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Die boreale Zone ist eine der neun weltumspannenden Ökozonen nach J. Schultz.J. Schultz: Die Ökozonen der Erde. Ulmer, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8252-1514-9. Sie nimmt heute etwa 13,1 % der irdischen Landoberfläche ein.Werte von J. Schultz (J. Schultz (2008): Die Ökozonen der Erde. Stuttgart) ohne Antarktis und Grönland auf gesamte Landoberfläche umgerechnet. Siehe dazu im Artikel Ökozone#Ökozonen nach Schultz. (Siehe zudem Tabellarische Übersicht verschiedener Landschaftszonenmodelle und ihrer Anteile; PDF; 114 kB) Anfang des 21. Jahrhunderts sind davon noch etwa 70 % in einem weitgehend naturnahen Zustand.Kartendaten zu den Studien Last of the wild, Intact forest landscapes und Review of status and conservation of wild land in europe, zusammengefasst in der Quellenbeschreibung zur Wildnisweltkarte auf Wikimedia Commons.
Ihre Ausdehnung deckt sich in etwa mit der kaltgemäßigten Klimazone. Nach der vorherrschenden Vegetation kann sie weiter in die Landschaftstypen Waldtundra und Borealer Nadelwald untergliedert werden.
Die Übergänge zwischen den Klimazonen sind in Wirklichkeit fließend, so dass eine exakte Ausdehnung – wie auf der Karte gezeichnet – faktisch nicht festgelegt werden kann. Diese Tatsache wird verständlich, wenn man vergleichbare geozonale Modelle heranzieht, die zum Teil deutlich abweichen. Man betrachte dazu beispielsweise das vergleichbare boreale Zonobiom auf der Karte der Zonobiome nach Walter und Breckle oder die FAO Ecozones.
Im Norden endet die boreale Zone an der polaren Waldgrenze mit der Waldtundra, bevor sie in die Polare/Subpolare Ökozone übergeht. Im Süden grenzen die gemäßigten Laub- und Mischwälder der feuchten Mittelbreiten oder die Steppen der trockenen Mittelbreiten an. Das Ökosystem der borealen Zone umfasst die größten zusammenhängenden Wälder der Erde und erstreckt sich über etwa 2 Milliarden Hektar.
Die Bezeichnung boreale Zone ist abgeleitet von griechisch boreas, was „Norden“ bedeutet und zugleich auf Boreas verweist, den griechischen Gott des winterlichen Nordwinds.
Verbreitung mini|300px|Boreale Waldgrenze mit Picea glauca in Alaska
Die boreale Zone umspannt die Nordhalbkugel der Erde recht gleichmäßig mit einem etwa 700 bis 2.000 Kilometer breiten Band. In Eurasien erstreckt sie sich von Norwegen quer durch Sibirien bis nach Kamtschatka, in Nordamerika von Alaska quer durch Kanada bis nach Neufundland. Jeweils an den Westseiten der Kontinente, also in Norwegen und an der nordamerikanischen Pazifikküste, ist die Lage durch warme Meeresströme weiter nach Norden geschoben als an den Ostküsten.
Nach Norden begrenzt die polare Baumgrenze die boreale Zone, die allerdings keine scharfe Trennlinie ist, sondern ein mehrere dutzend Kilometer breites Ökoton. Die Wälder werden dort immer lichter, Wald und Tundra wechseln sich mosaikartig ab und bilden die sogenannte Waldtundra, bis die baumlose Tundra anschließt. Klimatisch fällt der nördliche Rand der borealen Zone ungefähr mit der 10-°C-Juli-Isotherme zusammen. Auf der Taimyrhalbinsel in Russland reicht die boreale Zone bis 70° N, an der Hudson Bay geht sie schon bei 55° N in die Tundra über.
Südwärts schließen sich die Mittelbreiten an, die je nach Regenmenge als Wald oder Steppe ausgeprägt sein können. Auch hier kommt der Übergang nicht abrupt, sondern Nadelwald und Laubwald oder Nadelbäume und waldfreie Steppe gehen ineinander über. Ungefähr sechs Monate muss die Vegetationsperiode dauern, damit man von der kühlgemäßigten Zone spricht: Nördlich davon, in der borealen Zone, dauert, plakativ gesprochen, der Winter länger als der Sommer. Nach Treter fällt die Südgrenze der borealen Zonen ungefähr mit der 18-°C-Juli-Isotherme zusammen.
Auf der Südhalbkugel liegen Gebiete, die klimatisch vergleichbar wären, fast ausschließlich im Meer. Im äußersten Süden von Südamerika und Neuseeland sowie auf den subantarktischen Inseln gibt es einige Ähnlichkeiten, doch die Unterschiede in Klima und Ökologie sind so groß, dass man dort nicht von einer borealen Zone spricht.
Boreomontan Die boreale Zone und die Gebirgsregionen der kühlgemäßigten Zone werden zusammengefasst als boreomontan bezeichnet. Da ebenso wie die boreale Zone auch die höheren Bergregionen der kühlgemäßigten Zone ursprünglich fast vollständig von Nadelwald bedeckt waren, mit zahlreichen klimatischen und ökologischen Übereinstimmungen sowie gemeinsamen Floren- und Faunenelementen, wurde der Begriff „boreomontan“ geprägt, um die Gemeinsamkeiten der beiden räumlich voneinander getrennten Nadelwaldregionen zu benennen.
Verschiebung durch den Klimawandel Die Grenzen der borealen Zone wandern nach Norden, die der boreomontanen Zone in höhere Lagen. Dies zeigen Klimamodelle und Feldbeobachtungen, nach denen an der südlichen Grenze der Taiga der Anteil der Laubgehölze zunimmt.
Klima
mini|Klimadiagramm von Irkutsk
Das kaltgemäßigte Klima ist charakterisiert durch lange, kalte Winter und kurze, mäßig warme Sommer. Die Temperaturen erreichen Minimalwerte bis zu −40 °C im Winter im Inneren der Kontinente (bis −70 °C im kontinentalen Ostsibirien) und steigen im Sommer während zwei bis drei Monaten auf Mitteltemperaturen über 10 °C. Ganz wesentlich wird das Klima durch die arktische Kaltluft bestimmt – im Winter liegt die Arktikfront oft an der Südgrenze der borealen Zone, während im Sommer wärmere Luftströmungen von Pazifik oder Atlantik bestimmend sind. Die Vegetationsperiode dauert meist vier bis fünf Monate. Kürzer noch, aber auch wärmer, sind die Sommer im kontinentalen Klima; unter ozeanischem Einfluss ist der Sommer zwar länger, aber bleibt auch kühler. Bleibt die Durchschnittstemperatur unter 0 °C, bildet sich Permafrostboden; die Grenze des Permafrosts fällt allerdings nicht mit der Grenze der borealen Zone zusammen.
Die Niederschläge schwanken im Mittel in den meisten Gegenden zwischen 250 und 500 Millimetern, was zunächst recht wenig erscheint. Aufgrund der geringen Verdunstung herrscht jedoch fast nie ein Mangel an Wasser (humides Klima). Dazu kommt, dass tauender Schnee noch lange Wasser nachliefert und auf Permafrostböden Wasser nicht versickern kann. Der Regen überwiegt gegenüber den Schneeanteilen gewöhnlich leicht, die Schneedecke bleibt bis zu sieben Monate liegen.
Während der Sommerzeit herrschen Langtags- bis Dauertagsbedingungen. Die Tageslängen erreichen dabei zur Zeit des Sommersolstitiums an der Südgrenze 16 und an der Nordgrenze 24 Stunden. Somit kann die geringe Intensität der Sonneneinstrahlung wenigstens für einige Zeit ausgeglichen werden. Die Lufttemperatur bleibt trotzdem sehr niedrig, da die Energie aufgebraucht wird, um Schnee und Eis abzuschmelzen.
Die Temperaturunterschiede zwischen einzelnen Regionen innerhalb der borealen Zone können aufgrund unterschiedlicher Kontinentalität oder Ozeanität sehr hoch sein. Der kaltkontinentale Klimatyp, der z. B. in der sibirischen Taiga vorkommt, steht für außerordentlich kalte Winter, bei denen die Temperatur bis auf −70 °C absinken kann. Dem gegenüber stehen relativ warme, kurze Sommer mit Temperaturmaxima von +30 °C. Die Jahresmitteltemperatur ist dort mit −10 °C sehr niedrig. Diese kontinentalen Stellen der borealen Zone weisen die höchsten Temperaturamplituden auf. Der kaltozeanische Klimatyp, z. B. aus dem südlichen Alaska oder aus Norwegen, weist hingegen etwas kühlere Sommer, aber auch mildere Winter auf. Die Temperaturamplituden sind hier nicht so hoch, die Jahresmitteltemperaturen höher. Die Schneemächtigkeit und allgemein die Niederschläge fallen hier höher aus.
Kleinräumige Mikroklimate können auch großen Einfluss auf das Ökosystem haben. Schon geringe Hangneigungen verändern die Strahlungsbilanz bei den vorherrschenden niedrigen Sonnenständen erheblich und führen zu unterschiedlichen Bedingungen an Nord- und Südhängen.
Boreale Brände Die riesigen borealen Wälder der nördlichen Hemisphäre von Skandinavien über Sibirien, Alaska und Kanada bedecken ein Zehntel der Landfläche der Erde. Sie halten aber ein Drittel des Kohlenstoffs der Erde, der hauptsächlich in organisch reichen Böden und in Bäumen gespeichert ist. In diesen Wäldern bedeutet das kalte Klima und der oft nasse Boden, dass heruntergefallene Baumrinde, Nadeln und andere tote organische Stoffe lange brauchen, um sich zu zersetzen. Dies hat es den Böden (bis zu mehrere Meter Höhe) ermöglicht, Kohlenstoff über Tausende von Jahren anzusammeln. Dadurch entstanden riesige Kohlenstoffvorräte, die, wenn sie austrocknen und brennen, riesige Mengen an Kohlenstoff freisetzen können.
Ein Waldbrand in der borealen Zone setzt 10- bis 20-mal mehr Kohlenstoff frei als ein Feuer ähnlicher Größe in einem anderen Ökosystem, wo hauptsächlich Blätter und Äste verbrennen, der Boden aber zu wenig Kohlenstoff enthält, um brennen zu können. Diese borealen Wälder brannten in der Vergangenheit nur einmal in 100 Jahren, manchmal seltener. In den letzten etwa 6.000 Jahren war die Beziehung zwischen Kohlenstoffaufnahme und -freisetzung annähernd stabil, die borealen Wälder dienten global als Kohlenstoffsenke. Die globale Erwärmung, die in den hohen Breiten der nördlichen Hemisphäre besonders ausgeprägt ist, bedroht dieses Gleichgewicht. Steigende Temperaturen haben die Brandsaison verlängert und die Häufigkeit und Heftigkeit von Waldbränden erhöht. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass mit kürzer werdenden Intervallen zwischen den Bränden mehr Kohlenstoff aus organischen Böden in borealen Wäldern freigesetzt wird, als diese Ökosysteme wieder aufnehmen können. mini|Wärmeanomalie 18. – 25. Juni 2021 der Oberflächentemperaturen in Sibirien und Osteuropa, NASAA Scorcher in Siberia and Europe, NASA Earth Observatory, 18.–25. Juni 2021.
Die neue Studie um das Forscherteam um Bo Zheng of Tsinghua University in China zeigte einen signifikanten Anstieg der Emissionen von borealen Bränden in den letzten zwei Jahrzehnten, meist einen Kohlenstoff-Ausstoß von 100 bis 300 Millionen Tonnen pro Jahr. Besonders dramatisch war das Jahr 2021 mit einem Kohlenstoff-Ausstoß von mehr als 450 Millionen Tonnen. Während Feuer in diesen Wäldern in der Regel etwa 10 Prozent der weltweiten Kohlendioxidemissionen aus Bränden verursachen, waren es im Jahr 2021 bereits 23 Prozent. Im Sommer 2021 hatte die gesamte boreale Zone unter einer schweren Dürre gelitten, mit erheblichen Regendefiziten und starken Winden. Hitzewellen in Osteuropa und Sibirien verursachten 2021 auf einer Gesamtfläche von 42.000 Quadratkilometern 252 Wald- und Torfbrände. Diese „Feuerwetter“ ließen die Wälder ausdörren und ermöglichten den Flächenbrand rund um die Welt.
Wenn sich dieser Trend fortsetzt, könnte der boreale Wald sehr bald zur dominierenden Quelle globaler Emissionen aus der Verbrennung von Biomasse werden.Tadas Nikonovas und Stefan Doerr: Extreme wildfires are turning world’s largest forest ecosystem from carbon sink into net-emitter, Swansea Universität, Wales, 3. März 2023.Benjamin von Brackel: Die klimaschädlichsten Brände der Welt, Süddeutsche Zeitung, 9. März 2023.
Boden Weite Landschaften der borealen Zone werden von alten Kontinentalschilden gebildet, die seit langer Zeit keine Veränderungen durch Plattentektonik oder Vulkanismus erlebt haben. Durch die langandauernde Erosion ist die Reliefenergie gering, Ebenen und flache Hügelländer dominieren. Die Gesteine liefern bei Verwitterung saure, nährstoffarme Böden. Jüngeren Datums sind in Nordamerika die Rocky Mountains, in Asien das ostsibirische Gebirgsland. Während der Eiszeiten waren weite Teile von Gletschern bedeckt und wurden oberflächlich durch die Eisbewegungen geformt, die Bodenbildung setzte also erst vor vergleichsweise kurzer Zeit ein.