprobe durchgeführt. Zur Simulation
der „Tragbarkeit“ der Stoffe werden die
Fasern in 25%ige Essigsäure (Essigessenz) gegeben,
da der menschliche Schweiß einen PH-
Wert von 4-7 hat (sauer) und Essigsäure enthält.
Zur Simulation der Waschbarkeit werden
die Materialien in 10 % KOH (Kaliumhydroxidlösung),
eine Lauge mit einem PH-Wert von ca.
12 (basisch), gelegt.
Hinweis: Wenn möglich sollen die untersuchten
Materialien (Schafwolle, Polyamid, Viskose,
Papier) unterschiedliche Farben haben, um die
Proben leichter unterscheiden zu können.
In einem ersten Schritt werden Brennproben
von den Materialien erstellt. Dafür wird von
allen Fasern ein ca. 1,5 cm langes Stück abgeschnitten
und mit einer Pinzette über die Flamme
des Teelichts gehalten. Beobachtet werden
das Verhalten der Stoffe in der Flamme und der
Geruch.
Brennprobe Papier
Brennprobe Polyamid
Brennprobe Schafwolle
Brennprobe Viskose
46
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
BEISPIEL-ERGEBNISSE AUS DEM
ABBRANDVERSUCH
(z.T. subjektives Empfinden des
Entwickler:innen-Teams)
100 % Schafwolle (rot): schmilzt,
riecht nach verbrannten Haaren
100 % Polyamid (blau): glüht, schmilzt,
riecht nach verschmortem Kunststoff
100 % Viskosestoff (gelb): verbrennt
nahezu rückstandslos,
riecht nach verbranntem Papier
80 g/m² Papier (weiß): verbrennt nahezu
rückstandslos, kaum Geruchsentwicklung
In einem nächsten Schritt werden die vier Reagenzgläser mit kleinen
Material-Stücken (ca. 1,5 cm lang) befüllt (je Reagenzglas ein
Material – Schafwolle, Polyamid, Viskose, Papier).
NUN WERDEN FOLGENDE DREI
VERSUCHS-DURCHGÄNGE UMGESETZT
1. Durchgang:
Zu den Materialproben werden
mit der Pipette je 2 ml Essigsäure
dazugegeben
2. Durchgang:
Zugabe von je 2 ml KOH-Lauge
3. Durchgang:
Zugabe von je 2 ml Wasser („0-Probe“)
Nach jedem Durchgang müssen die Ergebnisse dokumentiert
(z.B. per Handy-Foto) und anschließend die Reagenzgläser gut
gereinigt werden. Vor jedem Durchgang kommen neue Materialproben
in die Gläser. Wenn möglich, können alle drei Durchgänge
gleichzeitig (in 12 Reagenzgläsern) umgesetzt werden.
Bei der Zugabe der verschiedenen Flüssigkeiten soll genau beobachtet
werden, was direkt bei der Zugabe, nach fünf Minuten und
nach ca. 30 Minuten passiert.
47
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
ERGEBNIS:
ESSIGSÄURE
(v.l.: Schafwolle, Polyamid,
Viskose, Papier)
nach 30 min
KALIUMHYDROXID
(v.l.: Schafwolle, Polyamid,
Viskose, Papier)
nach 30 min
WASSER
(v.l.: Schafwolle, Polyamid,
Viskose, Papier)
nach 30 min
Die mit Säure und Lauge
bearbeiteten Fasern können
zusätzlich unter dem Mikroskop
analysiert werden.
48
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Wie erwartet passiert bei der Zugabe
von Wasser kaum etwas, außer dass
die Fasern und das Papier nass werden.
Bereits bei der Zugabe von Essigsäure
„zischt“ das Papier – es scheint
deutlich zu reagieren. Die anderen
Fasern reagieren kaum. Wird jedoch
KOH-Lauge zugegeben, beginnt die
Schafwolle sich sofort zu verfärben.
Nach 30 Minuten in der Lauge hat sich
ein Teil der Schafwoll-Fasern aufgelöst,
der Rest ist „zusammengeschmort“ (ist
unter dem Mikroskop deutlich erkennbar).
Das Papier bekommt in der Lauge
eine gelblich-grünliche Farbe.
ESSIGSÄURE
KALIUM-
HYDROXID
WASSER
SCHURWOLLE (reine Schafwolle) ist ein Eiweißfaserstoff und besteht hauptsächlich aus Proteinen.
Sie setzt sich aus ca. 50 % Kohlenstoff, 25 % Sauerstoff, 15 % Stickstoff, Wasser und Schwefel
zusammen. Daher kommt auch der Geruch nach verkohlten Haaren bei der Brennprobe. Außerdem
reagieren die Proteine stark mit der Lauge und denaturieren.
Deshalb Vorsicht beim Waschen von Kleidungsstücken aus Schafwolle: Nachdem
die mechanische Belastung in der Waschmaschine zusammen mit der Waschlauge
die Fasern extrem belastet, ist Handwäsche angesagt.
POLYAMIDE sind Kunststoffe
und werden u.a. aus
Erdöl hergestellt. Daher
kommen der Plastik-Geruch
und das Schmoren
beim Verbrennen. Sie sind
jedoch äußerst widerstandsfähig
gegen Laugen
und Säuren. Problematisch
ist allerdings der Abrieb
bei der Wäsche in der
Waschmaschine – dadurch
entsteht Mikroplastik.
VISKOSE reagiert
ebenfalls nicht auf
Wasser, Säuren oder
Laugen. Somit ist sie
pflegeleicht, angenehm
zu tragen und noch
dazu aus nachwachsenden
Rohstoffen
(Zellulose/Holz).
PAPIER besteht neben Zellulose auch
aus so genannten „mineralischen
Füllstoffen“ (siehe Papierforscher-heft
auf www.papiermachtschule.at).
Diese mineralischen Bestandteile (z.B.
Calciumcarbonat) reagieren mit Säure
zu Kaliumcarbonat und Kohlensäure.
Diese zerfällt sofort zu Kohlenstoffdioxid
und Wasser. Daher kommt das
Zischen. Calciumcarbonat (Kreidegestein)
reagiert mit Kaliumhydroxid
zu Kaliumcarbonat und Calciumhydroxid
(Portlandit), welches die grünlich-hellgelbe
Verfärbung des Papiers
bewirkt.
49
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Die wunderbare Schlange
aus Zellophan
Zellophan ist bereits seit vielen Jahrzehnten im Einsatz (zum Beispiel zum
Abdichten von Marmeladegläsern mit selbstgemachter Marmelade).
Es basiert auf Zellulosefasern (aus Holz), ist durchsichtig und kann
Verpackungen aus Plastik ersetzen.
Echtes Zellulosehydrat ist optisch kaum von
Plastikfolien zu unterscheiden, ist aber vollständig
biologisch abbaubar. Es ist wasserdampfaber
nicht flüssigkeitsdurchlässig. Somit bildet
sich in Zellophan-Verpackungen auch bei
warmem Inhalt kein Kondenswasser. Darum
der Einsatz bei der Marmeladen-Herstellung:
Das Zellophan dehnt sich bei der hohen Luftfeuchtigkeit
über der heißen Marmelade aus.
Kühlt die Marmelade aus, schrumpft die Folie
und schließt das Glas luftdicht ab. Weiters wird
echtes Zellophan zum Beispiel in der Medizin
verwendet (u.a. als Membranwerkstoff für Dialysatoren
=> Blutreinigungsgeräte).
Durchsichtige Verpackungen aus Kunststoff werden fälschlicherweise im Handel
auch als „Zellophan“ oder „Zellglas“ bezeichnet. Diese haben mit dem eigentlichen
„Zellophan“ aus Holz aber nichts zu tun! Meist bestehen diese Folien z.B. aus
Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polysterol (PS) oder verschiedenen Polyestern.
Darum besondere Vorsicht beim Kauf von durchsichtigen Folien!
Echtes Zellophan reagiert auf Feuchtigkeit.
Verpackungen aus Kunststoff werden oft
fälschlicher Weise als Zellophan bezeichnet.
50
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
Mit folgendem Versuch erforschen wir
die speziellen Eigenschaften von echtem Zellophan:
» echtes Zellophan/Zellglas/
Einmach-Folie (Achtung –
keine Plastikfolie!)
» Schere
» dicker Karton (ähnlich Bierdeckel)
oder Schwammtuch
» Wasser
Aus dem Zellophan wird eine kleine Schlange
ausgeschnitten und in einem ersten Schritt für
mindestens eine halbe Minute auf die Handfläche
gelegt. Anschließend wird der Karton
bzw. das Schwammtuch mit ganz wenig Wasser
besprüht. Nun wird die Schlange vorsichtig
auf dem leicht feuchten Karton platziert. Wenn
sich die Schlange nicht mehr verändert, wird
sie umgedreht und die Rückseite analysiert.
Ein Basteltipp für jüngere Schüler:innen
(Volksschule): Die Zellophan-Folien
(Einmach-Folien) haben normalerweise
eine ungefähre Größe von
16,5 x 16,5 cm. Aus Holzstäbchen (z.B.
Eis-Stäbchen) wird ein Rahmen gebastelt
– das Zellophan wird als „Fenster“
in den Rahmen geklebt. Jetzt wird die
Form eines Nadelbaums und eines
Laubbaums auf das Zellophan gezeichnet.
Anhand der Schablone kann
herausgefunden werden, welche Bäume
z.B. rund um die Schule wachsen.
In der Hand windet sich die Zellophan-Schlange,
weil sie Wasser anziehend (hygroskopisch)
ist und daher die Feuchtigkeit der Haut „verschluckt“
(aufnimmt/absorbiert). Sie dehnt sich
dabei aus, lässt Wassermoleküle durchdringen
und verliert sie anschließend durch Verdunsten
wieder. Dieses Ausdehnen der Folie kann
im Teilchenmodell erklärt werden: Wenn sich
die Wassermoleküle an einer Seite der Folie
zwischen die langen und vielschichtigen Zellophan-Ketten
drängen, schieben sie die Ketten
auseinander, die Folie wölbt sich. Beim weiteren
Eindringen der Wasserteilchen durch die
gesamte Zellophan-Folie erfahren alle Zellophan-Ketten
eine Ausdehnung und die Folie
wird wieder glatt.
Die Abbildung zeigt wie sich die Wassermoleküle aus der feuchten
Unterlage zwischen die Fasern drängen und sich die Folie auf der
Unterseite dadurch ausdehnt. Die Folienschlange „bewegt“ sich.
51
1 _ Wald, holz und Klimaschutz
Spielzeug aus Holz selbst bauen
Nicht nur bei Verpackungsmaterialien oder bei Textilien liegen holzbasierte Produkte
im Trend, auch bei Spielzeugen wird verstärkt auf den nachwachsenden
Rohstoff Holz gesetzt. Hier eine Idee, wie ein „Zauberwürfel“
aus Holz ganz einfach selbst hergestellt werden kann:
» 8 quadratische Holzwürfel
» 12 ausgedruckte quadratische
Fotos (Gesamtmaß richtet sich
nach der Größe der Holzwürfel)
» Schere
» Klebestreifen/Klebeband
» Klebestift/Klebe-Stick
01_1
Download Fotos für den
Würfel und Videoanleitung
www.holzmachtschule.at/
holzforscherheft2
01_2
Hier ist der Gegen-
Klebestreifen zu sehen.
01_1 Lege in einem ersten Schritt immer
zwei Würfel nebeneinander auf und
klebe sie mit Klebestreifen zusammen.
01_2 Klappe die Würfel nach oben und
klebe von der Gegenseite ebenfalls
einen Klebestreifen auf.
02_1
2_1 & 02_2 Lege nun die acht Würfel
wie auf der Abbildung ersichtlich
nebeneinander.
Hier ist ein weiterer nicht
sichtbarer Klebestreifen
02_2
52
Wald, holz und Klimaschutz _ 1
03_ Hebe nun alle acht
Würfel gemeinsam auf
und drehe sie um.
04_ Klebe nun die Würfel an
der Rückseite wie folgt
zusammen
03
05_ Klappe nun die äußeren
Würfel nach oben (bzw. nach
innen)
06_ Fixiere rechts und links die
neuen Außenseiten vertikal
miteinander
07_ Jetzt können die Würfel
mit interessanten Wald und
Holzbildern beklebt werden.
04
05
06
07
53
Zeichne auf der Rückseite der Bilder einen Raster ein, der dem Format der einzelnen kleinen
Holzwürfel entspricht (Vorlage auf www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2). Schneide die Bilder
aus und klebe sie mit dem Klebestift auf alle Seiten des Würfels. Fertig ist der Zauberwürfel!
Die Fotos können auch auf Etikettenpapier
ausgedruckt werden.
Das Ablösen der Bild-Teile
erfordert zwar etwas Geduld
(und Geschick), aber die Trockenzeit
des Klebers entfällt.
Herzlichen Dank an die Ideengeber:innen:
Cornelia Rieder-Gradinger und Christina Adorjan
von „Kompetenzzentrum Holz GmbH -
Wood K plus“ und „TechnologyKids“
(Video: „https://www.youtube.com/channel/
UCh5aZCW5Hzcex5dPhXYixdw“)
Cornelia Rieder-Gradinger, Christina Adorjan
https://www.wood-kplus.at/de/partner/
foerderprojekte/wood-be-better
https://www.technologykids.at/wood-be-better
54
KapiteL 2
Weißt du,
… was Chlorophyll mit
Sonnenlicht zu tun hat?
… warum Blätter
ausgerechnet grün sind?
… ob Bäume auch in
der Nacht wachsen?
... wie die Fotosyntheseleistung
eines Baumes gemessen
werden kann?
… warum sich Blätter im Herbst
bunt verfärben?
… wie du mit Augmented Reality einen
Baum zum Leben erweckst?
… was der Unterschied
zwischen Nadel- und Laubholz ist?
55
2 _ die welt der bäume
2. Bäume grüne Wunder oder
einfach perfekte Systeme?
Auch wenn es am ersten Blick vielleicht nicht sofort ersichtlich ist, aber Bäume
ticken eigentlich gar nicht so anders als wir Menschen: Sie wachsen, essen, trinken,
atmen, ruhen und suchen sich Verbündete, wenn es darum geht, Schwächen
auszumerzen oder Probleme zu lösen. Dieses Kapitel gibt einen kleinen Einblick in
die Welt der Bäume und zeigt auf, wie sie sich auf uns Menschen auswirken.
Wie viele verschiedene Baumarten gibt es?
In Österreichs Wäldern wachsen rund 65 verschiedene
Baumarten. Wie viele Baumarten
es weltweit gibt, ist noch immer ungelöst. Forschende
gehen aufgrund von Erfahrungswerten
von rund 73.300 Baumarten aus – davon
müssen rund 9.000 aber erst entdeckt werden
(z.B. in bislang unerforschten südamerikanischen
Regenwäldern). Knapp die Hälfte der
Baumarten kommt in Südamerika vor (ca. 43
%), in Eurasien sind es 22 %. Die weltweiten
Forschungsaktivitäten in den Wäldern sind notwendig,
weil dadurch zum Beispiel Wald-Systeme
identifiziert werden können, die besonders
widerstandsfähig gegenüber den globalen Veränderungen
sind. Diese Systeme könnten vielleicht
in etwas abgewandelter Form auf andere
Regionen der Erde übertragen werden.
In steirischen Wäldern wachsen
auf rund 1 Million Hektar
zirka 850 Millionen Bäume.
Auf jede:n Steirer:in entfallen
demnach statistisch durchschnittlich
700 Bäume.
Der älteste Baum Österreichs:
die über 1.000-jährige Eiche
in Bad Blumau in der Steiermark
56
die welt der Bäume _ 2
REKORDE UND FAKTEN
RUND UM WÄLDER & BÄUME
Abbildungsquelle für den Wald in der Weltkarte: © Wirestock - Freepik.com
Was ist ein Z-Baum?
Das Z im Z-Baum steht für Zukunft. Somit ist
ein Zukunftsbaum ein Baum, der besonders
schön, groß, gesund und gerade wächst und
ein ausgezeichnetes Saatgut für die zukünftigen
Generationen abgeben kann.
Ein Baum mit Postanschrift
Die Bräutigamseiche im Dodauer Forst in
Deutschland hat seit 1927 eine eigene Postanschrift:
Bräutigamseiche, Dodauer Forst,
D-23701 Eutin. In einem Astloch landen Briefe
aus aller Welt, die der Partnersuche dienen.
Dank dieser Eiche sind angeblich schon über
100 Ehen geschlossen worden.
1,5 Mio. Bäume dank Instagram
Eine nachhaltige Bekleidungsmarke hat im Jahr
2019 auf Instagram versprochen, pro zehn
Likes einen Baum zu setzen. Der Beitrag ging
viral und bekam innerhalb von 24 Stunden fünf
Millionen Likes und hat (mit Stand 2022) das
Pflanzen von 1,5 Millionen Bäumen ermöglicht.
1 Baum – 40 Früchte
Ein Künster aus New York hat durch das Veredeln
vieler Äste einen Baum kreiert, der vierzig
verschiedene Früchte, darunter Pfirsiche, Marillen,
Pflaumen, Kirschen und Nektarinen, trägt.
Diese Bäume blühen in verschiedensten Farben
und werden inzwischen in Museen ausgestellt.
57
2 _ die welt der bäume
2.1 Chlorophyll - der grüne Wunderstoff im Baum?
Wie im Kapitel „Wald & Klima“ mehrmals erwähnt, können Bäume das Treibhausgas
CO 2
für lange Zeit im Holz binden. Wird das Holz genutzt (z.B. als Möbelstück
oder als Haus), verlängert sich diese „Speicherleistung“, bis das Holz verbrennt
oder verrottet. Verantwortlich für diesen Vorgang ist die Fotosynthese.
Sie ist die Grundlage für das Leben auf der Erde.
Die Fotosynthese findet in den pflanzlichen Zellen
in den Chloroplasten statt (chloro = altgriechisch
für grün) – also in den Nadeln und Blättern
der Bäume. Chloroplasten enthalten, wie
der Name schon sagt, den grünen Blattfarbstoff
Chlorophyll. In den nächsten Versuchen werden
der Aufbau eines Blattes und das damit verbundene
Chlorophyll mit einfachen Methoden erforscht.
Chlorophyll – echt der Hammer
» 1 Hammer
» 1 stabile, glatte Unterlage
(z.B. ein Schneidbrett)
» 1 weißes Baumwolltuch
(ca. 20 x 20 cm)
» frisch gepflückte Blätter
oder Äste mit Nadeln
Die Blätter oder Nadeln werden auf der Unterlage platziert
(sie können dabei auch in Form eines Musters angeordnet
werden). Darüber wird das Baumwolltuch gelegt.
Anschließend wird mit dem Hammer gefühlvoll auf
die Stellen geklopft, wo die Blätter und Nadeln liegen.
Bald zeichnen sich die einzelnen Blätter und Nadeln als
grünes Farbschema auf dem Tuch ab. Wenn das Blatt
fertig „geklopft“ ist, bleibt unter dem Tuch nur mehr das
Blattskelett übrig.
58
die welt der Bäume _ 2
Um den Lärm, der durch
das Klopfen entsteht,
zu mindern, einfach ein
Schwammtuch unter die
Unterlage legen. Bei Bedarf
mit den Schüler:innen den
Umgang mit dem Hammer
durchbesprechen (ein
Hammer ist ein Werkzeug
und keine Waffe; Verletzungsgefahr
bei nicht sachgemäßer
Handhabung).
Besonders gut gelingt der
Versuch im Frühjahr und
im Sommer (im Herbst und
Winter fehlt den Blättern
und Nadeln der „Saft“).
Durch das Hämmern platzen die Zellen im
Blatt auf und die Inhaltsstoffe übertragen
sich auf das Tuch. Der grüne Blattfarbstoff
Chlorophyll ist dabei vorherrschend – deshalb
sind die Abdrücke grün. Übrig bleibt das
so genannte Blattskelett mit den gut sichtbaren
Blattadern. Über diese Adern wurden
die Blätter mit Wasser versorgt. Im Gegenzug
versorgen sie den Baum mit Assimilaten, also
den Nährstoffen, die bei der Fotosynthese
entstehen. Die Abdrücke der Blätter können
in einem nächsten Experiment unter UV-Licht
untersucht werden (siehe S. 62).
Chlorophylle sind natürliche Farbstoffe, die von fotosynthetisch aktiven Pflanzen
gebildet werden. Sie erfüllen wichtige Funktionen bei der Fotosynthese, darunter
die Absorption des Lichts, den Energie- und den Elektronentransfer. Chlorophyll-
Moleküle sind für die grüne Farbe von Pflanzen verantwortlich.
Daher werden sie auch „Blattgrün“ genannt.
59
2 _ die welt der bäume
Was hat Chlorophyll mit Sonnenlicht zu tun?
Damit Bäume bei der Fotosynthese Zucker
(Glukose) und Sauerstoff produzieren können,
benötigen sie Energie in Form von
Strahlung. Unter „Strahlung“ verstehen wir
elektromagnetische Wellen unterschiedlicher
Länge, die von der Sonne ausgehen.
Licht ist der für uns sichtbare Teil dieser
Wellen in einem Bereich von 380 nm – 750
nm. Diese Wellen können wir auch mit bloßem
Auge wahrnehmen.
Die Bereiche, die für die Pflanzen ausschlaggebend sind, werden auch PAR (photosynthetic
active radiation) genannt. Die wichtigsten Bereiche liegen hier bei 350 nm bis 500
nm und 600 nm bis 700 nm.
Das Licht, das wir als weißes, helles Licht wahrnehmen, besteht
aus einer Mischung unterschiedlichster Wellenlängen.
60
die welt der Bäume _ 2
Das Chlorophyll, welches für die Absorption (Aufnahme) des Sonnenlichts verantwortlich ist, ist
Teil des Lichtsammelkomplexes. Es wandelt Strahlung in Energie für die Fotosynthese um oder
gibt sie in Form von Fluoreszenz oder Wärmestrahlung wieder ab.
Streuung
Strahlung, die gestreut, also in alle Richtungen zurückgeworfen, und die transmittiert, also durchgelassen
wird, nimmt das menschliche Auge wahr. Strahlung, die absorbiert, also aufgenommen
wird, dient der Energiegewinnung im Blatt. Diese Strahlung wird für das menschliche Auge „geschluckt“
(siehe Experiment S. 63). In der Natur werden Blätter natürlich von allen Seiten angestrahlt,
nicht nur von oben wie in der Grafik schematisch dargestellt. Der Strahlungsbereich
zwischen 500 nm und 600 nm wird auch nach allen Seiten „gestreut“. Deshalb sehen Blätter auch
oben wie unten grün aus.
Je stärker ein Blatt fluoresziert, desto weniger Fotosynthese macht es. Das nutzt man
bei der Messung mittels Fluoreszenzspektrometer aus, um Rückschlüsse auf die Fotosyntheseleistung
eines Baumes ziehen zu können (Auswirkungen siehe S. 14 f). In
Zukunft könnte damit der Gesundheitszustand eines Waldes einfach per Satellitenbild
analysiert werden. Schon heute werden Drohnen zur Messung eingesetzt.
61
2 _ die welt der bäume
Warum sehen Blätter und Nadeln
für uns Menschen grün aus?
Bei diesem Experiment werden grüne Pflanzenteile mit verschiedenfärbigem
Licht beschienen. Die Forscherfragen, die es zu beantworten gilt, lauten:
Sind Blätter wirklich immer grün und warum sind sie ausgerechnet grün
(und nicht z.B. blau oder rot)?
» eine undurchsichtige Box mit
„Gucklöchern“ zum
Verschließen (z.B. aus Holz)
» ein LED-Band mit
unterschiedlichen Farben und
einer Fernbedienung
(mit Batterie oder Netzteil)
» ein frisch gepflücktes Blatt,
frische Nadeln von einem
Baum oder eine kleine
Pflanze im Topf
Vorbereitung der Box
Das LED-Band wird in die Box geklebt oder gelegt.
Am besten so, dass es durch die Gucklöcher nicht
direkt gesehen werden kann. Die Stromversorgung
muss so nach außen gelegt werden, dass kein Licht
von außen eindringen kann.
Umsetzung
Die grünen Pflanzen(teile) werden so in der Box
platziert, dass sie von den Gucklöchern aus gesehen
werden können. Der Deckel wird geschlossen,
sodass kein weiteres Licht in die Box eindringen
kann. Dann wird das LED-Band eingeschaltet und
die Pflanzen(teile) werden mit verschiedenen Farben
bestrahlt. Optimal funktioniert der Versuch in einem
abgedunkelten Raum bzw. könnte ein dunkles Tuch
bzw. eine größere Decke über die Box und den/die
Betrachter:in gelegt werden.
Einblick in die Versuchsbox: eine undurchsichtige Kiste mit zwei kleinen „Gucklöchern“,
einem bunten LED-Band und einer Pflanze (bzw. Blättern/Nadeln).
62
die welt der Bäume _ 2
Werden die Pflanzenteile mit weißem Licht beschienen,
erscheinen sie intensiv grün. Wird
die Lichtfarbe auf Rot oder Blau umgeschaltet,
erscheinen die Blätter und Nadeln viel dunkler
(eher graubraun). Bei einer gesunden, gut
mit Wasser und Nährstoffen versorgten Pflanze
absorbiert das Chlorophyll vor allem im UV
und blauen Bereich (350 nm – 500 nm) sowie
im roten Bereich (600 nm – 780 nm).
Je nach Farbe des Lichtes verändert sich für den/die Betrachter:in die Farbe der Blätter:
Nur bei grünem bzw. weißem Licht erscheinen die Blätter wirklich grün. Das hängt mit der
Licht-Reflexion der Oberfläche zusammen.
Grünes Licht wird gestreut und transmittiert.
Dadurch erscheinen den Betrachter:innen die
Blätter grün. Abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit
und dem Aufbau der Blätter
variiert die Grünfärbung stark.
EINFACH ERKLÄRT HEISST DAS:
Das grüne Chlorophyll im Blatt nimmt die roten,
violetten, blauen und gelben Farbanteile
des Sonnenlichts auf und betreibt mit der
Energie Fotosynthese. Die grünen Farbanteile
braucht das Blatt nicht – sie werden vom Blatt
in alle Richtungen gestreut und gelangen als
einzige Farbe zu unserem menschlichen Auge.
Deshalb sehen Blätter für uns grün aus.
Dieser Versuch erfordert etwas
Training. Der Mensch ist darin
geübt, gesehene Dinge sofort
und unbewusst zu interpretieren:
In der Box ist rotes Licht – klar,
dass das Blatt rötlich aussieht. Bei
diesem Experiment geht es aber
darum, genauer hinzusehen: Ist
das Blatt wirklich rot, oder dunkelbraun/graubraun?
Und viel wichtiger:
Wenn das Blatt mit weißem
Licht beschienen wird, ist es dann
weiß?
63
2 _ die welt der bäume
2.2 Warum werden die Blätter im Herbst bunt?
In den Experimenten der vorhergehenden Seiten haben wir uns ausführlich dem
Thema „Chlorphyll“ gewidmet. Doch ein Blatt besteht aus viel mehr Inhaltsstoffen.
Mit dem nächsten Versuch kann eindeutig nachgewiesen werden, dass in
grünen Blättern nicht nur grüne, sondern auch orange und gelbe Bestandteile
enthalten sind. Damit verbunden ist die Verfärbung der Blätter im Herbst.
Extraktion von Chlorophyll
» ein kleiner Mörser mit Pistill
» ein kleines Glas (Reagenzglas oder
Schnapsglas)
» frisch gepflückte Blätter oder Nadeln
» Oberflächendesinfektionsmittel (40 %
Ethanol, 19 % Isopropanol)
» Pipette
» Filterpapier (ca. 15 cm x 1,5 cm –
abhängig von der Größe des Glases) mit
einem Loch am oberen Rand
» Glasbehälter (z.B. Wasserglas,
Marmeladenglas…)
» Zahnstocher oder Schaschlikspieß
» UV-Licht-Lampe
Die Blätter oder Nadeln in möglichst kleine
Stücke schneiden und in den Mörser
geben. Mit einer Pipette ca. 6 ml Desinfektionsmittel
dazugeben und das Pflanzenmaterial
möglichst vollständig zerreiben.
Mit der Pipette wird vorsichtig
die dabei entstandene grüne Flüssigkeit
in das Gläschen transferiert (möglichst
ohne Feststoffe). Anschließend wird mit
der Pipette am unteren Ende des Filterpapiers
(ca. 1,5 cm über dem unteren
Rand) ein grüner Streifen aufgetragen.
Das beste Ergebnis wird erzielt, wenn
der Streifen kurz getrocknet wird und der
Auftrag wiederholt wird.
Mit einem Mörser werden die Nadeln und/oder Blätter zerkleinert.
64
die welt der Bäume _ 2
Mit einer Pipette wird das extrahierte
Chlorophyll auf das Filterpapier
aufgetragen.
Sollten jüngere Forscher:innen
Probleme
beim sauberen Auftragen
der Chlorophylllösung
haben, kann der untere
Rand des Filterpapiers
auch ca. 2 cm nach oben
gefaltet werden. Die
Knickstelle wird vorsichtig
in die grüne Lösung getaucht.
So entsteht eine
gerade Linie mit Chlorophylllösung.
Anschließend wird das Filterpapier mit Hilfe des Zahnstochers
bzw. des Schaschlikspießes in den Glasbehälter gehängt.
Nun so viel Desinfektionsmittel in das Glas geben,
dass der Streifen ca. 0,5 cm in die Flüssigkeit eintaucht.
ACHTUNG: Der grüne Auftrag darf das Fließmittel (Desinfektionsmittel)
nicht berühren! Nach zirka einer Stunde wird
das Ergebnis betrachtet.
Auf dem Filterpapier haben sich mehrere gelbe,
orange, grüne und braune Streifen gebildet.
Denn durch das Mörsern wurden die Zellen in
den Blättern und Nadeln vollständig zerstört
und dabei die Zellbestandteile freigesetzt. Dazu
gehören die grünen Moleküle, das Chlorophyll
a und b und die orange-roten Carotine der
Lichtsammelkomplexe I und II aus den Chloroplasten.
Auch die farbigen Bestandteile der
Chromoplasten und der Vakuole, die orangeroten
Carotine (α-, β-, γ-, δ-, Lycopin), sowie weitere
Carotinoide, die gelb-orangen Xantophylle
(Lutein und Zeaxanthin) und die rot-violetten
Anthocyane trennen sich auf. Diese Farbstoffe
der Zelle lösen sich aufgrund ihres Aufbaus und
ihrer Polarität unterschiedlich gut in Ethanol
(polar) und Isopropanol (unpolar).
65
2 _ die welt der bäume
Wird das Filterpapier in die mobile Phase (also
das Lösungsmittel) getaucht, steigt die Flüssigkeit
durch die Kapillarität im Papier auf (siehe
Papierforscherheft unter www.papiermachtschule.at).
Die aufgetragenen Moleküle lösen
sich im aufsteigenden Desinfektionsmittel
unterschiedlich gut und steigen deshalb unterschiedlich
hoch auf. So entstehen die verschiedenfarbigen
Streifen. Oberhalb der zwei grünen
Streifen aus Chlorphyll a und b befindet
sich meist noch ein brauner Streifen aus oxidierten,
„kaputt“ gegangenen Molekülen.
Lauffront:
Oxidationsprodukte
Carotine
Oxidierte Chlorophylle
Aufgestiegene
mobile Phase
Chlorophyll a
Chlorophyll b
Xanthophylle (Lutein
und Zeaxanthin)
Auftrag: Weitere
unlösliche und ungelöste
Zellbestandteile
Varianten
VARIANTE 1 » DIREKT IN DEN PFLANZENSAFT HÄNGEN
Wird das Filterpapier direkt in das Zellextrakt gehängt, so steigen auch hier die
gelösten Moleküle unterschiedlich stark auf. Durch die Menge an Inhaltsstoffen
sind allerdings keine klar abgegrenzten Linien erkennbar. Trotzdem sind auch
hier deutlich die unterschiedlichen Farbtöne sichtbar.
AUF TASCHENTUCH
AUF KÜCHENROLLE
Fichte Efeu Efeu Fichte Efeu Fichte
66
die welt der Bäume _ 2
VARIANTE 2 » ANDERE FLIESSMITTEL VERWENDEN UND VERGLEICHEN
Wird eine andere mobile Phase benutzt (z.B. ein anderes Desinfektionsmittel
aus 70 % EtOH (polar), lösen sich andere Bestandteile besonders gut und es
entstehen andere Streifen. Daher ist unbedingt darauf zu achten, welches
Lösungs- und Fließmittel eingesetzt wird.
Lauffront:
Oxidationsprodukte
Chlorophyll a
Carotine
Chlorophyll b
Anthocyane
Xanthophylle (Lutein
und Zeaxanthin)
Auftrag: Weitere
unlösliche und
ungelöste
Zellbestandteile
Neben den grünen Chloroplasten enthalten Blattzellen auch bunte Chromoplasten.
Sie sind unter anderem für die bunte Färbung von Blüten und Früchten
verantwortlich. Im Herbst werden die Chloroplasten (mit dem grünen Chlorophyll)
abgebaut oder zu Chromoplasten umgewandelt. Der grüne Farbstoff aus den
Blättern verschwindet und die gelben, orangen und roten Farbstoffe werden nicht
mehr überlagert. Die Blätter färben sich bunt!
Der Aufbau der pflanzlichen Zelle kann in steirischen Schulen anhand der „genähten
Pflanzenzelle“ genauer erforscht werden. Diese steht über proHolz Steiermark kostenlos
zum Verleih zur Verfügung (siehe www.holzmachtschule.at/verleihmaterialien)
67
2 _ die welt der bäume
Chlorophyll unter
ultraviolettem Licht
Ergänzend zum vorherigen Experiment kann folgender Versuch durchgeführt werden:
Während das Filterpapier im Fließmittel hängt,
kann der restliche Pflanzensaft unter UV-Licht
betrachtet werden (das eingesetzte ultraviolette
Licht hat eine Wellenlänge von 395 nm). Der
Raum sollte dazu möglichst gut abgedunkelt
werden, damit der Effekt gut sichtbar ist (oder
es wird unter großen dunklen Tüchern (Leintüchern)
oder Decken gearbeitet). Der Pflanzensaft
fluoresziert gelb/orange bis intensiv rot.
ACHTUNG: Dieses UV-Licht ist für den Menschen
ungefährlich, jedoch sollte nie direkt in
die Lampe geschaut werden.
Das UV-Licht trifft auf die Chlorophyllmoleküle
und versetzt diese in einen energiereichen, angeregten
Zustand. Da die Energie in der Chlorophyll-Lösung
nicht für Fotosynthese genutzt
werden kann, wird sie in Form von Fluoreszenz
wieder abgegeben. Daher kommt das intensiv
gelb-rote Leuchten. Im lebenden Baum würde
diese Energie, die wir als leuchtendes Rot sehen,
für die Fotosynthese, also die Umwandlung
von CO 2
und H 2
O zu Zucker (Glukose) und
O 2
, aufgewandt werden.
Wenn UV-Licht auf Chlorophyll trifft, fluoresziert es gelb/orange bis intensiv rot.
68
die welt der Bäume _ 2
2.3 Wie gelangt die bei der Fotosynthese
erzeugte Glukose von den Blättern und Nadeln
in die restlichen Teile des Baumes?
Wichtige „Transportkanäle“ in Blättern sind die so genannten „Blattadern“. Sie
durchlaufen die Blätter netzförmig (von der Mittelrippe ausgehend) und ermöglichen
den Zustrom von Wasser und den Abtransport von Assimilaten (u.a. Glukose).
Mit folgendem Versuch können die Blattadern sichtbar gemacht werden:
Danke an den Ideengeber Hans Peter Killingseder
bei der Fortbildung „Mathematik im Wald“
Blätterskelett
» frische Blätter von Bäumen
» größeres Schraubglas mit weiter Öffnung
» 10%ige Kaliumhydroxid-Lösung (KOH)
Alternative: 7-10%ige Waschsoda-Lösung
(Natrium Carbonat Na 2
CO 3
)
» Topf (als Wasserbad für das Erwärmen
der Lösung) & hitzebeständiges Gefäß
(z.B. Metallschüssel)
Je Schüler:in:
» 1 Unterlage, mind. 1 Stk. Küchenrolle,
1 weiche Zahnbürste
Vorbereitung
(kann auch zu Hause erfolgen):
Zuerst werden die Blätter in heißer
KOH-Lösung mazeriert (macerare
= lat. „zermürben“ – in der Biologie
versteht man darunter das Zerfallen
von pflanzlichem Gewebe in seine
Zellen). Dazu wird die KOH-Lösung
in ein hitzebeständiges Gefäß (z.B.
eine Metallschüssel) geleert. Wasser
wird (z.B. in einem Topf) zum Sieden
bzw. Kochen gebracht – das hitzebeständige
Gefäß mit der Lösung
wird in das heiße Wasserbad gestellt.
Die Blätter werden darin ca. 20 – 40
Minuten lang eingeweicht (bei der
Waschsoda-Lösung kann es mehrere
Stunden dauern bzw. funktioniert
das Experiment nur mit sehr weichen
Blättern). Anschließend werden die
Blätter mehrfach mit Wasser abgespült
und in das mit reinem Wasser
gefüllte Schraubglas gegeben.
Mazerierte Blätter im Wasserbad
69
2 _ die welt der bäume
In der Schule
Jede:r Schüler:in bekommt eine Unterlage. Darauf werden das Stück Küchenrolle und das
mazerierte Blatt gelegt. Mit der weichen Zahnbürste werden ganz vorsichtig die weichen
Blatteile abgebürstet. Übrig bleiben die Blattadern in Form eines wunderschönen Blätterskeletts.
Dieser Versuch eignet sich sehr gut, um eine aufgeregte Klasse zu beruhigen. Damit das
Experiment funktioniert, sind seitens der Schüler:innen Sorgfalt und Konzentration gefragt.
ACHTUNG:
KOH ist eine starke Lauge – unbedingt Handschuhe und Schutzbrille tragen! Vorsicht,
wenn die Blätter in die heiße Lösung gegeben werden – es kann zu einem Siedeverzug
kommen. Am besten eine Zange benutzen, damit ein entsprechender Abstand zum Topf
(Wasserbad) gehalten werden kann.
Wer nicht mit Lauge arbeiten möchte, kann die Blätter einfach einige Wochen lang in
ein dichtes, mit Wasser gefülltes Gefäß geben (z.B. in ein leeres großes Essiggurkenglas).
Wie bereits erwähnt, ist ein Aufkochen mit Waschsoda möglich, um die Mazerierung
umzusetzen (70 – 100 g Waschsoda auf 1 l Wasser). Die Blätter müssen dabei
aber viel länger gekocht werden, als in der KOH-Lauge (mind. 2 – 3 Stunden).
70
die welt der Bäume _ 2
Beim Erhitzen der KOH-Lösung wird die Zellstruktur
der Blätter aufgelöst. Somit können
alle Blattbestandteile bis auf die widerstandsfähigen
Blattadern mit der Zahnbürste entfernt
werden. Warum sind die Blattadern so
widerstandsfähig? Ganz einfach: Ohne Blattadern
keine Wasserversorgung – ohne Wasserversorgung
keine Fotosynthese.
Die Pflanze würde nicht mehr mit Nährstoffen
versorgt werden und absterben. Deshalb sind
die Blattadern oder „Leitbündel“ von einer besonderen
Schutzhülle, den so genannten „Leitbündelscheidezellen“
(auch Sklerenchymzellen
gennant) umgeben. Sie haben eine besonders
widerstandsfähige Zellwand.
In Blättern funktioniert die Versorgung über die Blattadern. Aber wie sieht es
bei Nadeln von Nadelbäumen aus? Natürlich verlaufen auch in den Nadeln
Transportkanäle – aber nicht netzweise verzweigt wie bei den Blättern,
sondern längs und parallel.
Vergleich Aufbau eines typischen Blatts zu einer typischen Nadel
Schematischer
Blatt-
Querschnitt
Im Xylem wird das
Wasser in die Blätter
transportiert, im
Phloem werden die
Assimilate aus dem
Blatt in die gesamte
Pflanze verteilt.
Schematischer
Nadel-
Querschnitt
Quelle: Privatdozent Dr. Ulrich Müller (BOKU Wien)
71
2 _ die welt der bäume
2.4 Wie kommt das Wasser aus dem Boden
in die Blätter und Nadeln?
Einleitend eine kurze Zusammenfassung, wie sich ein Baum mit Wasser
und Nahrung versorgt (nähere Informationen siehe
Holzexperimente Forscherheft 1.0 S. 16 f):
Bäume nehmen Wasser und Nährstoffe über
die Wurzeln aus der Erde auf. Der Motor für
die Aufnahme ist der positive Wurzeldruck (Osmose).
Über die Leitungsbahnen im Splintholz
werden die Wasserteilchen im gesamten Baum
verteilt.
Auf der Unterseite der Blätter und Nadeln sind
kleine Öffnungen (Spaltöffnungen oder Stomata),
über die der Baum atmet. Wind und
Sonneneinstrahlung bewirken, dass die Wasserteilchen
an diesen Öffnungen verdunsten.
Dabei „ziehen“ sie immer mehr Wasserteilchen
aus den Leitungen nach – es entsteht ein Sog,
wie bei einem Trinkhalm. Unterstützt wird dieser
Vorgang durch die Kapillarwirkung.
Mit der Zeichnung auf der Nebenseite kannst du den Wassertransport im Baum hautnah erleben:
Nimm ein mobiles Endgerät (Mobiltelefon, Tablet o.ä.) und lade aus dem App-Store bzw. Google-
Play-Store die AREEKA-App herunter. Halte die Kamera des Handys bzw. Tablets auf die Zeichnung
und schon geht es los (der Download-Prozess kann ein bis zwei Minuten dauern):
» Tippe auf den Wasserstrom im Baum, um ihn in Gang zu setzen.
» Tippe auf die Sonne und den Wind, um sie „einzuschalten“ und die Geschwindigkeit
des Wasserstroms zu beeinflussen.
Wie in der Realität beschleunigen Sonneneinstrahlung
(mehr Verdunstung) und der Wind
den Wasserstrom im Baum.
Augmented
Reality
SCAN ME!
So erweckst du die Augmented-Reality-Zeichnung auf Seite 73 zum Leben:
72
die welt der Bäume _ 2
WASSERTRANSPORT IM BAUM
73
2 _ die welt der bäume
Wie trinkt der Baum?
Dieser komplexe Vorgang kann bereits jüngeren Schüler:innen anhand der
Geschichte „Der König und die Buche“ und einem damit verbundenen
Experiment näher gebracht werden.
» 1 durchsichtige Schüssel
(ca. Größe einer
Salatschüssel)
» 1 Kübel (oder ein anderes
Gefäß – vom Volumen her
mindestens so groß
wie die Schüssel)
» 1 Stück durchsichtiger
Schlauch (ca. 1,5 m)
» 1 Klebekristall
(selbstklebend)
» gebastelte Figuren aus
Holz oder Papier (König,
Königin, Prinzessin, Prinz)
» Märchen
„Der König und die Buche“
» evt. ein gebastelter Baum
Die Schüssel wird mit Wasser gefüllt und auf einen
Tisch gestellt. Den Kübel und den Schlauch griffbereit
halten, aber noch verstecken. Auf die Krone der Königin
wird der Kristall geklebt.
Nun wird die Geschichte vorgelesen – die Figuren werden
dazu entsprechend bewegt. Kurz zusammengefasst
geht die Königin im Wald spazieren. Sie schaut ihr
Spiegelbild im See an, dabei fällt der wertvolle Kristall
ins Wasser. Ohne diesen Kristall „verliert“ sie die Macht
im Königreich. Nachdem die Königin aber aus Holz bzw.
Papier besteht, darf sie nicht nass werden. Wie kann
sie ihren Kristall zurückholen, ohne dass sie mit dem
Wasser in Berührung kommt? Ein Baum gibt der Königin
den Tipp, dass sie gleich agieren soll wie er, wenn er
Wasser aufnimmt.
Bastel-Vorlagen und
Märchen: Download unter
www.holzmachtschule.at/
holzforscherheft2
Herzlichen Dank an
Elke Hofstätter für
diese Experimentidee!
www.hofstaetter-elke.eu
Materialien für das Experiment
74
die welt der Bäume _ 2
An diesem Punkt der Geschichte wird der Kübel auf dem Boden unter der Schüssel platziert. Der
Schlauch wird in den „See“ (also die volle Wasserschüssel) gesteckt – dann wird kurz angesaugt,
bis das Wasser fast den Mund erreicht hat. Anschließend den Daumen auf das Schlauchende
halten und dann in den Kübel stecken. Das Wasser läuft nun von selbst in den Kübel, bis der See
leer ist.
Der Schlauch im Experiment symbolisiert die
sehr viel feineren Leitungsbahnen in einem
Baum. Ein Baumstamm besteht aus unzähligen
Leitungsbahnen, durch die das Wasser
unter anderem mit Hilfe des Kapillareffektes
nach oben steigt. Für kleinere Kinder kann
dieser Prozess wie folgt erklärt werden: Wasser
kann in ganz dünnen Röhrchen nach oben
steigen („klettern“), da die kleinen Wasserteilchen
an Oberflächen haften (Adhäsion). Verglichen
werden kann dieser Vorgang mit Kindern,
die am Türrahmen nach oben klettern.
Außerdem halten sich die Wasserteilchen aneinander
fest und ziehen sich nach oben (Kohäsion).
Das Ganze nennt man Kapillareffekt
oder „Haarröhrchenwirkung“ (capillus = lat.
Haar). In diesem Experiment wirkt allerdings
nicht der Kapillareffekt, da der Schlauch viel
zu dick ist.
Das Gewicht der Wasserteilchen im längeren
Teil des Schlauches (zum Kübel) ist schwerer
als im kürzeren. Dieses, in den tiefer stehenden
Kübel, ablaufende Wasser zieht durch die
Kohäsionskraft das Wasser aus dem „See“.
Das Experiment zeigt nur einen kleinen Teil
des tatsächlichen „Trinkvorgangs“ im Baum.
Dieser ist noch viel komplexer und wird auf
den folgenden Seiten noch weiter erläutert.
Die Schüler:innen am Anfang
raten lassen, warum die Figuren
nicht nass werden dürfen.
Die Kinder selbst raten lassen,
wie man mit den zwei Gefäßen
und dem Schlauch das Wasser
aus dem „See“ bringen könnte
(sie evt. sogar selbst probieren
lassen). Nähere Informationen
zum Aufbau von Holz (Leitungsbahnen,
Zellen etc.)
siehe Holzforscherheft 1.0
(online als Blätterkatalog unter
www.holzmachtschule.at).
75
2 _ die welt der bäume
Was hat der Wassertransport im Baum mit dem Wachstum zu tun?
Bäume können 120 bis 150 Meter hoch werden.
Die Baumhöhe ist hauptsächlich durch
den Wassertransport limitiert. Das beginnt bei
der Wasseraufnahme der Wurzeln im Boden,
geht über die Weiterleitung in den Leitungsbahnen
im Holz bis hin zur Transpiration an
den Blättern und Nadeln. Ein entscheidender
Faktor ist der Aufbau des Holzes (siehe S. 84 ff).
Nur ca. 5 % des aufgenommenen Wassers werden tatsächlich in der Pflanze für die
Zellentwicklung und das Wachstum verwertet, 95 % werden direkt verdunstet.
Darum ist es zum Beispiel in einem Wald immer kühler als in bebautem Gebiet
(laut neuesten Untersuchungen um ca. 4°C).
Als Faustformel kann man annehmen, dass Fichten ca. 10 l, Buchen ca. 30 l,
Eichen 40 l und Birken weit über 100 l pro (heißem, sonnigem) Tag verdunsten.
Große Regenwaldbäume verdunsten sogar bis zu 1.200 l/Tag.
FÜR EXPERT:INNEN
Die Transpiration von Bäumen als die treibende Kraft für die Wasseraufnahme kann in einem
faszinierenden Experiment nachgewiesen werden. Nicht für einen kurzen Workshop geeignet,
sondern eher ein längerfristiger Versuch in der Schule: Ein künstlicher Baum wird über eine
Höhe von bis zu 10 m nachgestellt. Mit Hilfe eines Ventilators wird Wind erzeugt. Messungen haben
ergeben, dass innerhalb von 8 Stunden der künstliche Baum selbst ohne Wind 2,88 g Wasser
verdunstet – durch den Wind wird dieser Wasserverlust deutlich beschleunigt.
Hier sind bereits nach weniger als 2 h die 2,75 g Wasser verdunstet.
Eine genaue Versuchsbeschreibung ist in Susman et al. (2011) Water transport in trees – an artificial
laboratory tree; Phys. Educ. 46340 (http://iopscience.iop.org/0031-9120/46/3/015) zu finden.
Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus aus Susman et al. (2011). Die Gramm Angaben sind
Hochrechnungen aufgrund der in der Veröffentlichung angegebenen Verdunstung pro Minute.
76
die welt der Bäume _ 2
Stimmt es, dass Bäume nur am Tag wachsen?
Das Thema, ob Bäume nur am Tag, in der Nacht
oder immer wachsen, wurde lange diskutiert.
Allerneueste Untersuchungen haben jetzt gezeigt,
dass Bäume hauptsächlich in der Nacht
wachsen (Zweifel et al. (2021); Why trees grow
at night; New Phytologist).
Die Forscher:innen haben über acht Jahre den
stündlichen Zuwachs von Stammdurchmessern
bei Bäumen gemessen. Dabei haben sie
festgestellt, dass Bäume hauptsächlich dann
wachsen, wenn das Sättigungsdefizit (VPD – vapour
pressure deficit) am geringsten ist. Das ist
in der Nacht – genauer gesagt kurz nach Mitternacht
– der Fall. Das bedeutet, wenn die Luftfeuchtigkeit
am höchsten ist, macht der Baum
am meisten Dickenwachstum. Je früher er in
der Nacht zu wachsen beginnt, desto stärker
wächst er insgesamt. Ein hohes Sättigungsdefizit
(trockene Luft) am Tag verhindert dagegen
das Wachstum.
Außerdem hat das Forscher:innen-Team aufgezeigt,
dass das Wachstum von Bäumen empfindlicher
auf das Sättigungsdefizit reagiert als
die Verdunstung.
Das heißt, dass Bäume bei Trockenheit schneller
aufhören zu wachsen, als dass die Stomata
(Spaltöffnungen an Blättern und Nadeln) sich
schließen, und somit die Verdunstung von
Wasser verhindern (siehe S. 72 f).
77
2 _ die welt der bäume
2.5 Wald - echt „dufte“!
Weltweit bestätigen Studien die wohltuende und gesundheitsfördernde Wirkung
von Waldspaziergängen auf den Menschen. Dabei spielen viele Faktoren eine Rolle:
Beruhigende Geräusche (sanftes Rauschen des Windes, Vogelstimmen …), angenehme
Temperaturen (u.a. aufgrund der Verdunstung von Wasser), die Farbe
„Grün“ als beruhigendes optisches Element oder der „herrliche Waldgeruch“.
Immer öfter werden diese Wald-Düfte in
Wohn- und Arbeitsräumen eingesetzt, um die
positive Wirkung auch außerhalb der Wälder
zu verspüren. Meist handelt es sich dabei um
ätherische Öle, die aus verschiedenen (Nadel-)
Bäumen gewonnen werden.
Diese ätherischen Öle haben in den Bäumen
verschiedenste Funktionen: Sie können Lockstoffe
für bestimmte Insekten sein, Fressfeinde
und Krankheitserreger abwehren, die Wundheilung
bei Schäden beschleunigen oder als
„Frostschutz“ dienen.
Die Geruchsstoffe befinden sich nicht nur in den Nadeln, sondern auch direkt im
Holz. Darum riecht es so gut, wenn man ein Holzhaus oder einen Raum betritt, der
mit unbehandeltem Holz ausgestattet wurde. Besonders intensiv riecht zum Beispiel
Zirbenholz. Ihm werden dank der ätherischen Öle gesundheitsfördernde und
antibakterielle Eigenschaften zugeschrieben.
Die positive Wirkung von
Holz auf den Menschen
wurde u.a. von der TU München
(Lehrstuhl für Holzbau
und Baukonstruktion)
in einer Studie erforscht
(„Gesundheitliche Interaktionen
von Holz – Mensch
– Raum“). Die Ergebnisse
dokumentieren eine Verbesserung
des Raumklimas
und der Lebensqualität sowie
ein gesteigertes Wohlbefinden
durch unbehandelte
Holzoberflächen. Die
Leistungs- und Erholungsfähigkeit
sowie die Stressresistenz
wurden gesteigert, selbst eine mögliche Vorbeugung gegen Demenz konnte in Aussicht
gestellt werden. Nicht umsonst wird Holz zum Beispiel im Krankenhausbau verstärkt eingesetzt.
78
die welt der Bäume _ 2
Ätherische Öle im Klassenzimmer
ohne Destillation
Ätherische Öle wirken sich nicht nur auf den Baum selbst, sondern auch auf uns
Menschen positiv aus. In diesem Experiment machen wir uns die heilende Wirkung
von Fichtennadelöl zu Nutze und stellen Maiwipferlsirup als Hustenstiller her.
» 1 Schraubglas (z.B. sauberes
Essiggurkenglas)
» Maiwipferln (frische,
grüne Fichtentriebe; ca. 300 g)
» brauner Zucker (ca. 600 g)
» kleine Flasche (zum Abfüllen
des Saftes)
» (Kaffee)filter
Wie der Name schon sagt, werden die Maiwipferln
zwischen Mitte April und Anfang Juni (je nach
Lage des Waldes) von Fichtenbäumen gepflückt.
ACHTUNG: Nicht zu viele Triebe vom gleichen
Baum abnehmen, um das Wachstum nicht negativ
zu beeinflussen! Die Maiwipferln anschließend
schichtweise abwechselnd mit dem braunen Zucker
in das Glas geben (die letzte Schicht muss
aus Zucker bestehen) und rund drei Wochen in
die Sonne (z.B. auf die Fensterbank) stellen (ohne
Schraub-Deckel, aber mit einem sauberen Tuch
abgedeckt). In dieser Zeit entzieht der Zucker
den Maiwipferln den Saft und es bildet sich Sirup.
Nach drei Wochen werden die Feststoffe herausgefiltert
(z.B. durch einen Kaffeefilter) und der
entstandene Hustensaft kann rund ein Jahr im
Kühlschrank gelagert werden.
Die jungen Fichtennadeln haben noch keine ausgeprägte
schützende Wachsschicht (Cuticula). Die
Triebe enthalten besonders viele wertvolle ätherische
Öle, Harze, Tannine und Vitamin C. Der Zucker
wirkt hygroskopisch und entzieht den noch
jungen Nadeln die Flüssigkeit (also das zuvor aufgenommene
Wasser). Darin gelöst sind die heilenden
Wirk- und Duftstoffe.
In Maiwipferln sind besonders viele
Wirk- und Duftstoffe gelöst.
79
2 _ die welt der bäume
Destillation von Fichtennadelöl
» frische Fichtenzweige
(ca. 500 g)
» frisches, reines Wasser
(ca. 500 ml)
(Verhältnis frisches Material
zu Wasser 1:1)
» Destille
» evt. Wasseranschluss
(nur bei Kühlung mit fließendem
Wasser notwendig)
oder Eiswürfel)
» Herdplatte
» sterilisiertes Glas mit Verschluss
» PH-Indikator
» sterilisierter Kaffee-Filter
» Pipette
Versuchsaufbau mit Destille
Vorbereitung: Das Glasgefäß wird sterilisiert, indem
es z.B. 5 Minuten in einem Topf ausgekocht wird.
Der Kaffeefilter (zum Filtern des Hydrolates) wird
für 30 Sekunden in der Mikrowelle erhitzt.
Es gibt verschiedene Formen der Destillation – bei
diesem Experiment wird eine Wasserdampf-Destillation
durchgeführt. Dazu werden die Fichtennadeln
zuerst mit einem scharfen Messer oder
einer scharfen Schere zerkleinert und in den Aromakorb
der Destille gegeben. Der Kessel wird mit
dem Wasser gefüllt und der Aromakorb so eingesetzt,
dass das Pflanzenmaterial nicht direkt das
Wasser berührt.
Der Kessel wird mit einem Deckel mit angeschlossener
Kühlkuppel verschlossen. Diese Kühlkuppel
kann mit Eis oder kaltem Wasser gefüllt sein, oder
mit fließendem kalten Wasser gekühlt werden.
Der Kessel wird erhitzt, das Wasser beginnt zu
kochen. Der aufsteigende Wasserdampf
durchdringt das Pflanzenmaterial
im Aromakorb und
ätherische Öle und andere wasserlösliche,
flüchtige Substanzen
werden mitgerissen.
Der Dampf kondensiert in der
Kühlkuppel, wird wieder flüssig,
läuft durch das Dampfrohr ab
und kann in dem sterilisierten
Glas aufgefangen werden. Die
Flüssigkeit ist eine Mischung aus
ätherischen Ölen und dem so genannten
Hydrolat. Die Destillation
ist abgeschlossen, wenn der
PH-Wert im Hydrolat auf 6 – 7 zu
steigen beginnt.
80
die welt der Bäume _ 2
Die ätherischen Öle schwimmen auf der Oberfläche und
können nun mit einer Pipette abgenommen werden.
HINWEIS: Der Geruch der ätherischen Öle ändert sich in den ersten 3 – 4 Wochen noch etwas,
danach stabilisiert er sich. Schwebstoffe sollten mit einem sauberen Filter (z.B. dem sterilisierten
Kaffeefilter) abgefiltert werden. Sie lassen das Hydrolat schneller verderben.
81
2 _ die welt der bäume
2.6 Holz unter dem Mikroskop
Der Aufbau von Holz kann am besten mit einem Mikroskop erforscht werden.
Die Palette reicht dabei von einfachen Becherlupen (nur sehr bedingt geeignet),
klassischen „analogen“ Stereomikroskopen (Schüler:innen-Mikroskopen) über
digitale Handmikroskope bis hin zu professionellen Durchlichtmikroskopen. Auf
den folgenden Seiten stellen wir Themen bzw. Teile des Baumes vor, die sich optimal
für die Mikroskopie eignen.
Wie entstehen Jahresringe?
Wie Jahresringe zustande kommen, wird im
Holzforscherheft 1.0 (S. 12 f) bildlich dargestellt
und auf den nächsten Seiten dieses Heftes detaillierter
erläutert. Kurz zusammengefasst entstehen
sie durch eine Abfolge von Wachstum
und Ruhephase: Im Frühjahr wächst der Baum
schnell – er bildet große Zellen mit dünnen Zellwänden
aus – das Holz ist hell (sog. „Frühholz“).
Im Sommer beginnt er mit der Einlagerung von
Nährstoffen und mit dem Schutz gegen Kälte
und Schädlinge – dieses Holz ist dunkler (sog.
Spätholz). Somit entsteht pro Jahr ein Jahresring.
In Ländern mit gleichbleibendem Klima
(ohne lange Hitze- und Kälteperioden) gibt es
keine typischen Jahresringe.
Die Dendrochronologie ist ein Fachgebiet, das sich intensiv mit der Jahrringforschung
auseinandersetzt (dendro = lat. Baum; chrono = lat. Zeit). Dabei wird einerseits z.B.
die klimatische Veränderung über die letzten Jahrtausende erforscht, andererseits
kann mit dieser Wissenschaft das Alter von Holzstücken (z.B. Holzbalken) und somit
von ganzen Holzgebäuden, -möbeln oder sogar Fossilien definiert werden.
82
die welt der Bäume _ 2
FÜR EXPERT:INNEN
Der für die Dendrochronologie essentielle „Hohenheimer Jahrringkalender“ geht 12.500 Jahre
zurück bis zum Ende der letzten Eiszeit. Anhand der speziellen Jahrring-Abfolge können Objekte
(z.B. Holzbalken) damit relativ genau datiert werden. Somit ist es möglich, z.B. das Alter von Gebäuden
zu bestimmen oder konservierte Holzstücke (z.B. aus Mooren) den Wachstumszeiten
zuzuordnen. Weiters werden aus den Jahrringen Ereignisse wie Schäden am Baum z.B. durch
Kriege (Einschüsse), Wild oder Unwetter herausgelesen.
Eine Holzprobe muss mindestens 50 Jahrringe aufweisen, damit eine Altersbestimmung durchgeführt
werden kann. Der Jahrring-Kalender wurde zum Teil aus versteinerten Mooreichen-Stücken
erstellt. Somit kann auch das Alter von fossilen Fundstücken bestimmt werden (die Dendrochronologie
gilt in diesem Fall als zuverlässiger als die C14-Methode).
DENDROCHRONOLOGIE
Im wahrsten Sinne des Wortes hinterlassen „einschneidende“ Ereignisse ihre Spuren im Holz.
Anhand dessen können viele geschichtlich interessante Geschehnisse Jahrringen zugeordnet werden.
83
2 _ die welt der bäume
Eine Baumscheibe unter der Lupe
» Baumscheibe/Holzscheibe,
sonstige Holzstücke, Furniere
» Handmikroskope
(www.holzmachtschule.at/
verleihmaterialien)
DM4-Mikroskop mit Display
(Zoom: 500/1000;
Fokussierbereich: 10-40 mm)
» evt. ergänzend ein
größeres Binokular
» evt. Laborrasierklingen/
Bügelklinge (mit nur einer
Schneideseite und einem Griff)
» evt. Pipette
Die meisten Mobiltelefone und Tablets
können als Lupe eingesetzt werden:
I-Phones haben eine Lupenfunktion vorinstalliert
und in den App-Stores findet
man zahlreiche kostenlose Lupen-Apps.
Für die Betrachtung von Jahresringen sind ganze
Baumscheiben besonders gut geeignet. Die Klasse
wird in Gruppen/Teams aufgeteilt – jede Gruppe
erhält ein Mikroskop. Wenn vorhanden, wird
am Binokular ein Jahrring stark vergrößert. Für
eine genauere Betrachtung des Holzes kann mit
der Labor-Rasierklinge eine Scharte in den Querschnitt
gemacht werden. Dadurch ist es möglich,
den Aufbau horizontal und vertikal zu betrachten.
Deutlich ist der Übergang zwischen der hellen
Frühholzzone zum dunkleren Spätholz erkennbar.
Nadelbäume haben die Strategie, dünnwandige
Zellen mit einem großen Lumen (Hohlraum
in Holzzellen) für den Wassertransport im Frühjahr
zu bilden (heller Teil im Jahrring) und dickwandige
Zellen mit engen Lumen für die Festigkeit
ab Sommer (dunkle Teile im Jahrring).
84
die welt der Bäume _ 2
In Laubhölzern sind eher Größe und Anzahl an
Gefäßen ausschlaggebend. Ringporige Laubhölzer
(z.B. Esche, Ulme, Eiche) stellen den
Wassertransport durch große Gefäße im Frühjahr
sicher. Ab dem Sommer wird die Festigkeit
durch kleinere und eine geringere Anzahl an
großlumigen Gefäßen gewährleistet. Bei zerstreutporigen
Laubhölzern (z.B. Buche, Ahorn,
Pappel) ist der Unterschied zwischen Früh- und
Spätholz weniger deutlich – der Jahrring ist dadurch
schwerer zu erkennen (siehe Holzforscherheft
1.0 Seite 18).
Bäume machen sekundäres Dickenwachstum.
Das unterscheidet Bäume von allen anderen
Pflanzen – z.B. auch von Palmen (Palmen sind
keine echten „Bäume“). Das heißt, dass sie jedes
Jahr um eine „Schicht“ dicker werden. Das
Kambium (befindet sich zwischen Bast und
Holz) betreibt aktive Zellteilung. Nach innen
werden jedes Jahr neue Holzzellen (Xylemzellen)
für den Wassertransport gebildet, nach
außen Bastzellen (Phloemzellen), in welchen
der Assimilattransport (z.B. für Nährstoffe/
Glukose) stattfindet.
Wie beim Kinderspiel „Fang den Hut“ wird der
Baum jedes Jahr höher und dicker. Im Frühjahr
werden, wie erwähnt, hauptsächlich Zellen
und Gefäße gebildet, die einen effektiven
Wassertransport sicherstellen, ab dem Sommer
werden Gefäße gebildet, die die Stabilität
des Baumes für den Winter sicherstellen.
wie wächst ein baum?
Ein Baum wächst an der Spitze in die
Höhe, bzw. an den Astspitzen in die
Länge. Im Bereich des Stammes
erfolgt das sekundäre Dickenwachstum.
Vom Kambium (grün)
bilden sich jedes Jahr neue Holzzellen
(Wassertransport) nach
innen und neue Bastzellen
(Assimilattransport) nach
außen. Abgestorbene Bastzellen
bilden die Rinde, ältere,
je nach Baumart eventuell funktionslose
Holzzellen, bilden
das Kernholz. Dieses ist oft
durch eine dunklere Färbung
zu erkennen.
Ast
Kambium
Rinde
85
2 _ die welt der bäume
VARIANTE 1
Die Schüler:innen können weitere Objekte rund
um Wald & Holz mit den Mikroskopen untersuchen
(z.B. Äste, Moos, Furniere, Zapfen, Samen, …). Welche
Funktion haben diese Objekte im Wald? Anschließend
können die Holzstücke mit Materialien
im Raum verglichen werden. Besonders interessante
Dinge werden dem/der Pädagog:in für das
Binokular gebracht und evt. am Schluss der ganzen
Klasse vorgestellt. Dabei werden das selbständige
Präsentieren eigener Forschungsergebnisse und
das Sprechen vor der Klasse in einem ungezwungenen
Rahmen trainiert.
VARIANTE 2
Alternativ können mit mobilen Handmikroskopen
bzw. mobilen Endgeräten mit Lupen-Funktion Objekte
direkt im Wald mikroskopiert werden. Oder es
werden im Wald interessante Gegenstände für die
Mikroskopie im Klassenzimmer gesucht. Oft tauchen
dabei Abfälle auf. Anhand von diesen kann die
Diskussion gestartet werden, was im Wald erlaubt
ist und was nicht. Auch Insekten, ausgerissene kleine
Bäumchen o.ä. können Diskussionsgrundlage
für das Verhalten im Wald sein.
VARIANTE 3
Holz und Holzprodukte sind saugfähig, sofern die
Oberfläche nicht versiegelt wurde (z.B. mit Wachs,
Lack oder Öl). Was passiert, wenn man mit der Pipette
Wasser auf Holzoberflächen tropft? Mit den
meisten Mikroskopen kann das Eindringen des
Wassers genau untersucht werden. Bei intensiver
Beobachtung fällt auf, dass der Wassertropfen
den Untergrund gleich wie eine Lupe optisch vergrößert.
Das kann zum Anlass genommen werden,
einen Exkurs zur „Optik“ zu machen.
86
die welt der Bäume _ 2
Einblicke in das Holz
mit Augmented Reality
Das Bild mit der Areeka-App scannen. Klicke auf die Zahlen von 1 – 5 (oder die Pfeile links und
rechts davon), um immer tiefer in das Holz einzutauchen. Nähere Informationen zum Aufbau
von Holz findest du auch im Holzforscherheft 1.0.
Augmented
Reality
SCAN ME!
BEWEGTE BILDER MIT AUGMENTED REALITY:
Mit dieser Zeichnung kannst du auch ohne Mikroskop in die Tiefen des Holzes eintauchen: Nimm
ein mobiles Endgerät (Mobiltelefon, Tablet o.ä.) und lade aus dem App-Store bzw. Google-Play-
Store die AREEKA-App herunter. Halte die Kamera des Handys bzw. Tablets auf die Zeichnung
und schon geht es los (der Download-Prozess kann ein bis zwei Minuten dauern):
87
2 _ die welt der bäume
FÜR EXPERT:INNEN:
HOLZAUFBAU – UNTERSCHIEDE ZWISCHEN LAUB- UND NADELHÖLZERN
UND WAS DAS ABWERFEN DER BLÄTTER IM HERBST DAMIT ZU TUN HAT:
Das Holz von Laub- und Nadelbäumen ist prinzipiell aus
unterschiedlichen Zellen und Gefäßen aufgebaut:
NADELBÄUME
» Tracheiden sind zum Wasser- und Nährstofftransport
bzw. zur Festigung gebildete, meist
stark verholzte, in axialer Richtung langgestreckte
Zellen; dünnwandig im Frühholz; dickwandig im
Spätholz. Tracheiden sind mit Tüpfeln verbunden
(Hoftüpfel und Fenstertüpfel). Als Tüpfel
werden in der Pflanzenanatomie dünne Stellen
oder Aussparungen in der Sekundärwand von
Pflanzenzellen bezeichnet, die dem Stoffaustausch
zwischen benachbarten Zellen dienen.
Nicht mehr genutzte Tracheiden im Totholz dienen
der Stabilisierung und haben verschlossene
Tüpfel.
» Holzstrahlen = Markstrahlen;
radiale Versorgung mit Wasser und
Nährstoffen & Speicherung
» Harzkanäle = „Interzellulare“;
Abwehr von abiotischen und
biotischen Schädlingen
» Siebzellen im „Phloem“ (Bast);
Leitung von Assimilaten; basipetal
(= von oben nach unten)
BESTANDTEILE DES NADELHOLZES
AUFBAU DES NADELHOLZES
Eine Ausnahme unter den Nadelbäumen ist die europäische Goldlärche.
Ihre Nadeln haben keine so ausgeprägte Cuticula (Wachsschicht) und ihre Stomata
sind schlechter geschützt. Deshalb verlieren sie im Winter die Nadeln,
obwohl Lärchenholz den typischen Nadelholzaufbau hat.
Amerikanische Lärchen verlieren ihre Nadeln nicht.
88
die welt der Bäume _ 2
LAUBBÄUME
» Tracheen = „modernere“ Gefäßelemente;
großlumig mit aufgelösten Querwänden
für den optimalen Wasser- und Nährstofftransport
zwischen den Zellen; Thyllen (nur
im Kernholz) verschließen die Tracheen und
dienen der Stabilisierung.
» Tracheiden haben keine aufgelösten
Querwände, sondern leiten Wasser & Nährstoffe
über „Tüpfel“ von Zelle zu Zelle. Sie
sorgen für Stabilisierung und Festigkeit.
» Siebröhren und Geleitzellen im
„Phloem“ (Bast); Leitung von Assimilaten;
basipetal (= von oben nach unten)
» Holzstrahlen = Markstrahlen;
radiale Versorgung mit Wasser und
Nährstoffen & Speicherung
» Fasern (Stabilisierung & Holzhärte)
BESTANDTEILE DES LAUBHOLZES
AUFBAU DES LAUBHOLZES
Ein Grund, warum die meisten Nadelbäume im
Winter ihre Nadeln behalten und Laubbäume
ihre Blätter abwerfen ist (neben dem unterschiedlichen
Aufbau von Blättern und Nadeln)
die unterschiedliche Holz-Zusammensetzung.
Nadelbäume sind entwicklungsgeschichtlich
älter und deshalb einfacher aufgebaut.
Sie transportieren wesentlich langsamer und
weniger Wasser, da sie keine Tracheen (großlumige
Gefäßelemente) haben. Aber deshalb
reagieren sie auch entscheidend unempfindlicher
auf Frost und Wassermangel. Es schadet
ihnen also nicht, die Nadeln auch im Winter zu
behalten.
Unter www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2 findest du ein kleines
Quiz mit professionellen Mikroskopie-Bildern der „Holzforschung
Austria“. Rate mit, was auf den Bildern zu sehen ist!
89
2 _ die welt der bäume
2.7 Holz dicht auf den Fersen
Der Wechsel zwischen Früh- und Spätholz wirkt sich auf die Stabilität des Holzes
aus. Vor allem für Holz, das im Baubereich verwendet wird (sogenanntes
Konstruktionsholz), ist das ein entscheidender Faktor. Durch die Verteilung
großlumiger Gefäße und Leit-Elemente schwankt die Dichte des Holzes
innerhalb eines Jahrrings extrem.
Die Dichte kann mit einer ganz einfachen Methode gemessen werden:
Dichtemessung von Holz
» flache, unbehandelte Holzstücke
von verschiedenen Holzarten
(Querschnitte von Baumstämmen
bzw. Teile von Baumscheiben)
» Scanner oder Kopierer
Die Baumscheibe(n) bzw. Holzstücke werden auf
einen Scanner bzw. Kopierer gelegt – es wird eine
Schwarz-Weiß-Kopie angefertigt.
Die Jahrringe erscheinen auf der Kopie als hellere
und dunklere Streifen. Diese Muster aus Streifen
sehen je nach Holzart ganz unterschiedlich aus.
Manche haben dunkle „Punkte“, andere sind
ganz gleichmäßig. Bei einigen Holzarten sind
die Streifen kaum wahrnehmbar, andere haben
scharf abgegrenzte, tief schwarze Linien. Je dunkler
die Stellen sind, desto dichter ist das Holz.
Anhand der charakteristischen Muster
kann die Holzart erkannt werden. Wer
schafft es die meisten Holzarten richtig
zuzuordnen? Macht einen Wettbewerb
und findet es heraus!
Verschiedene Holzarten werden
schwarz-weiß kopiert.
90
die welt der Bäume _ 2
Quelle: Prof. Michael Grabner, BOKU Wien
Bei der Dendrochronologie werden
vom Holz Spezialkopien oder Röntgenaufnahmen
angefertigt. Mittels
spezieller Computerprogramme (z.B.
WinDENDRO © ) werden die Grau- bis
Schwarzabstufungen als Grafik ausgegeben.
Je nach Holzart sehen diese
Grafiken ganz unterschiedlich aus und
sind somit charakteristisch für die jeweilige
Holzart. Auch Besonderheiten,
wie z.B. Verletzungen oder besonders
schmale Jahrringe werden dadurch
deutlich.
1
2
3
Durch die starken
Dichteschwankungen
z.B. bei Nadelhölzern
oder bei ringporigen
Laubhölzern (siehe
Grafik 1 und 2) sind
diese besonders
brüchig an den Übergangsstellen.
Zerstreuporige Laubhölzer
(Grafik 3) sind
viel gleichmäßiger und
weniger anfällig für
Brüche. Sie haben dadurch
insgesamt eine
höhere Dichte.
Quelle: Priv. Dozent Dr. Ulrich Müller, BOKU Wien
Quelle: Prof. Michael Grabner, BOKU Wien
Die Grafik der Buche hat sehr
viele, eng beieinanderliegende
„Peaks“. Das bedeutet, die Buche
hat dichtes Holz, das nicht
zur Brüchigkeit neigt.
Bei der Fichte hingegen sind
deutliche Dichteschwankungen
zu erkennen. Das Holz
kann „mit der Faser“ leicht
gebrochen werden. Am besten
ist dies anhand von Furnieren
zu zeigen.
91
92
KapiteL 3
Weißt du,
… was Yakisugi oder
Sho Sugi Ban ist?
… ob Holz sicher
brennt?
… ob Holz zur Säge
werden kann?
… warum Holzwerkstoffe
verleimt werden?
… wie sich Lacke und
Wachs auf Holzoberflächen
auswirken?
… wie Holz mit Karbonisieren
konserviert wird?
… ob Holz hält,
was es verspricht?
93
3 _ holz als bau- und werkstoff
3. Holz traditionell
und innovativ
Wie Ausgrabungen zeigen, haben Menschen bereits vor tausenden von Jahren mit
Holz gearbeitet. Jahrhunderte alte Holzbauten stehen bis heute – unter anderem
der „Sallegger Hof“ aus dem Jahr 1409 im steirischen Freilichtmuseum Stübing.
Holz hat sich also als Bau- und Werkstoff bewährt. Nicht umsonst wurde im Jahr
2018 jedes vierte Gebäude in Österreich mit Holz errichtet – Tendenz steigend.
3.1 Bauen mit Holz
Was hat der Holzbau mit dem Klima zu tun?
Aktuelle, groß angelegte deutsche Studien haben
bewiesen, dass durch das Bauen mit Holz
eine große Menge an CO 2
in der Atmosphäre
verhindert werden kann (im Vergleich zu mineralischen
Baustoffen wie Ziegel oder Beton).
Konkret könnten laut Berechnungen von
2016 bis 2030 durch eine Substitution von mineralischen
Baustoffen durch Holz insgesamt
6,5 Millionen Tonnen CO 2
-Äquivalent im Wohnungsneubau
eingespart werden
(Quelle: Treibhausgasbilanz von Holzgebäuden;
Prof. Annette Hafner, Ruhr Universität Bochum).
Warum hat sich Holz seit
Generationen bewährt?
Warum wird dann nicht
jeder Bau ein Holzbau?
Holz ist vielseitig, es ist leicht zu bearbeiten
und kann in fast jede Form gebracht werden.
Es ist, was das Gewicht betrifft, ein eher leichter
Baustoff, was vor allem bei Aufstockungen
oder bei Bauten in exponierten Lagen Vorteile
bringt. Weiters hat Holz eine niedrige Wärmeleitfähigkeit
– somit braucht ein Holzhaus
eigentlich keine zusätzliche Wärmedämmung.
Um diese positive Eigenschaft auch bei Gebäuden
aus anderen Baumaterialien zu nützen,
kam in den letzten Jahren verstärkt Holzwolle
als natürliche und nachwachsende Wärmedämmung
zum Einsatz.
Trotz umfangreicher Informationsoffensiven
kursieren in der Bevölkerung immer noch
Vorurteile, was das Bauen mit Holz betrifft.
Zwei der häufigsten Aussagen werden bei den
nächsten Experimenten genauer unter die
Lupe genommen:
1. „Aber Holz brennt doch!“
2. „Holz hält nicht so viel aus
wie Stahlbeton!“
94
Der Salleggerhof – ein Holzbau aus dem Jahr
1409 (Freilichtmuseum Stübing b. Graz)
holz als Bau- und werkstoff _ 3
3.2 Holz brennt sicher
Brandverhalten von Holz
Um es vorwegzunehmen: Ja, natürlich brennt Holz! Das kann jede:r bestätigen,
die/der einen Holzofen besitzt oder schon einmal einen gemütlichen Abend
am Lagerfeuer verbracht hat. Im Gegensatz zu anderen Materialien
brennt Holz aber gleichmäßig und berechenbar ab.
Dass Holz karbonisiert, wird in Japan bereits seit dem 16. Jahrhundert genützt – zum
Beispiel bei den holzkonservierenden Verfahren „Yakisugi“ (jap. für „verbrennen“)
oder „Sho Sugi Ban“ (jap. für „verbrannte Planke“). Dies sind attraktive und effektive
Methoden, um Holz gegen Verwitterung, Schädlingsbefall und (ironischer Weise)
auch gegen Brandgefahr zu schützen. Im Außenbereich werden diese Methoden zur
Konservierung ganzer Hausfassaden genützt, im Innenbereich können damit besonders
widerstandsfähige und optisch ansprechende Möbelstücke geschaffen werden.
Im Folgenden werden in sehr praxisnahen Experimenten verschiedene Materialien bezüglich
des Brandverhaltens miteinander verglichen:
Styropor (als typischer Dämmstoff), Holz (Dreischichtplatte – keine Dämmung notwendig),
vorbehandeltes Holz (karbonisiert nach Yakisugi) und OSB-Platten (bestehen u.a. aus
Holzspänen und werden z.B. bei Renovierungen und im Innenausbau genutzt).
95
3 _ holz als bau- und werkstoff
ACHTUNG:
Diesen Versuch am besten im Freien oder in einem sehr gut gelüfteten Raum ohne Brandmelder
durchführen. Ein Kübel mit Wasser muss zur Sicherheit bereitgestellt werden. Alle
Schüler:innen müssen einen Sicherheitsabstand einhalten oder entsprechende Schutzkleidung
tragen.
» Platten (je ca. 20x20x15 cm)
Dreischichtplatte, OSB-Platte,
Styropor (Polysterol),
Holz karbonisiert
» Größere, feuerfeste Unterlagen
(z.B. Fliesen)
» Créme brûlée-Brenner
(Einstellung: mittlere Stärke)
» Stoppuhr (z.B. am Handy)
Alle vier Platten werden nebeneinander auf die
brandbeständige Unterlage (z.B. Fliesen) gelegt.
Mit dem Créme brûlée-Brenner wird 30 Sekunden
lang (oder wenn ein Material früher durchgebrannt
ist auch kürzer) auf die einzelnen Platten
jeweils im Abstand von 10 – 20 cm gezielt (nur mit
mittlerer Stärke, um Verletzungen vorzubeugen).
Dabei wird das Material genau beobachtet und
das Ergebnis festgehalten.
Experiment-Vorbereitung:
Für das karbonisierte Holz ein
Holzstück so lange mit dem Crème
brûlée-Brenner bearbeiten, bis es eine
möglichst durchgehende dunkel
gefärbte (geflämmte) Oberfläche hat.
96
holz als Bau- und werkstoff _ 3
ACHTUNG BEI
POLYSTEROL:
Es schmilzt bereits bei
knapp über 100 °C und
tropft brennend ab
(kann innerhalb von
Sekunden zu einem
Flächenbrand führen).
Dämpfe nicht einatmen,
möglichst großen Abstand
halten!
Die Polysterol-/Styroporplatte ist bereits
nach rund 10 Sekunden vollständig geschmolzen
und stinkt. Das Yakisugi-Holz glüht während
der „Befeuerung“ an der heißesten Stelle
etwas, anschließend sind aber keine Spuren
mehr zu entdecken und die Rückseite der Platte
ist angenehm kühl. Die OSB-Platte glimmt
bei der Befeuerung etwas, erlischt aber sofort
nach Ende der „Befeuerung“. Zurück bleibt ein
schwarzer Fleck – auch hier ist die Rückseite
angenehm kühl und zeigt keinerlei Spuren.
Die unbehandelte Holzplatte glüht ebenfalls
ein wenig an der Feuerstelle und verhält sich
gleich unauffällig wie die anderen beiden Holzplatten
(OSB und Yakisugi).
Fazit: Keine der Holzplatten fängt Feuer. Ein
Szenario, wo eine weggeworfene Zigarette bei
einem Holzhaus einen Hausbrand verursacht,
ist demnach unwahrscheinlich (massive Holzwände
sind schwer entflammbar).
Bei einem Feuer brennt bei Holz das so genannte
„Holzgas“, welches aus dem heißen
Holz austritt. Die karbonisierte, also verbrannte
Schicht des Yakisugi-Holzes enthält keinerlei
Holzgas mehr und wirkt somit schützend
gegen die Hitzeeinwirkung. Das punktuelle
Feuer bewirkt auf den anderen Holzplatten
(OSB, unbehandeltes Massivholz) eine lokale,
kurzfristige Freisetzung des Holzgases. Bei genauerer
Betrachtung können kleine, kurz aufzüngelnde
Flammen erkannt werden. Jedoch
schützt auch hier die frisch karbonisierte Stelle
das Holz vor einer weiteren Ausbreitung
des Brandes.
Darum muss, damit ein Holzscheit in einem Ofen Feuer fängt, die Oberfläche relativ
lang und flächig mit Hitze bearbeitet werden (z.B. mit einem Zündwürfel). Je
dünner das Holz, desto schneller brennt es (keine Karbonschichtbildung möglich).
Darum soll Anheizholz möglichst dünn sein.
97
3 _ holz als bau- und werkstoff
3.3 Holz schneidet gut ab!
Hält Holz so viel aus, dass man damit sogar andere Materialien schneiden kann?
Muss so sein, denn bei vielen Grillpartys oder Festen verwenden wir immer öfter
Holzmesser als umweltfreundliche Alternative zu Plastikmessern. Sogar hochwertige
Küchenmesser werden mittlerweile mit Holzklingen angeboten. Bei den
nächsten beiden Experiment-Varianten wird erforscht, welche Materialien wirklich
mit Holz geschnitten werden können.
Holz - echt schnittig!
Variante I: Die Holz-Säge
» Furnierstreifen
(Größe: ca. 14 cm x 2 cm)
» Bügelsäge
» Schneid-Proben (Obst,
Gemüse, Gebäck, Knetmasse etc.)
In die Bügelsäge wird statt des Sägeblatts
der Furnierstreifen eingespannt und mit
den Flügelmuttern fixiert. Somit steht das
Furnier unter Zugspannung und knickt nicht
ab. Am besten funktioniert der Versuch,
wenn das Furnier hinter den Flügelmuttern
fixiert wird. Ausprobieren, welche Materialien
damit geschnitten werden können.
Verschiedene Holzarten ausprobieren
– welche funktionieren als Sägeblatt
besser, welche schlechter?
In die Bügelsäge wird statt des Sägeblatts
ein Stück Furnier eingespannt.
98
holz als Bau- und werkstoff _ 3
FÜR EXPERT:INNEN:
Variante II: Die Holz-Schere
» Eichenparkettlamellen
(erhältlich u.a. in Laubholzsägewerken
oder online)
» HPL-Platte (60 % Papierfaser in
Phenolharz; z.B. aus dem
Baumarkt)
» Bandsäge
» Schleifpapier
» Kleber (für Holz & HPL-Platte)
» Bohrmaschine
» Schraube und Hülsenmutter
Aus den Eichenlamellen werden zwei mit möglichst
gleichmäßig liegenden Jahrringen ausgewählt.
Eine der beiden Lamellen wird mit einer
dünnen HPL-Schicht verklebt. Nun wird die
Form einer typischen Schere auf die Eichenlamellen
übertragen (Vorlage siehe
www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2)
Die zwei Scherenhälften ausschneiden. Anschließend
die Teile mit dem Schleifpapier in
Form schleifen. Auf einer Ständerbohrmaschine
werden die Grifföffnungen und das Loch
für das Scherengelenk ausgebohrt. Nun die
Schneidflächen scharf schleifen.
Achtung: Vor allem beim Scherenteil ohne HPL-
Beschichtung darauf achten, dass möglichst
nur gefäßfreies (dunkleres) Spätholz im Bereich
der Klinge ist, damit die Schere länger schnittfähig
bleibt. Zuletzt die Schere mit der Hülsenmutter
und der Schraube verbinden.
Nähere Informationen und
Schablonen finden Sie online unter
www.holzmachtschule.at/
holzforscherheft
99
3 _ holz als bau- und werkstoff
3.4 Holz gibt Stabilität
Vorab: Holz ist nicht gleich Holz – unterschiedliche Holzarten haben ein
unterschiedliches Gewicht, sie unterscheiden sich im Luftgehalt und haben
somit auch eine unterschiedliche Stabilität.
Um genaue Daten zu den einzelnen Holzarten
und modernen Holz-Verbundstoffen zu erhalten,
werden unter anderem in einem Grazer
Forschungsinstitut (holz.bau forschungsgmbH
an der Technischen Universität Graz) die Biegefestigkeit,
die Elastizität und die Biegefestigkeit
laufend erforscht und überprüft. Zum Beispiel
kann dabei mit Zugversuchen die maximale
Reißlänge von Holz (längs zur Faser) ermittelt
werden.
Die Zugbelastung von Holz kann auch gemeinsam
mit den Schüler:innen in Form eines Experiments
erforscht werden. Dazu werden
Furnierstücke längs und quer zur Faser in zwei
Holzbacken gespannt und mit Gewicht belastet
(z.B. mit Wasserflaschen oder einem Kübel,
in den sukzessive Wasser gegossen wird). Nähere
Informationen zu diesem Versuch gibt es
im Holzforscherheft 1.0 auf Seite 36. (auch online
unter www.holzmachtschule.at im Bereich
„Unterrichtsmaterialien“ als Blätterkatalog erhältlich).
Theoretische Frage dazu:
Wie lang kann ein durchschnittliches Holzstück sein, bis es „von alleine“ (also ohne äußere Zugoder
Druckeinwirkung) längs zur Faser reißt? Antwort: Rund 10 Kilometer.
100
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Was hält Holz im Vergleich zu
Aluminium oder Stahl aus?
Mit diesem Experiment gehen wir einmal mehr einem Vorurteil auf den Grund:
Holz ist ein eher leichter Baustoff und ist daher vor allem bei Aufstockungen sehr
gefragt. Aber kann Holz, was die Stabilität in Zusammenhang mit dem Eigengewicht
betrifft, mit Aluminium oder Stahl mithalten?
Im folgenden Experiment wird die Biegefestigkeit
unterschiedlicher Holzarten untersucht
und mit Aluminium und V2A-Stahl verglichen.
Für diesen Versuch werden jeweils 1 Meter
lange Stangen aus Holz, Aluminium und Stahl
benötigt. Sie sollen, auf diese Länge gerechnet,
alle ungefähr das gleiche Gewicht haben. Es
gibt deshalb zwei Varianten: Entweder werden
Stangen mit verschiedenen Durchmessern gekauft
(z.B. dickere Holzstangen und dünnere
Stahl-Stangen), oder es werden unterschiedlich
viele Stangen des gleichen Materials verklebt.
Beim Verkleben muss unbedingt darauf
geachtet werden, dass die Stangen nicht verrutschen
können – eine kraftschlüssige Bindung
ist notwendig.
Holzstangen sind bei gleichem Durchmesser
viel leichter als z.B. Stahlstangen. Die
Schüler:innen können die Stangen hochheben
und schätzen, welches Material
mehr aushält. Eine weitere Schätzaufgabe
wäre z.B. wie viele Holzstangen das gleiche
Gewicht wie eine Alustange haben. Ein
weiteres AHA-Erlebnis: Eine Holzstange mit
gleichem Gewicht wie eine Stahl-Stange hat
zwar einen wesentlich größeren Durchmesser,
fühlt sich aber trotzdem viel leichter an.
101
3 _ holz als bau- und werkstoff
VARIANTE 1
VARIANTE 2
Jeweils 1 m Stangen mit annähernd
gleichem Gewicht (Gewichtsbeispiele):
» Fichte Ø 28 mm; Gewicht: 118,45 g
» Fichte Ø 35 mm; Gewicht: 411,4 g
» Buche Ø 25 mm Gewicht: 333,6 g
» Aluminium Ø 8 mm Gewicht: 135,5 g
» Aluminium Ø 10 mm Gewicht: 214,6 g
» V2A Stahl Ø 6 mm; Gewicht: 225 g
» V2A Stahl Ø 8 mm; Gewicht: 399,2 g
1 m Stangen verklebt
(Gewichtsbeispiele):
» V2A Stahl Ø 8 mm; Gewicht: 399,2 g
» Aluminium Ø 8 mm Gewicht: 135,5 g
» Aluminium Ø 10 mm Gewicht: 214,6 g
» 3 x Buche: 3 x Ø 8 mm; Gewicht: 116,3 g
» 6 x Buche: 6 x Ø 8 mm; Gewicht: 226,2 g
» 11 x Buche: 11x Ø 8 mm; Gewicht: 420,1 g
FÜR BEIDE VARIANTEN:
» Waage, die auf 0,1 g genau wiegt
(z.B. Küchen oder Briefwaage)
» 4 Haken
» ca. 20 – 30 Stk. 0,5 l PET-Flaschen mit
Wasser gefüllt und jeweils einer
reißfesten Schnur zum Aufhängen
(z.B. Anglerschnur)
Die Stangen gleichen Gewichts werden nebeneinander
z.B. zwischen zwei gleich hohen Tischen
aufgelegt. Die Enden sollen dabei ca. 5 cm auf den
Tischen aufliegen. Auf jeder Stange (bzw. jedem
Stangenbündel) wird ein Haken befestigt, auf welchem
später die Flaschen aufgehängt werden. Die
Stangen müssen so hoch über dem Boden liegen,
dass die Flaschen mit den Bändern und den Haken
nicht den Boden berühren.
Zuerst geben die Schüler:innen eine Vermutung ab,
welche Materialien mehr bzw. weniger aushalten
und wie viele Flaschen (also wie viel Gewicht) auf
die Stäbe gehängt werden können, ohne dass sie
reißen (kann auch schriftlich festgehalten werden –
evt. daraus ein Schätzspiel generieren).
Nun wird nacheinander jede Stange/jedes Stangenbündel
mittig mit einer Flasche belastet und das so
lange, bis deutliche Unterschiede bei
der Durchbiegung der Stangen zu erkennen
sind. Mit einem Meterstab/
Maßband können die Unterschiede
genau erfasst werden.
Dieses Experiment kann so lange
durchgeführt werden, bis eine Stange
wegen zu starker Biegung abrutscht
und auf den Boden fällt, oder keine
Flaschen mehr zur Verfügung stehen.
ACHTUNG: Beim Aufhängen der Flaschen
auf Hände und Füße aufpassen
(Verletzungsgefahr durch die herunterfallenden
Flaschen).
102
Aufbau des Experiments
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Berechnung durchführen: Eine mit Wasser gefüllte 0,5 l PET-Flasche wiegt ca. 0,5 kg.
Damit kann das Gesamtgewicht der aufgehängten Flaschen errechnet werden.
Auch Umrechnungen in N (Gewichtskraft) können durchgeführt werden
Holz ist ein leichtes aber sehr
stabiles Baumaterial.
Am meisten halten das Buchenstangen-Bündel
und die Fichtenstange (Durchmesser 35
mm) aus, gefolgt von der Aluminiumstange.
Am stärksten biegt sich Stahl durch.
Hier bleibt bei unseren Testversuchen
sogar ein Knick in der Stange, während die
Holzstangen vollkommen unverbogen sind.
Die Aluminiumstange ist ebenfalls verbogen
und wäre somit für den Bau unbrauchbar.
FÜR EXPERT:INNEN
Für alle Feststoffe kann bei einer Zugprüfung der sogenannte E-Modul E errechnet
werden. Der E-Modul ist ein Wert der angibt, wie viel Widerstand ein mm² eines
Materials einer elastischen Verformung entgegenhält (also wie viel ein mm²
eines Materials aushält). Biegefestigkeits-Berechnungen zu diesem Versuch sind
unter www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2 online verfügbar.
103
3 _ holz als bau- und werkstoff
Stabilität von Holzwerkstoffen
Holz ist ein Naturprodukt und kann je nach
Art, Standort und Wuchsbedingungen Inhomogenitäten
(z.B. Störungen des Faserverlaufs
wie Äste oder Harzgallen) aufweisen. Die hygroskopische
Eigenschaft von Holz sorgt dafür,
dass es Feuchtigkeit aus der Umgebung
aufnimmt oder sie abgibt (Quellen (bei Feuchtigkeit)
oder Schwinden (bei Trockenheit)).
Weiters beeinflusst die Faserrichtung die
Stabilität von Holz. Aus diesem Grund wird
Holz für manche Einsatzgebiete zu Holzwerkstoffen
verarbeitet – zum Beispiel wird es in
mehreren Schichten zu Platten oder Balken
verklebt. Mit diesem Experiment erforschen
die Schüler:innen einige Eigenschaften von
Holz und erfahren, warum eine Verleimung
vor allem bei der Überbrückung von großen
Längen sinnvoll ist.
Bei tragenden Holzkonstruktionen spielt die Biegefestigkeit vor
allem im Dach- und Deckenbereich eine große Rolle.
104
holz als Bau- und werkstoff _ 3
» 1 m lange Furnierstücke
(sehr dünnes Holz – z.B. Reste
aus regionalen Tischlereien)
» Holzleim (Standard oder Expressleim)
» kleine Holzklötzchen (ca. 2 cm x 2 cm
x 2 cm) oder Holzbausteine für
jede:n Schüler:in mindestens 2 Stk.
» evt. 2 Holzklötze o.ä.
für den Aufbau der „Brücke“
» evt. ein Meterstab/Maßband
Rund 1,5 Stunden vor dem eigentlichen Experiment
müssen die Verleimungsarbeiten
durchgeführt werden. Die Klasse wird in
zwei Gruppen geteilt. Beide Gruppen bekommen
die Aufgabe, von den Furnierstücken
4 cm breite und 1 m lange Furnierstücke
(je 6 Stück) herunterzuschneiden bzw. zu
brechen. Diese Furnierstücke werden aufeinandergestapelt.
Gruppe 1 soll diese sechs
Furnierstücke verleimen, Gruppe 2 nicht.
Es können dabei verschiedene Verleim-Arten
ausprobiert werden (z.B. nur längs zur
Faser oder „kreuzweise“ verleimt längs und
quer zur Faser). Anschließend müssen die
verleimten Furnierstapel beschwert werden
(z.B. mit Bücherstapeln), um eine kraftschlüssige
Bindung zwischen den verleimten
Furnieren möglich zu machen. Jetzt muss der
Leim je nach Leimart ca. 1,5 h lang trocknen.
Wenn der Leim trocken ist, werden beide Furnierstapel nebeneinander zwischen
zwei Tischen oder zwei Holzblöcken aufgelegt (wie eine Brücke). Beide
Enden sollen ca. 5 cm aufliegen. Zuerst soll eine These erstellt werden,
welcher Stapel mehr aushält und warum. Anschließend bekommt jede:r
Schüler:in mindestens zwei kleine Holzwürfel – diese werden der Reihe nach
auf die Furnierstapel gelegt. Welcher Stapel biegt sich schneller durch? Die
Biegung kann mit dem Meterstab vermessen werden.
105
3 _ holz als bau- und werkstoff
Vor der Verleimung die Schüler:innen im Sinne von „Forschendem Lernen“ ausprobieren
lassen, welche Möglichkeiten es gibt, aus den Furnierteilen eine möglichst stabile
Brücke zu bauen (für jüngere Schüler:innen kann dazu eine Geschichte erfunden werden
– z.B. von zwei Menschen/Tieren, die sich gerne treffen würden, es aber aufgrund
der fehlenden Brücke nicht schaffen).
Der verleimte Stapel hält eindeutig viel mehr
aus. Bei den lose aufeinander gestapelten Furnieren
gibt es keinen Kraftschluss. Das heißt,
die Schichten verschieben sich zueinander,
somit zählt, was die Stabilität betrifft, nur der
Durchmesser der einzelnen Schichten und
nicht des ganzen Stapels. Durch die Verklebung
wird die Stabilität wesentlich erhöht.
VARIANTEN:
Was passiert, wenn die Belastung
nicht punktuell ist, sondern sich
auf die gesamte Länge verteilt?
Welche Auswirkungen hat die
Holzart? Können Unterschiede
festgestellt werden?
Welchen Effekt hat der Leim?
Was passiert, wenn andere
Klebstoffe benutzt werden?
ERGÄNZUNG
Wer bei diesem Experiment nicht mit herkömmlichen
Leimen sondern mit selbst hergestelltem
Proteinkleber arbeiten möchte, kann diesen wie
folgt herstellen:
10 g Gelatinepulver mindestens 1 h lang in 30 ml
kaltem Wasser vorquellen. Anschließend werden
30 ml fettarme (0,5 %) heiße, aber nicht mehr kochende
Milch unter Rühren dazu gegeben. Der
noch warme Kleber kann nun zum Verkleben
der Furnierstücke verwendet werden. Der Rest
kann für einige Tage im Kühlschrank aufbewahrt
werden, muss aber vor dem nächsten Gebrauch
wieder erwärmt werden.
FÜR EXPERT:INNEN
Auch bei diesem Versuch kann die Berechnung der Biegefestigkeit erfolgen
(siehe www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2). Dieser Wert beschreibt
den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung, woraus
sich die Elastizität ableiten lässt.
106
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Fühlbox Holzwerkstoffe
Beim vorhergehenden Experiment haben wir
bereits erste Holzwerkstoffe (Leimholz) kennengelernt.
Beim nächsten Versuch nehmen
wir weitere Werkstoffe, ihre Eigenschaften und
ihre Einsatzgebiete näher unter die Lupe.
Dafür steht steirischen Schulen über proHolz
Steiermark eine kostenlose Verleihbox zur
Verfügung. Sie besteht aus sechs Fühlsackerln
(Fasern für Spanplatten, OSB-Platten und
Holzfaserplatten; Furnierstücke, Holzstücke,
Brettsperrholz-Stücke) und den sieben dazu
passenden Platten.
Nähere Informationen zu den
einzelnen Werkstoffen:
www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2
Kostenloser Verleih der Box:
www.holzmachtschule.at/verleihmaterialien
Computergestützte Materialentwicklung und frühzeitig mitgedachtes
Eco-Design sind Kernstücke des steirischen Forschungsprojektes WoodC.A.R.
Ziel ist, Holz und Holzwerkstoffe in Zukunft verstärkt als Strukturkomponente in
der Fahrzeugindustrie einzusetzen.
Es geht vor allem darum, das Leichtbaumaterial Holz für diese neuen
Einsatzgebiete berechenbar zu machen. Die Projektpartner von
WoodC.A.R arbeiten daher an Computersimulationen, die es
Autobauer:innen erlauben, den Einsatz
von Holz virtuell darzustellen.
107
3 _ holz als bau- und werkstoff
3.5 Oberflächenbehandlung von Holz
Warum Holzoberflächen mit Lacken, Ölen, Wachsen, Lasuren oder ähnlichem behandelt
werden, kann mehrere Gründe haben: Zum Beispiel die Ästhetik (z.B. bewusste
farbliche Gestaltung in Innenräumen) oder die Schutzfunktion (vor allem
im Außenbereich), wobei das bei Holzarten wie der Lärche aufgrund der natürlichen
Holzeigenschaften eigentlich gar nicht notwendig wäre.
Es gibt viele Theorien und Empfehlungen, wie die „perfekte Oberfläche“ oder der „perfekte
Schutz“ gelingt (mehrfach behandeln, dazwischen schleifen etc.). Beim nächsten Experiment wird
erforscht, wie sich eine Oberflächenbehandlung mit Lack bzw. Wachs auf das Holz auswirkt.
Behandlung von Holz mit Lack & Wachs
» mehrere Holzwürfel von
der gleichen Holzart
» Bienenwachs
» Lack
» Pinsel
» Lebensmittelfarbe (Achtung: Keine
Tinte; Tinte enthält Schwebstoffe
und hat eine höhere Oberflächenspannung
als Wasser –
das behindert den Versuch)
» Pipetten
» 2 Teller/flache Schüsseln
» Hammer
» Meißel
» evt. Unterlage
Als Vorbereitung werden zwei Holzwürfel auf
allen Würfelseiten möglichst lückenlos mit
Lack, zwei andere Holzwürfel durchgehend
mit Bienenwachs behandelt. Das beste Ergebnis
wird erzielt, wenn diese Behandlung drei
Mal wiederholt wird (mit jeweils mindestens
30 Minuten Pause dazwischen). Die Würfel gut
trocknen lassen.
unbehandelt
3 x lackiert
3 x gewachst
108
mit Längsseite
nach unten
mit Querschnitt
nach unten
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Unterschiedliche Intensitäten bei der Holzbehandlung wählen und beim Experiment
vergleichen: Was passiert, wenn das Holz 1 x, 2 x oder 3 x mit Lack oder Bienenwachs
behandelt wird? Weiter Behandlungsmethoden ausprobieren (z.B. ölen).
Je ein unbehandelter, ein lackierter und ein gewachster
Würfel werden mit der Querschnittsseite
nach unten in einen Teller gelegt. In den
zweiten Teller kommen ebenfalls ein unbehandelter,
ein lackierter und ein gewachster Würfel
mit der Längsseite nach unten. Wenn verschiedene
Intensitäten der Oberflächenbehandlung
vorbereitet wurden, werden diese Holzstücke
ebenfalls in die Teller gelegt. Die Holzstücke
am Tellerrand entsprechend beschriften (Art/
Intensität der Behandlung).
Anschließend werden ca. 15 ml Wasser mit Lebensmittelfarbe in die Teller gegeben (der ganze
Boden muss bedeckt sein, damit alle Würfel in gleich viel Lebensmittelfarbe stehen). Es soll genau
beobachtet werden, was sofort und was nach 30 Minuten geschieht.
unbehandelt
3 x
lackiert
3 x
gewachst
mit Längsseite
nach unten
NACH
30 MINUTEN
mit Querschnitt
nach unten
109
3 _ holz als bau- und werkstoff
unbehandelt
3 xl lackiert
Nach 30 Minuten werden die
Würfel aus der Lebensmittelfarbe
der Flüssigkeit genommen,
abgewischt und mit der
Unterseite nach oben zum
Trocknen aufgelegt.
3 x gewachst
mit Längsseite
nach unten
mit Querschnitt
nach unten
Wenn die Würfel gut getrocknet
sind, werden sie
mit Hammer und Meißel
gespalten. Wie sieht das
Holz innen aus? Was
könnten die Gründe dafür
sein?
Der unbehandelte Holzwürfel saugt bei
Längs- und Querschnitt die Lebensmittelfarbe
aufgrund des Kapillareffektes auf. Bei
den behandelten Holzwürfeln sind nach dem
Abwischen nur mehr ganz geringe Farbspuren
vorhanden. Dabei spielt es keine Rolle,
ob das Holz mit Bienenwachs oder Lack behandelt
wurde.
Beide Behandlungen versiegeln die Oberfläche
und verhindern somit ein Eindringen der
Flüssigkeit.
Die Würfel vor und nach dem Meißeln
unter dem Mikroskop betrachten.
Bilder davon siehe www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2
110
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Je nach Einsatzgebiet ist es sinnvoll, Holzoberflächen zu behandeln oder nicht.
Durch die Versiegelung des Holzes gehen auch einige positive Eigenschaften wie
die Luftdurchlässigkeit oder der gute Geruch (v.a. von Nadelhölzern im Innenbereich)
verloren. Einige Holzarten wie die Lärche können aufgrund ihrer natürlichen
Eigenschaften sehr gut unbehandelt im Außenbereich verwendet werden, wenn sie
geschickt eingesetzt werden (z.B. unter Dachvorsprüngen bzw. Vordächern). Das
bezeugen Jahrhunderte alte Holzbauten.
Andere Holzarten sind für dauerhafte Witterungseinflüsse ohne Versiegelung eher
nicht geeignet. Wird Holz gestrichen, gilt jedoch eine Faustregel, die viele Holzexpert:innen
mittragen: Einmal streichen heißt immer streichen. Denn wird der
Anstrich nicht alle paar Jahre wiederholt, wird das Holz fleckig und ist optisch nicht
mehr ansprechend. Dann vielleicht doch natürlich vergrauen lassen?
NATÜRLICHER HOLZSCHUTZ
Wie das vorhergehende Experiment gezeigt hat, kann Holz durch
entsprechende Oberflächenbehandlung vor äußeren Einflüssen geschützt
werden. Aber was passiert bei lebenden Bäumen im Wald?
Wie schützen sie sich vor Schädlingen oder anderen Bedrohungen?
Bleiben diese Schutzmaßnahmen nach der Holzernte (d.h. wenn der
Baum umgeschnitten wurde) im Holz erhalten? Wenn ja, was bedeutet
das für uns Menschen als Holznutzer:innen?
Vorab: Der wichtigste Schutz für lebende Bäume im Wald ist natürlich
die Borke. Doch auch Inhaltsstoffe, die sich direkt im Holz befinden,
dienen der Schädlingsabwehr. Beim nächsten Versuch machen
wir einen dieser Inhaltsstoffe sichtbar: Tannine bzw. Gerbsäure,
welche unter anderem in Eichenholz vorkommen.
111
3 _ holz als bau- und werkstoff
Nachweis von Gerbsäure
in Eichenholz
» Eichenfurnier/Eichenholzstücke
(Stiel- oder Traubeneiche)
» Eisenspäne (z.B. aus einem
Reinigungsschwamm aus Stahl)
» Sprühflasche mit Wasser
Die (z.B. aus dem Schwamm gelösten) Eisenspäne
auf das trockene Eichenholz legen/streuen.
Mit der Sprühflasche anfeuchten.
1. Aus dem Stahlschwamm
werden Späne geraspelt.
2. Die Späne werden auf das
Eichenholz gestreut.
3. Das Holz und die Späne
werden angefeuchtet.
4. Am Holz bilden sich dunkle
Flecken – ein Nachweis von
Gerbsäure.
112
holz als Bau- und werkstoff _ 3
Sofort bilden sich am Holz dunkle Flecken, die
nach einiger Zeit blauschwarz werden. Durch
das Besprühen des Eichenholzes mit Wasser lösen
sich die Tannine im Holz. Gleichzeitig lösen
sich von den Eisenspänen farblose Eisen(II)-
Salze im aufgesprühten Wasser. In Gegenwart
von Luftsauerstoff bilden in der Flüssigkeit
die Tannine mit den Eisen(II)Salzen unlösliche,
blauschwarze Komplexe. Diese Komplexe
führen zu den dunklen Verfärbungen auf dem
Holz. Ein Nachweis der Tannine (Gerbsäure) ist
hiermit gegeben.
Werden die Eisenspäne vom Holz gewischt,
bleiben trotzdem die schwarzen Flecken der
unlöslichen Eisenkomplexe erhalten. Diese
Reaktion kann teilweise durch Oxalsäure aufgehoben
werden. Die Eisen(III)-Komplexe, die
die dunklen Flecken bewirken, bilden mit der
Oxalsäure Eisen(II)-Oxalat. Das sind blassgelbe
Kristalle, die entfernt werden können.
Tannine bzw. Gerbsäure machen sich Winzer:innen bei der Herstellung von
Barrique-Weinen zu Nutze. Diese hochwertigen Weine werden in Eichenfässern
ausgebaut – die Tannine sorgen für einen besonderen Geschmack. Manchmal
wird die Blaufärbung des Holzes z.B. bei Fußböden gezielt als dekoratives
Element eingesetzt.
113
114
KapiteL 4
Weißt du,
... wie viele Quadrate aus
24 Meterstäben gelegt
werden können?
… wie viele Festmeter
Holz ein gefällter
Baumstamm hat?
… wie lange es dauert, bis in Österreich
ein Kubikmeter Holz nachwächst?
... wie die Höhe eines
Baumes ganz einfach
berechnet werden kann?
… was der Unterschied zwischen
einem Festmeter, einem Kubikmeter
und einem Raummeter ist?
115
4 _ Wald, Holz und Mathematik
4. Mit Wald & Holz kannst
du immer rechnen!
Wir kaufen drei Festmeter Brennholz, lesen, dass ein Kubikmeter Holz eine Tonne
CO 2
verhindert und wissen, dass der Nachbar 200 Hektar Wald besitzt. Dieses Kapitel
beweist: Das Thema Wald und Holz ist nicht nur eng mit Zahlen verbunden,
sondern bietet auch spannende Möglichkeiten, Schüler:innen mathematische Größenordnungen
näher zu bringen – egal ob im Klassenzimmer oder direkt im Wald.
Starten wir gleich mit einem Praxis-Beispiel:
4.1 DARSTELLUNG VON LÄNGEN UND FLÄCHENMASSEN
SOWIE VOLUMEN MIT ÄSTEN ODER HOLZSTÄBEN
Viele Schüler:innen haben keine konkrete Vorstellung
von Größenordnungen. Bei einem
Ausflug in den Wald kann anhand von einfachen
Methoden herausgefunden werden, wie
lang ein Zentimeter, ein Dezimeter oder ein
Meter wirklich sind. Davon ausgehend können
Flächenmaße und Kubaturen in Angriff genommen
werden. Natürlich können diese Maße (in
etwas abgeänderter Form) auch mit Holzstäben
im Klassenzimmer dargestellt werden.
» ein Meterstab
» ein Lineal (ca. 30 cm lang)
oder einen Zollstock
» eine kleine Säge
» eine Astschere / Blumenschere
» ein Bleistift
» Äste (werden im Wald
gesammelt) oder verschieden
lange Holzstäbe (für das
Klassenzimmer)
Die Schüler:innen erhalten den Auftrag, verschieden
lange Stöcke/Äste zu finden: Einen,
so lang wie sie selbst groß sind, einen, so lang
wie ihr Unterarm ist und einen so lang wie ihre
Handfläche ist (von den Fingerspitzen bis zum
Ende des Handballen).
116
Wald, Holz und Mathematik _ 4
DABEI GELTEN FOLGENDE REGELN:
• Es dürfen nur Äste gesammelt werden, die bereits am Boden liegen
(KEINE Äste von lebenden Bäumen abreißen!).
• Äste sind keine Waffen – NICHT als Schlagstöcke benutzen!
• Im Wald gibt es genug Äste – es muss sich niemand darum streiten!
• Hinweis, wie weit sich die Schüler:innen entfernen dürfen (z.B. Hörweite)
In einem ersten Schritt schätzen die Kinder, wie lang die einzelnen Stöcke sind.
Anschließend werden die Stöcke mit dem Meterstab bzw. dem Zollstock oder
dem Lineal (für die kleinen Stöcke) abgemessen.
Längenmaße:
Nun werden von den Stöcken folgende
Längenmaße mit der Schere bzw. der
Säge abgeschnitten:
1 cm, 1 dm, 1 m
Anschließend kann gezeigt werden, dass
10 einzelne Zentimeterstücke so lang sind
wie ein Dezimeterstück bzw. 10 Dezimeterstücke
so lang sind wie ein Meterstück.
Von den Ästen werden Holzstücke
im richtigen Maß abgeschnitten
bzw. abgesägt.
117
4 _ Wald, Holz und Mathematik
Flächenmaße:
In einem nächsten Schritt wird ein Quadratmeter aufgelegt. Dabei bietet es
sich an, den m 2 nicht auf einem Weg, sondern an einer „durchschnittlich“ bewachsenen
Stelle aufzulegen. Die Schüler:innen können nebenbei erforschen,
was in diesem m 2 alles wächst oder wie viele (Klein)Tiere sich darauf bewegen.
Befinden sich Bäume auf dem ausgelegten Quadratmeter? Wenn ja, kann die
Frage geklärt werden, wie viele es sind bzw. kann hochgerechnet werden, wie
viele Bäume dann durchschnittlich auf einem Ar, Hektar oder Quadratkilometer
wachsen.
RECHENAUFGABEN
Wenn 24 Kinder je einen 1 m-Stab haben:
Wie viele Quadratmeter können aneinandergereiht ausgelegt werden?
Antwort: 7 ganze Quadratmeter; 2 Stöcke bleiben übrig
(1. Quadrat = 4 Stöcke; alle anderen 3 Stöcke)
Wie müssen die 24 Stöcke in Quadratmeter-Form aufgelegt werden,
sodass KEIN Stock übrigbleibt und wie groß ist diese Fläche dann?
Antwort: 9 Quadratmeter
Weitere Rechnungen rund um
Flächenmaße anstellen:
Wie viele m 2 sind ein Ar, ein Hektar
oder ein Quadratkilometer?
118
Wald, Holz und Mathematik _ 4
Volumen-Berechnungen:
Aufbauend auf einen Quadratmeter wird ein Kubikmeter (m³) dargestellt. Die
Schüler:innen halten die Stöcke so zusammen, dass sie einen m³ ergeben.
RECHENAUFGABE
Wie viele Stöcke werden benötigt, um einen Kubikmeter zu bauen?
Antwort: 12 Stück (für die 12 Seiten eines Würfels)
Ergänzung zur Rechenaufgabe:
Alle drei Sekunden wächst in Österreichs Wäldern ein Kubikmeter Holz nach
(Wachstum von allen Bäumen zusammengerechnet). Schaffen es die Schüler:innen,
innerhalb von drei Sekunden einen bzw. innerhalb von sechs Sekunden zwei
Kubikmeter-Würfel zusammenzusetzen (kann unendlich fortgesetzt werden)?
Wenn keine Stöcke mehr vorhanden sind, wird einfach der erste Kubikmeter
abgebaut und an einer anderen Stelle neu aufgebaut. Die Zeit kann z.B. per
Mobiltelefon mitgestoppt werden.
© Martin Krondorfer, FAST Pichl
119
4 _ Wald, Holz und Mathematik
Spezialfall: Volumen-Bezeichnungen in der Forst- und Holzwirtschaft
In der Holzbranche arbeitet man mit speziellen Maßen –
hier ein kurzer Überblick:
Schüttmeter oder
Schüttraummeter
(srm)
Eine lose Schüttung von Holzstücken, die in einem
Kubikmeter Platz hat (z.B. wenn die Schüler:innen sich
in den gebauten Kubikmeter-Würfel stellen und dazwischen
„Lücken“ bleiben).
Festmeter (fm)
Ein Festmeter ist lückenlos mit Holz gefüllt – also ein
massiver Holzwürfel.
Raummeter (rm)
Ein Raummeter liegt irgendwo dazwischen – es handelt
sich um einen m³ mit sauber aufgestapeltem Holz (meist
1 m lang). Auch hier gibt es „Lücken“, aber viel weniger
als bei einer losen Schüttung.
Eine altmodische Bezeichnung für Raummeter ist der
„Ster“. Meist wird die Bezeichnung in Zusammenhang
mit Rundholzlagern verwendet. Ein „Klafter“ ist ein veralteter
Begriff für 3 Raummeter.
Schichtfestmeter
(Sfm)
Der Sfm ist ordentlich für den Holzofen geschnittenes
und gestapeltes Holz. Der Unterschied zum Raummeter
liegt in der Länge der Holzstücke (sind kürzer als ein
Meter).
Vorratsfestmeter
(Vfm)
Damit gibt man die Baumstämme mit Rinde in einem
(lebend) stehenden Baumbestand im Wald an (also wie
viel Holz im Wald wächst – wird auch als „Holzvorrat“ bezeichnet;
der Holzvorrat in Österreichs Wäldern beträgt
rund 1.173 Millionen Kubikmeter, in der Steiermark sind
es rund 307 Millionen Kubikmeter).
Erntefestmeter
(Efm)
Bei der Berechnung der Erntefestmeter werden vom
Vorratsfestmeter ca. 10 % für die Rinde und weitere ca.
10 % für den Verlust durch die Ernte abgezogen. Jedes
Jahr werden in steirischen Wäldern rund 4,6 Millionen
Erntefestmeter Holz geerntet. Würde man das gesamte
Holz mit der Bahn transportieren, bräuchte man dafür
rund 88.000 Eisenbahnwagone. Diese aneinandergereiht
würden eine Strecke von Graz nach Kopenhagen
ergeben.
120
Wald, Holz und Mathematik _ 4
UMRECHNUNGSFAKTOREN:
1 Festmeter = 1,4 Raummeter = 2,3 Schüttraummeter
1 Raummeter = 0,7 Festmeter = 1,4 Schüttraummeter
1 Schüttraummeter = 0,4 Festmeter = 0,7 Raummeter
1 Kubikmeter Rundholz = 1,25 Ster
Festmeter
Raummeter
Schüttraummeter
RECHENAUFGABE
Wie viele Festmeter Holz hat ein gefällter Baumstamm?
Annahme: Der gesamte Baum ist 15 Meter hoch (L)
und hat einen Durchmesser (d) von 50 cm.
Berechnet wird anhand der Huberschen Formel:
V (Volumen in Festmeter) = d² * L * π/4
π = 3,1416 (Kreiszahl)
d = Durchmesser in Meter in der Stammmitte gemessen
L = Baumhöhe (Länge in m)
Lösung: V(fm) = = 0,5 m²*15 m*3,1416/4 = 2,94 m³
Hubersche Formel
121
4 _ Wald, Holz und Mathematik
Volumenberechnungen von Baumstämmen ohne Fällen
Um das Volumen eines Baumstammes ohne Fällen abschätzen zu
können, wird wie folgt vorgegangen:
Zuerst wird der so genannte „Brusthöhendurchmesser“ (BHD) in cm genommen.
Das ist der Durchmesser eines Baumstammes in der Höhe von 130 cm
hangseitig. Dazu kann zum Beispiel eine Messkluppe verwendet werden.
Berechnung:
V (Volumen) = BHD²/1000
RECHENAUFGABE
Berechne das Volumen einer Fichte, die 32 m hoch ist und einen BHD
von 55 cm hat.
Lösung: V = 55cm²/1000 = 3,02 fm (Festmeter = m³ Massivholz)
Diese Art der Berechnung ergibt allerdings nur einen Schätzwert. Sie gilt in
der Praxis nur für Bäume, die maximal 27 m hoch sind und eine Formzahl
von 0,47 haben – also Fichte, Tanne oder Buche (die Formzahl ist ein auf
der Geometrie beruhender Faktor für die Spannungserhöhung aufgrund
von Kerben).
Um einen besseren Schätzwert zu erhalten, kann für jeden Meter, den der
Baum höher ist als 27 m, 3 % aufgeschlagen werden.
RECHENBEISPIEL VARIANTE II
Berechne das Volumen einer Fichte,
die 32 m hoch ist und einen BHD von 55 cm hat.
Lösung: V = 55cm²/1000 + (3,02*0,03*5) = 3,478 fm
122
Wald, Holz und Mathematik _ 4
4.2 Berechnung mit dem Strahlensatz:
Wie hoch ist ein Baum?
Um die ungefähre Höhe eines Baumes einfach und schnell herauszufinden,
gibt es einen mathematischen „Trick“.
Dieser funktioniert natürlich auch bei Gebäuden.
variante 1
» Maßband (zum Ausmessen
der Schrittlänge)
» langer, möglichst gerader Stock
Als Vorbereitung musst du zuerst deine Schrittlänge
wissen. Mach dazu einen ganz normalen
Schritt und lass jemand den Abstand zwischen
deinen Füßen messen. Notiere dir noch zusätzlich
deine Augenhöhe (Höhe von deinen Füßen
bis zu deinen Augen).
Such dir einen Baum aus, dessen Größe du bestimmen
willst. Das Gelände sollte möglichst
eben und gerade sein. Halte nun den Stock gerade
zwischen deiner Hand und deinem Auge,
sodass du den Abstand zwischen Hand und
Auge ausmessen kannst.
Drehe den Stock 90° nach oben. Lass dabei deinen
Arm ausgestreckt. Nähere dich nun so lang
dem Baum, bis das obere Ende des Stocks mit
der Spitze des Baumes auf einem Punkt ist.
Miss nun die Entfernung zwischen dir und dem
Baum aus, indem du die Schritte zählst, die du
brauchst, bis du den Baum erreichst. Multipliziere
nun die Anzahl der Schritte mit deiner
Schrittlänge.
Addiere zu diesem Zwischenergebnis noch deine
Augenhöhe und du hast die ungefähre Höhe
des Baumes ermittelt!
123
4 _ Wald, Holz und Mathematik
Zwischen deinem Auge, deiner Hand und der oberen
Spitze des Stockes wird ein rechtwinkliges, gleichschenkeliges
Dreieck aufgespannt. Das heißt, der Abstand
von deinem Auge zu deiner Hand ist gleich groß wie
der von deiner Hand zu der Spitze des Stockes. Dieses
Dreieck kann proportional vergrößert werden,
nachdem die Strecke zwischen dir und dem
Baum gleich lang wie jene zwischen der
Baumspitze und dem Stamm auf deiner
Augenhöhe ist. Deswegen muss
zum Schluss auch noch deine
Augenhöhe addiert werden,
um die wirkliche Größe des
Baumes zu ermitteln!
a:a = b:b
Als Vor- und Nachbereitung
können die Dreiecke
aufgezeichnet werden,
auch um damit weitere
mathematische Formalismen
zu üben. Beispielsweise
die Berechnung der
Hypotenuse oder Winkel-
Entfernungsbeziehungen
zu anderen Objekten
sowie Schattenberechnungen
bei diversen Winkeln
der Sonne.
Variante 2: das Försterdreick
» dünne Holzplatte
oder dicke Pappe
» Schere oder kleiner
Holzbohrer
» Schnur
» kleiner Stein
» wasserfester Stift
Schneide die Pappe oder die Holzplatte zu einem rechtwinkligen,
gleichschenkligen Dreieck zu. Achte darauf,
dass die beiden Katheten mindesten 30 cm lang sind.
Bohre mit der Schere/dem Holzbohrer ein Loch durch eine
Ecke des Dreiecks (nicht durch die Ecke mit dem rechten
Winkel!). Die andere spitze Ecke kann etwas abgerundet
werden.
Fädle nun die Schnur durch das Loch und binde sie fest.
Am anderen Ende der Schnur wird der Stein befestigt.
Zeichne zum Schluss vom Loch ausgehend einen parallelen
Strich entlang einer Kathete. Fertig ist dein Försterdreieck!
Als Variante zum Stock kannst du das Försterdreieck als
Messinstrument einsetzen. Das Prinzip ist hierbei dasselbe:
Halte dein Försterdreieck an ein Auge und visiere entlang
der Hypotenuse die Spitze des Baumes an. Nähere
dich so lange dem Baum, bis die Ecke des Dreiecks mit der
Spitze des Baumes auf einem Punkt ist. Das Lot hilft dir,
zu überprüfen, ob du das Dreieck gerade hältst. Wenn die
Schnur auf einer Linie mit dem eingezeichneten Strich ist,
machst du alles richtig!
124
Wald, Holz und Mathematik _ 4
4.3 Wie kann ich das Alter
eines Baumes berechnen?
Um das Alter eines Baumes zu ermitteln, werden bei umgeschnittenen Bäumen
ganz einfach die Jahresringe gezählt. Natürlich funktioniert die Altersermittlung
auch bei „lebenden“ Bäumen, die noch im Wald stehen. Hier unterscheidet man
zwischen invasiven und nicht-invasiven Methoden (invasiv = „eindringend“).
Nicht-invasive Methoden
» Maßband o.ä. um den
Umfang eines Baumes
zu messen
Die bekannteste nicht-invasive Methode ist die Altersberechnung
nach Alan Mitchell aus dem Jahr 1979. Miss den
Umfang des Baumes ungefähr in Brusthöhe ab (auf einer
Höhe von ca. 1 - 1,5 m über dem Wurzelansatz).
Für die Altersbestimmung muss zudem der Standort des
Baumes berücksichtigt werden: Steht er alleine z.B. auf
einer Wiese („Solitärbaum“), dicht gedrängt in einem Wald
(„Waldbaum“) oder ist er Teil einer Straßenbepflanzung
(„Alleebaum“)?
Als letzte wichtige Berechnungsgrundlage muss die Baumart
bekannt sein. Jeder Baumart ist ein bestimmter Wachstumsfaktor
zugeordnet. Alan Mitchell hat diesen auf 50jährige
Bäume bezogen und daher mit f(50) bezeichnet. Der
Wachstumsfaktor gibt an, wie viele Zentimeter der Umfang
eines Baumes pro Jahr zunimmt.
Formel zur Altersbestimmung:
Umfang/Wachstumsfaktor
EINZELNER BAUM:
Solitärbaum
ALLEE:
Allebäume
WALD:
Waldbäume
125
4 _ Wald, Holz und Mathematik
Für die meisten Baumarten kann, was den
Wachstumsfaktor betrifft, von einer
Faustformel ausgegangen werden.
Umfang (cm)/1,3 (Waldbaum)
Umfang (cm)/1,7 (Alleebaum)
Umfang (cm)/2,5 (Solitärbaum)
Für genauere Berechnungen (nach einzelnen
Baumarten) findet man online zahlreiche Sammlungen
mit Umfangs-Wachstumsfaktoren (Mitchell-Faktoren).
Die meisten davon decken sich
mit den in der „Faustformel“ verwendeten Faktoren.
Ausnahmen betreffen zum Beispiel besonders
schnell wachsende Bäume wie die Pappel
(Wachstumsfaktor 4,74 – 5,65). Mattheck und Kappel
haben die Mitchell-Faktoren weiter überprüft.
Sie haben für die häufigsten 6 Baumarten je 20
Bäume untersucht und einen baumspezifischen
Altersfaktor errechnet (siehe Tabelle).
Screenshot Baumkataster Graz
https://www.graz.at/cms/beitrag/10295863/8115447/Online_Karte_Baumkataster.html
https://geodaten.graz.at/WebOffice/synserver?project=baumkataster&client=core
Nicht immer sind umfangreiche Berechnungen für die Bestimmung des Baumalters
notwendig. In vielen Städten gibt es so genannte „Baumkataster“ (z.B. in Graz).
Hier sind Art und Alter der Bäume genau dokumentiert.
WACHSTUMSFAKTOREN
Baumart Waldbaum Alleebaum
Solitärbaum
Faktoren nach
Mattheck /Kappel
Buche 1,3 1,7 2,5 1,86
Eiche 1,3 1,7 2,5 1,95
Edelkastanie 1,3 1,7 2,5 2,44
Pappel 2,5 - 3,8 3,4 - 5 5 - 7,5 5,65
Fichte 1,3 1,7 2,5 2,46
Kiefer 1,3 1,7 2,5 1,56
Tabelle modifiziert nach „Bestimmung des Baumalters - Gegenüberstellung verschiedener
Bestimmungsmethoden der Praxis“ Axel Rendenbach, Sachverständiger, Düsseldorf
126
Wald, Holz und Mathematik _ 4
Invasive Methoden
Eine gängige invasive („eindringende“) Methode
in der Forstwirtschaft ist die Bestimmung
des Alters mittels „Zuwachsbohrer“. Damit
wird auf einer Höhe von ca. 130 cm ein kleiner
Bohrkern aus dem Baumstamm entnommen,
um daraus die Jahresringe abzulesen. Weiters
können von außen nicht erkennbare Probleme
wie z.B. Infektionen der Leitungsbahnen
erkannt werden. Die Verletzung des Baumes
ist dabei so kleinräumig, dass sie einem gesunden
Baum nicht schadet. Meist wird am Ende
der Probenentnahme trotzdem die Bohrstelle
mit Baumharz verschlossen, um das Infektionsrisiko
zu minimieren.
127
Forstwirtschaft
Jungpflanzen (kleine
Bäume) werden in
speziellen Baumschulen
gezüchtet und an
Forstbetriebe ausgeliefert.
Förster:innenbestimmen,
welche
Bäume wo gesetzt
werden und welche
Bäume geerntet werden.
Sie sind auch für
die Pflege des Waldes
verantwortlich. Die
Holzernte wird von
Forsttechniker:innen
durchgeführt.
Rundholztransport
Rundholztransporteur:innen
sind die
„Formel-1-Fahrer“
unter den Lastwagenfahrer:innen.
Sie
sorgen dafür, dass
das Holz vom Wald
ins Sägewerk kommt.
Dabei müssen mit
40-Tonnern u.a. enge
Forststraßen bei Eis
und Schnee befahren
werden.
Holzhandel
Der Holzhandel ist für
den Ein- und Verkauf
von verschiedensten
Holzarten und
Holzprodukten
verantwortlich.
Faserstofferzeugung
Holz wird zu Holzfasern
verarbeitet; daraus werden
zum Beispiel Zellstoff,
Stoffe für Kleidung und
vieles mehr erzeugt.
Sägewerk /
Holzindustrie
Im Sägewerk wird der
Baumstamm zu Brettern
verarbeitet. Dabei wird das
Holz zuerst entrindet, geschnitten
und getrocknet.
In einigen Sägewerken
werden die Bretter dann
mit Hobelmaschinen gehobelt
und vielleicht sogar zu
Leimholzbindern (mehrere
Holzschichten zu einem
großen Holzstück verleimt –
braucht man vor allem
im Holzbau) oder zu
Platten verarbeitet.
Energieerzeugung
Holz wird zur Erzeugung von Wärme (vom Kachelofen bis zum Heizwerk) und von
Strom eingesetzt. Viele Holzbetriebe nützen die „Reststoffe“ (Sägespäne, Holz-Reste
vom Zuschnitt), um ihre Werke mit Strom und Wärme zu versorgen.
128
Papierindustrie
Papier wird aus
Holz oder Altpapier
(Recycling-Papier)
hergestellt. Nähere
Informationen: www.
papiermachtschule.at
Fußbodenerzeugung
Das Holz aus den
Sägewerken wird in
Parkettwerken zu
Holzfußböden weiterverarbeitet
...
Fensterund
Türenerzeugung
… oder das Holz wird
zur Produktion von
Fenstern und Türen
eingesetzt.
Chemische
Industrie/
Bekleidungsindustrie
Holz ist in vielen
Produkten enthalten
(u.a. Vanilleeis, Nagellack,
Waschmittel etc.).
Tischlerei
Tischler:innen planen und
erzeugen Möbel und viele
andere Produkte für die
Inneneinrichtung
(Holzdecken, Wandverschalungen
etc.).
Holzbau /
Zimmerei
Immer mehr Häuser und
andere Gebäude werden
aus Holz errichtet. Für Planung
und Umsetzung sind
Architekt:innen und Holzbaubetriebe
verantwortlich.
Viele andere…
Egal ob Musikinstrumente,
Spielzeug, Sportgeräte,
Boote und vieles mehr –
zahlreiche Betriebe beund
verarbeiten Holz!
Endverbraucher:innen
129
www.genialerstoff.at
Nicht nur das Material Holz wächst,
auch die Anzahl der Berufe, in denen
man sich mit dem Naturmaterial
beschäftigt. Hier ein kurzer Überblick
über die wichtigsten Ausbildungszweige.
AUSGEWÄHLTE LEHRBERUFE
FORSTFACHARBEITER:IN
Dauer: 3 Jahre
Aufforstung, Waldpflege und Holzernte stehen
im Mittelpunkt dieser Lehre. Zu den Aufgaben
gehört es, die Fallrichtung von Bäumen zu bestimmen,
Stämme mit der Motorsäge zu entasten,
Holzqualitäten zu beurteilen, Stämme zu
vermessen, zu zerteilen und mit modernsten
Spezialschleppern abzutransportieren. Dabei
ist man fast immer draußen im Wald unterwegs.
Teamarbeit und Eigenverantwortung
sind gefragt.
FORSTTECHNIKER:IN
Dauer: 3 Jahre
Forsttechniker:innen lernen mit modernsten
Holzernte- und -bringungsmaschinen umzugehen,
erlangen umfassendes Elektronikwissen
über die Bordsysteme, lernen Mechanik- und
Reparaturmöglichkeiten kennen und erfahren,
wie Holz transportiert, vermessen, sortiert und
gelagert wird. Weiters bekommt man Einblick
in forstliche Pflegemaßnahmen, die Instandsetzung
und Erhaltung von Forstwegen und
jagdliche Einrichtungen. Man eignet sich Wissen
rund um Biodiversität und Ökologie an.
Ziel ist, gesunde und klimafitte Wälder mitzugestalten.
FORSTGARTEN- UND
FORSTPFLEGEFACHARBEITER:IN
Dauer: 3 Jahre
In dieser Lehre geht es um die Pflege von Bäumen
und Pflanzen im Forstgarten oder im
Wald. Man lernt die heimischen Baumarten
und Wildsträucher kennen, geht mit forstgärtnerischen
Werkzeugen und Maschinen um,
bewahrt Jungbäume vor Schädlingen oder
Wildverbiss und bringt gesunde Forstpflanzen
in die Aufforstungsgebiete. Man arbeitet im
Team meist unter freiem Himmel.
HOLZTECHNIKER:IN
Dauer: 3, 3,5 oder 4 Jahre
Bei dieser zukunftsorientierten Lehre geht
es um die Verbindung von Holz und Technik.
Man verarbeitet Rundholz (Baumstämme) zu
130
Schnittholz (Bretter, Platten, Latten), bedient
Holzbearbeitungsmaschinen, Stapler und Kräne,
programmiert Steuerungen und arbeitet
mit Computern, geht mit Holzwerkzeugen um,
lernt alles übers Leimen, Kleben, Dübeln, Polieren,
Hobeln, Schleifen oder Imprägnieren und
stellt fertige Produkte wie Fenster, Türen, Möbelteile
oder Spanplatten her.
FERTIGTEILHAUSBAUER:IN
Dauer: 3 Jahre
Elemente für Holzfertigteilbauten werden hergestellt
und vor Ort montiert. Die Lehre spannt
den Bogen vom Lesen der Baupläne bis zur
Auswahl der Baumaterialien, von der Arbeit
mit vollautomatischen Maschinen bis zum Zusammenbauen,
Montieren und Aufstellen der
Holzelemente. Handwerkliche Verfahren wie
Hobeln, Bohren, Drehen, Fräsen oder Schleifen
gehören genauso dazu wie die persönliche Beratung
von Kund:innen. Wesentlich ist auch die
Teamarbeit mit Berufskolleg:innen.
ZIMMERER:IN
Dauer: 3 Jahre
Holzkonstruktionen und Holzbauten stehen
im Mittelpunkt. Weil dabei auch auf Leitern/
Gerüsten gearbeitet wird, sollte man für diese
Lehre schwindelfrei sein. Man fertigt Dachstühle,
Treppen, Wand- und Deckenkonstruktionen
an, stellt Elemente für Holzfertigteilbauten her
und montiert sie vor Ort, verbindet Teile mittels
Nageln, Dübeln, Schrauben, Zapfen oder
Kleben, errichtet Verschalungen oder Verkleidungen
und bedient Holzbearbeitungsmaschinen
– und das alles natürlich im Team.
ZIMMEREITECHNIKER:IN
Dauer: 4 Jahre
Dieser 4-jährige Lehrberuf beinhaltet die Ausbildung
zur/m Zimmerer:in. Zusätzlich lernt
man selbstständige Planung und Durchführung
sowie Bearbeitungs- und Montagetechnik für
alle Anforderungen im Ingenieurholzbau.
TISCHLER:IN
Dauer: 3 Jahre
Bei dieser handwerklichen, kreativitätsbetonten
Lehre ist Geschicklichkeit gefordert.
Man stellt Möbel, Fenster, Türen, Holzfußböden
oder Bauteile nach Skizzen, Plänen oder
Werkzeichnungen her. Dazu stehen Holzbearbeitungstechniken
wie Messen, Anreißen,
Hobeln, Stemmen, Sägen, Bohren und Schleifen
auf dem Programm. Man bearbeitet Holzwerkstoffe,
Kunststoffe oder Metalle und bedient
typische Tischlerwerkzeuge, Geräte und
Maschinen – entweder alleine oder im Team.
131
TISCHLEREITECHNIKER:IN
Dauer: 4 Jahre
Diese Lehre geht mit der rasch wachsenden
technischen Weiterentwicklung mit. Der
Schwerpunkt liegt im Rahmen der Tischlereiausbildung,
dazu gehören die Bereiche
Arbeitsvorbereitung, Planung sowie die Detailausführung
von Möbelstücken mithilfe modernster
CAD-Programme. Man fertigt Skizzen
und Zeichnungen an und wird miteingebunden
beim Design eines Möbels oder einer Einrichtung.
Man plant Produktionsabläufe und lernt
den Umgang mit Kund:innen.
PAPIERTECHNIKER:IN
Dauer: 3,5 Jahre
Bei der Herstellung von Papier bringen High-
Tech-Prozesse viel Abwechslung in die Lehre.
Man lernt, hochtechnisierte, computergesteuerte
Maschinen einzustellen, Steuerpulte,
Bleich-, Sortier-, Mahl- oder Schneidemaschinen
zu bedienen, Papierstraßen oder
Verpackungsanlagen zu überwachen und die
Endprodukte Papier, Pappe oder Karton herzustellen
bzw. zu veredeln.
Zugang zu Universitäten oder Fachhochschulen bieten eine Lehre mit Matura
oder die Berufsreifeprüfung nach der Lehrausbildung.
» zukunftsorientierte Arbeitsplätze
und Ausbildungswege über Lehre,
Fachschule, BHS, Kolleg,
Fachhochschule oder Universität
» beste Aufstiegschancen innerhalb der
Branche mit Karrieremöglichkeiten
im In- und Ausland
» nachwachsender Rohstoff,
Bau- und Werkstoff von morgen
» internationale Technologieführerschaft
132
Wer einen Holzberuf ausüben will, muss nicht unbedingt eine Lehre absolvieren.
Man kann nach der Pflichtschulzeit weiterführende Schulen besuchen und
anschließend an Universitäten und Fachhochschulen studieren. Hier einige
Beispiele für Ausbildungsstätten:
HÖHERE BUNDESLEHRANSTALT
FÜR FORSTWIRTSCHAFT
Bei der Höheren Bundeslehranstalt für Forstwirtschaft
in Bruck a. d. Mur erlernen die Schüler:innen
alles, was man für die Arbeit als FörsterIn
braucht. Dazu zählen die Waldökologie,
der Waldbau sowie der Forst- und Umweltschutz,
Jagdwesen, Forst- und Arbeitstechnik
aber auch Betriebswirtschaft, Marketing, Projektmanagement
und Recht.
Auch in vielen anderen landwirtschaftlichen
Fachschulen bzw. HTLs gibt es forstliche
Schwerpunkte (siehe www.genialerstoff.at).
HOLZTECHNIKUM KUCHL
Das Holztechnikum (HTL, Fachschule) absolvieren
Jugendliche, die sich für hochtechnische
Holzbe- und -verarbeitung interessieren.
Neben dem fundierten Umgang mit dem
Werkstoff Holz zählen Maschinenbau, Elektrotechnik
und Betriebswirtschaft zu den Lerninhalten.
Das Wissen kann bei einem Besuch der
Fachhochschule (Holztechnologie und Holzbau)
in Kuchl erweitert werden.
TISCHLEREI / INNENRAUM-
GESTALTUNG / MÖBEL
Mehrere Schulen in ganz Österreich haben
einen holzgestalterischen Schwerpunkt. Dazu
zählen z.B. die HTBLA Ortwein in Graz und die
HTLs bzw. Fachschulen in Hallein, Mödling,
Imst, Hallstatt oder Villach.
BAUTECHNIK / HOLZBAU
Holzbauingenieur:innen sind gefragt als Techniker:innen
in Holzbaubetrieben und Baufirmen,
in Planungs-, Architektur- und Statikbüros. Die
Ausbildung wird in fast allen Bundesländern
angeboten – z.B. in den HTLs und Fachschulen
in Graz (Ortweinschule), Pinkafeld, Linz, Hallein
oder Imst.
UNIVERSITÄRE AUSBILDUNG
Wer sich für Holztechnologie und Forstwissenschaft
interessiert, ist an der Universität für
Bodenkultur in Wien bestens aufgehoben. An
der Technischen Universität Graz werden nicht
nur Studien rund um Holzbau und Holzbau-Architektur
angeboten, sondern auch die Ausbildung
im Bereich Papier-, Zellstoff- und Fasertechnik.
Auch viele andere Universitäten haben
holzrelevante Studienrichtungen im Portfolio.
133
www.holzmachtschule.at
Holz begleitet unsere Kinder von den ersten
Lebenstagen an – vom familiären Umfeld bis
zum Schulunterricht und vielleicht sogar bei
der Berufswahl. Wir bringen den Kindern und
Jugendlichen das Thema Wald und Holz in seiner
Vielfältigkeit näher. Nutzen Sie das umfangreiche
Angebot von proHolz Steiermark, das laufend
erweitert wird.
Hier ein kleiner Auszug:
HOLZFORSCHERHEFTE UND
KINDERZEITUNGEN –
GEDRUCKTE MATERIALIEN
Das Holzforscherheft 1.0 beinhaltet rund 20
Experimente und das damit verbundene Hintergrundwissen.
Mehrere „Kleine Kinderzeitungen“
bringen den 8 – 12jährigen Wald- und
Holzwissen näher. Kostenloser Versand an
steirische Schulen und Kindergärten möglich.
KOSTENLOSE VERLEIHMATERIALIEN
Steirischen Schulen und Kindergärten steht
ein breites Angebot an Verleihmaterialien zur
Verfügung. Mit dabei sind eine Holzbox „Holz
mit allen Sinnen erkunden“, eine Box für Volksschule
und Kindergarten rund um die Wertschöpfungskette
Holz „Der Weg des Holzes“,
die „Holzartenbox“, eine Klimabox mit Klimaversuchen,
eine genähte Pflanzenzelle oder
der Holzroboter „Cubetto“ mit Begleitmaterialien.
APP INS HOLZ – MIT DIGITALEN
LERNKARTEN UND QUIZDUELL
WISSEN AUFBAUEN
Spannendes rund um Wald/Holz/Papier/Klimaschutz
und vieles mehr gibt’s auf hunderten
Lernkarten in der Holzforscher-App. Diese ist
kostenlos im Playstore/App Store (Android und
iOS) zum Download erhältlich, sowie als webbasierte
App auf allen Endgeräten kostenlos
nutzbar. Einfach ein Lernkartendeck durchspielen
und dann gleich das Wissen bei einem
Quiz-Duell testen!
PÄDAGOG:INNEN-FORTBILDUNGEN
Sie möchten möglichst vielen Lehrenden an
Ihrer Schule das Thema Wald, Holz & Klimaschutz
näher bringen? Dann kontaktieren Sie
uns und vereinbaren Sie einen Termin für eine
SCHILF bzw. eine SCHÜLF. Unsere Expert:innen
kommen zu Ihnen in die Schule und erarbeiten
gemeinsam mit Ihnen, wie Wald und Holz
in beinahe jeden Unterrichtsgegenstand eingebaut
werden können. Zusätzlich werden regelmäßig
Standard-Fortbildungen über die Pädagogischen
Hochschulen angeboten (Termine
siehe PH-Online).
134
WALDSPIELE – WALDAUSGÄNGE
FÜR VOLKSSCHULEN
Schüler:innen der 3. und 4. Klasse Volksschule
sind die Hauptzielgruppe der „Waldspiele Steiermark“.
Bei diesen waldpädagogischen Ausgängen
arbeitet proHolz Steiermark eng mit
der Landwirtschaftskammer Steiermark zusammen.
Ziel ist, den Kindern den Wald nicht
nur als Lebens- und Erholungsraum zu präsentieren,
sondern auch seine Funktion als Arbeitgeber,
Klimaschützer und Wirtschaftsmotor
aufzuzeigen.
Nähere Informationen:
www.waldspiele-stmk.at
PAPIER MACHT SCHULE
Die Papier- und Zellstoffindustrie ist einer der
größten Holznutzer unseres Landes. Aufgabe
von „Papier macht Schule“ ist es, junge Menschen
und deren Ausbildner:innen die High-
Tech-Produktionsprozesse und die damit verbundenen
Berufschancen näher zu bringen.
Weiters gilt es, Bewusstsein dafür zu schaffen,
wie vielseitig Papier eigentlich ist und wie oft
bzw. wo wir jeden Tag zu Produkten aus Papier
und Karton greifen.
IMPRESSUM:
Holzexperimente Forscherheft 2.0.
Erscheinungsort Graz, 1. Auflage 2022..
Herausgeber: proHolz Steiermark,
Reininghausstraße 13a, 8020 Graz,
T +43(0)316/587850, info@holzmachtschule.at,
www.proholz-stmk.at,
Geschäftsführung: Mag. Doris Stiksl.
Redaktion: siehe Projektteam S. 2
Layout: design your dream.
Illustration: proHolz Steiermark
und Taska Grafik Egger & Hofbauer OG
Herstellung: Medienfabrik Graz.
Alle Rechte, insbesondere die Übernahme
von Beiträgen nach Urheberrechtsgesetz,
sind vorbehalten.
Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wurde
teilweise eine geschlechtsneutrale Schreibweise
verwendet. Wir weisen ausdrücklich
darauf hin, dass mit diesen Begriffen Frauen
als auch Männer angesprochen werden.
Fotonachweis: proHolz Steiermark: S.2,16,30,
34,35,40,43,48,49,65,66,79,86,101,103,104,11
1,117,127. Waldspiele: 23,82,116,117,119
Helmut Lunghammer: 24,25,26,28,29,30,3
1,36,39,42,43,45,46,47,50,52,54,58,59,62,6
3,64,65,66,67,68,69,70,74,75,80,81,82,84,9
0,96,97,98,99,100,101,102,103,105,106,10
7,108,109,110,112,134,135. Privat: S.2.
Konstantinov: 8. BFW Karl Gartner: 14
BFW Luis Villarroel Lieberona: 14,122.
Grüne Erde: 78. Werner Krug: 92 . ÖFM
Stübing/Universalmuseum Joanneum: 94
Christoph Strachon: 95. Holzcluster Steiermark/Schmid:
100. Mattro/WoodC.A.R.:107.
proHolz Austria: 130,131,132
sappi: 132. Kurkommission Bad Blumau/J.
Rath: 56. Wirestock Freepik.com: 57
Illustrationen: proHolz Steiermark: 10,11,12,
18,21,22,25,27,33,37,44,45,51,57,60,61,73,76,
77,81,83,85,87,88,89,121,123,124,126. Adobe
Stock: 114, 135
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Reininghausstraße 13a
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Tel: 0316/58 78 50-0
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