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Umweltforensik: Die Holzdetektive

Billigholz statt Palisander? Beim Holzverkauf wird viel gemogelt. Doch Hamburger Experten finden mitunter sogar den einstigen Standort eines Baums.
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Kann König Henry VII. von England vor mehr als 500 Jahren in diesem Bett geschlafen haben? Enthält eine Gitarre aus dem Nachlass von John Lennon geschütztes Tropenholz? Und warum lösen sich die vermeintlich hochwertigen Fensterrahmen plötzlich in ihre Bestandteile auf? Das sind die Fragen, mit denen sich Gerald Koch, Bernd Degen und ihre Kollegen jeden Tag beschäftigen. Mit detektivischem Spürsinn gehen die Mitarbeiter des Thünen-Kompetenzzentrums Holzherkünfte den verschlungenen Pfaden des Holzhandels nach.

Sie können nicht nur feststellen, aus welchem Holz ein wertvolles Musikinstrument, ein historisches Möbelstück oder ein ganz normaler Gartenstuhl besteht, sondern oft auch ermitteln, in welcher Region die verarbeiteten Stämme gewachsen sind. Betrüger, die minderwertiges Material zu angeblichen Qualitätsprodukten verarbeiten oder Holz aus illegalem Einschlag in den Markt schleusen wollen, haben da schlechte Karten. Händlern, Käufern und den bedrohten Wäldern der Erde aber soll die Arbeit der Thünen-Forscher etwas mehr Sicherheit verschaffen.

Die Zentrale der Holzfahnder

Aufgenommen hat das Kompetenzzentrum seine Arbeit im März 2013. Schon zuvor hatten sich Thünen-Experten mit der Identifizierung von Holz beschäftigt, hatten dazu jedes Jahr bis zu 300 Anfragen auf den Tisch bekommen und 1000 Proben untersucht. Nun aber sollte eine zentrale Anlaufstelle für solche Fragen entstehen. Mitarbeiter der drei in und um Hamburg angesiedelten Thünen-Institute für Holzforschung, für Forstgenetik sowie für Internationale Waldwirtschaft und Forstökonomie steuern dazu ihr Fachwissen bei. "Diese Kombination ist weltweit einmalig", sagt Gerald Koch vom Institut für Holzforschung. Und sie kommt offenbar gut an. Umweltbehörden und der Zoll gehören ebenso zu den Kunden der Holzdetektive wie Verbraucher, Holzhandelsunternehmen und Discounter. Schon im ersten halben Jahr nach der Gründung des Kompetenzzentrums ist die Zahl der Anfragen um 20 Prozent gestiegen.

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Thünen-Forscher Gerald Koch | Der Experte inmitten einer der größten Holzsammlungen der Welt: Rund 37 500 Vergleichsproben von mehr als 12 000 Baumarten werden in der Xylothek aufbewahrt.

"Das hat unter anderem mit der neuen Gesetzeslage zu tun", erklärt Gerald Koch. Am 3. März 2013 ist in der EU eine neue Holzhandelsverordnung in Kraft getreten. Die Vermarktung von Holz aus illegalem Einschlag ist seither EU-weit verboten. Wer neue Holzprodukte auf den Markt bringt, muss sicherstellen, dass diese aus legalen Quellen stammen. Die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung in Bonn kontrolliert, ob die einzelnen Holzhandelsunternehmen diese Bestimmungen auch einhalten. Seit dem 1. Juli schicken die Inspektoren Proben aus den Betrieben zur Holzbestimmung an Gerald Koch und seine Kollegen. Doch auch die Unternehmen selbst nehmen die Dienste der Holzexperten gern in Anspruch. "Schließlich wollen sie sich vergewissern, dass mit ihren Produkten alles in Ordnung ist", sagt Gerald Koch.

Das zu gewährleisten, ist in Zeiten der Globalisierung nämlich keineswegs einfach. Gartenmöbel zum Beispiel werden heutzutage häufig aus Eukalyptusholz hergestellt, das meist auf einer südamerikanischen Plantage gewachsen ist. Verarbeitet wird das Material aber zu rund 80 Prozent in Südostasien, bevor es mit einer Zwischenstation bei chinesischen Händlern in deutschen Geschäften landet. Auf dieser langen Reise kann es zu allerlei undurchsichtigen Machenschaften kommen. Da wird zum Beispiel gerne mal billigeres Holz unter den Eukalyptus gemischt. Oder solches, das eben gerade zur Verfügung stand. Die Hamburger Holzfahnder sind zum Beispiel kürzlich auf Eukalyptusgartenstühle mit Armlehnen aus seltenem Tropenholz gestoßen. "Da gab es wohl einen Lieferengpass für Eukalyptusholz, den man so überbrücken wollte", vermutet Gerald Koch.

Betrug und Verwechslungen

Solche Tricksereien sind nicht nur illegal, sondern können für den späteren Käufer auch ziemlich teure Folgen haben. So wie im Fall der schon nach wenigen Jahren faulenden Holzfenster, die ein Hausbesitzer von den Hamburger Experten begutachten ließ. Rasch konnten Gerald Koch und seine Kollegen die Ursache des Schadens ermitteln. Statt Rotem Meranti, einem klassischen Fensterholz aus Südostasien, hatte man dem Käufer das in der gleichen Region wachsende Durian angedreht. Und das hat weder die Haltbarkeit noch die technischen Eigenschaften, die einen guten Fensterrahmen ausmachen. Solche Fälle sind keineswegs Ausnahmen. 25 bis 35 Prozent der Proben, die bei Gerald Koch und seinen Kollegen landen, sind falsch deklariert.

"Dabei muss es sich nicht immer um einen absichtlichen Betrug handeln", betont der Experte. Hinter dem Handelsnamen Rotes Meranti zum Beispiel verbergen sich mehr als 100 verschiedene südostasiatische Baumarten, die schwer auseinanderzuhalten sind. Da kann es schon mal zu Verwechslungen kommen. Gerade in Südostasien liegt aber auch ein Schwerpunkt der vorsätzlichen Holzbetrügereien. "Die meisten Probleme haben wir derzeit beim Sperrholz", sagt Gerald Koch. Diese Holzplatten, die aus mehreren verleimten und gepressten Schichten bestehen, stammen mittlerweile zu 80 Prozent aus dieser Weltregion. Und sehr oft stimmen die Angaben in den Papieren nicht mit den tatsächlich verwendeten Hölzern überein.

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Holzquerschnitt | Solche hauchdünn geschnittenen Präparate von Holzproben geben den Experten Aufschluss über die Holzart – hier handelt es sich um Wengé, eine afrikanische Baumart.

Ob sie einem Holzbetrug aufgesessen sind, ist für Laien normalerweise nicht zu erkennen. Schließlich gibt es Hunderte von Baumarten, deren Holz auf den ersten Blick ganz ähnlich aussieht wie Eukalyptus oder Rotes Meranti. Und der Markt wird immer unübersichtlicher. "Noch vor zehn Jahren gab es vielleicht 200 übliche Handelshölzer oder Sortimente", erinnert sich Gerald Koch. "Heute sind es zwischen 600 und 800." Tendenz steigend. Vor allem aus Asien drängen immer neue Materialien in den Handel. In Deutschland verkaufte Kleiderbügel zum Beispiel bestanden noch vor ein paar Jahren vor allem aus heimischer Buche, manchmal auch aus Ahorn. Inzwischen geht der Trend zu Hölzern wie dem chinesischen Taschentuchbaum Davidia oder dem als "Lotusholz" verkauften Schima, die hier zu Lande bis vor Kurzem weit gehend unbekannt waren.

Mit Lupe und Mikroskop

In dieser hölzernen Vielfalt den Überblick zu behalten, ist auch für Experten nicht einfach. Doch für ihre Ermittlungsarbeit haben die Hamburger Fahnder eine gut sortierte Verdächtigenkartei zur Verfügung: In einer der größten wissenschaftlichen Holzsammlungen der Welt liegen im Hamburger Institut für Holzforschung 37 500 Vergleichsproben von mehr als 12 000 Baumarten. Zu dieser Bibliothek der Holzmuster kommen noch einmal 50 000 mikroskopische Präparate. Da bestehen gute Chancen, zu einer eingereichten Probe das richtige Pendant zu finden.

"Dazu sehen wir uns zuerst den Querschnitt des Holzes unter der Lupe an", erklärt Gerald Koch. Bei zehn- bis zwölffacher Vergrößerung tauchen da schon eine ganze Menge verräterische Merkmale auf. Dazu gehört zum Beispiel die Anordnung und Größe der Gefäße, durch die ein Baum Wasser von den Wurzeln in die Blätter transportiert. Oder die Verteilung von Speicherzellen für Zucker, die vor allem bei Tropenbäumen ein wichtiges Erkennungsmerkmal ist. Mehr als 100 Hölzer kann Gerald Koch auf diese Weise schon einmal bis auf die Gattung bestimmen.

Das Mikroskop kommt immer dann zum Einsatz, wenn Verwechslungsgefahr besteht – etwa bei den verschiedenen Gruppen von Meranti-Holz. Oder wenn es darum geht, ein gerichtsverwertbares Gutachten zu liefern. Dann erstellen die Forscher eine Art anatomischen Fingerabdruck. Sie schauen sich hauchdünne Schnitte des Materials unter dem Lichtmikroskop an und werten dabei um die 100 verschiedene mikroskopische Merkmale aus. Dazu gehört zum Beispiel die Größe und Verteilung der so genannten Tüpfel, die dem Baum zu seinen Lebzeiten den Stoffaustausch zwischen den Zellen ermöglicht haben.

Die anatomischen Fingerabdrücke der 400 wichtigsten Gattungen und Arten im derzeitigen Holzhandel haben die Forscher in einer Datenbank gespeichert. Wenn die fragliche Holzprobe darin erfasst ist, kann Gerald Koch sie meist in weniger als einer Minute identifizieren. "Das Aufwändigste an der Sache ist dann das Anfertigen der Schnitte", sagt der Forscher. Schwieriger wird es bei Hölzern, die nicht in der Datenbank vertreten sind. Die auch als "Hülsenfrüchtler" oder "Schmetterlingsblütler" bekannte Pflanzenfamilie der Fabaceae zum Beispiel stellt allein 6000 bis 7000 Handelshölzer. "Bis man da unter den 50 000 Präparaten unserer Sammlung das richtige Pendant gefunden hat, muss man sehr viele Schubladen auf- und zumachen", sagt Gerald Koch. Ein exzentrischer Schmetterlingsblütler aus Bolivien hat ihn kürzlich mehrere Tage Arbeit gekostet, bis er ihn als Mitglied der Gattung Acosmium identifizieren konnte. Solche Fälle, die der Forscher als besonders spannende Herausforderungen empfindet, sind allerdings die Ausnahme. "Bei 80 Prozent der Proben können wir die Gattung schnell bestimmen", schätzt der Hamburger Experte. Und auch etliche Arten erkennt er auf Anhieb.

"Noch vor zehn Jahren gab es vielleicht 200 übliche Handelshölzer oder Sortimente. Heute sind es zwischen 600 und 800"(Gerald Koch)

Dazu gehört zum Beispiel der Rio-Palisander Dalbergia nigra, der nur in Brasilien wächst. Dieser Baum steht seit 1992 im Anhang I des Washingtoner Artenschutzübereinkommens CITES, der internationale Handel mit seinem Holz ist seither verboten. Auch wer ein schon vorher hergestelltes Produkt aus diesem Material verkaufen oder kommerziell ausstellen will, braucht dazu spezielle Genehmigungen des Bundesamtes für Naturschutz oder der zuständigen Umweltbehörden.

Das trifft beispielsweise viele Musiker und Gitarrensammler. Denn Rio-Palisander war lange ein beliebtes Material für die Griffbretter hochwertiger Gitarren, das Holz soll einen besonders schönen Klang erzeugen. Um nicht in Konflikt mit Artenschutzgesetzen zu kommen, haben Musiker wie Peter Maffay bereits Instrumente von den Experten des Kompetenzzentrums begutachten lassen. Und auch auf Instrumentenmessen leisten Gerald Koch und seine Kollegen immer wieder Aufklärungsarbeit. "Gerade im Musikmarkt ist derzeit viel Unruhe", sagt der Experte. Denn die letzte CITES-Konferenz, die im März 2013 in Bangkok stattfand, hat mehr als 200 weitere Baumarten unter Schutz gestellt. Handelsbeschränkungen gelten damit nun auch für verschiedene Ebenhölzer, die ein beliebtes Material für Violinen und Klarinetten sind.

Blick ins Erbgut

Auch künftig werden sich Gerald Koch und seine Kollegen also nicht über Langeweile zu beklagen haben. Genauso wenig wie ihre Mitstreiter aus dem Thünen-Institut für Forstgenetik. "Viele Holzarten kann man mit Lupe und Mikroskop gar nicht auseinanderhalten", erklärt Institutsleiter Bernd Degen. Unter den Eichen zum Beispiel lassen sich optisch zwar Rot- und Weißeichen unterscheiden. Allein Letztere umfassen allerdings rund 250 verschiedene Arten, darunter die in Deutschland heimischen Stiel- und Traubeneichen. Und wer deren Holz sicher auseinanderhalten will, muss einen Blick ins Erbgut werfen.

Das aber ist nicht so einfach, wie es klingt. Ist ein Baum erst einmal gefällt, besteht sein Holz schließlich nur noch aus toten Zellen. Und darin beginnt sich das Erbmaterial rasch zu zersetzen. Selbst die Planken uralter Schiffswracks enthalten zwar durchaus noch DNA-Reste. Doch mit steigendem Alter zerfallen die Molekülketten in immer kleinere Bruchstücke. "Schon zwei Jahre nach dem Einschlag ist die DNA im Holz ziemlich degradiert", sagt Bernd Degen. Wer also Holzarten anhand von genetischen Ähnlichkeiten und Unterschieden bestimmen will, muss möglichst kurze DNA-Sequenzen vergleichen können.

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Erbgutforscher Bernd Degen | Degen leitet das Thünen-Institut für Forstgenetik. Wo Lupe und Mikroskop versagen, helfen ihm Erbgutschnipsel bei der Identifikation des Holzes. Die DNA kann auch verraten, aus welcher Region eine Probe stammt.

In ihren Labors in Großhansdorf nördlich von Hamburg haben die Forscher verschiedene solcher genetischen Marker getestet. Bewährt haben sich dabei vor allem DNA-Abschnitte aus den Chloroplasten, die in Pflanzenzellen für die Energiegewinnung mittels Fotosynthese zuständig sind. Denn das Erbgut dieser kleinen Sonnenkraftwerke ist stabiler als das aus dem Zellkern. Trotzdem gilt auch für diese Marker: je kleiner, desto besser. Die Forscher verwenden fast nur Sequenzen, die nicht länger als 200 Basenpaare sind. Von allen anderen lässt der Zahn der Zeit einfach zu wenig übrig. Im Idealfall besteht die verräterische Stelle sogar nur aus einem einzigen dieser DNA-Bausteine.

Kompliziert wird die Sache dadurch, dass sich jede Baumart durch andere genetische Eigenheiten auszeichnet. Für jeden neuen Kandidaten auf ihrer Fahndungsliste müssen die Forscher daher zunächst die richtigen Marker finden. Dabei haben sie inzwischen so viel Routine entwickelt, dass sie im Durchschnitt nur noch etwa einen Monat brauchen, um baumartentypische Genmarker zu entwickeln. Etwa 70 Baumarten kann das Team in Großhansdorf bereits genetisch identifizieren. Und die Liste wird rasch länger. "Derzeit kommen jedes Jahr zwischen 20 und 30 neue Arten dazu", sagt Bernd Degen. Wenn er und seine Kollegen eine Holzprobe zugeschickt bekommen, brauchen sie etwa eine Woche, um die DNA zu extrahieren und die Markersequenzen mit denen aus ihrer Datenbank abzugleichen. Dann können sie sagen, zu welcher der bereits erfassten Arten das untersuchte Stück gehört.

Genetische Landkarten

In vielen Fällen sollen die Forstgenetiker allerdings nicht nur die Art, sondern auch die Herkunft einer Holzprobe klären. Stammt das Material tatsächlich aus der Region, in der es laut Papieren gewachsen sein soll? Auch solche Fragen kann ein Blick ins Erbgut beantworten. "In Naturwäldern sind sich Bäume genetisch umso ähnlicher, je näher sie beieinanderstehen", erläutert Bernd Degen.

Das liegt zum einen daran, dass Samen und Pollen nur begrenzte Entfernungen überwinden können. Die Nachkommen eines Baumes – und damit seine engsten genetischen Verwandten – siedeln sich daher oft nur in ein paar hundert Metern Entfernung an. Doch auch zwischen den Bäumen größerer Regionen gibt es genetische Ähnlichkeiten. In Europa sind diese zum Beispiel durch die letzte Eiszeit zu Stande gekommen. Viele Arten haben diese harsche Klimaphase nur in kleinen Refugien überdauert. Später haben sich die Überlebenskünstler aus diesen Rückzugsräumen wieder ausgebreitet und dabei ihr genetisches Profil über größere Flächen verteilt. Auch die heutigen europäischen Bäume tragen noch das Erbe dieser Rückkehrer in sich – und unterscheiden sich daher genetisch deutlich von ihren Verwandten in anderen Teilen der Welt. "Man kann also für jede Baumart genetische Unterschiede zwischen verschiedenen Regionen herausarbeiten", sagt Bernd Degen.

Solche genetischen Landkarten zu erstellen, erfordert allerdings viel aufwändige Freilandarbeit. Mit einem Stecheisen gilt es, eine Probe aus der unter der Borke liegenden Kambiumschicht zu entnehmen, die erfahrungsgemäß gutes DNA-Material liefert. Pro Baum dauert das etwa zehn Minuten. Doch ein Baum genügt eben nicht für ein repräsentatives Ergebnis. Bei einem Projekt in Russland haben die Holzdetektive gemeinsam mit Partnern vor Ort 1600 Proben von Lärchen zusammengetragen, die zwischen dem Ural und dem 8000 Kilometer entfernten Wladiwostok wachsen. Dazu kamen zum Vergleich noch 400 Lärchenproben aus Europa und etliche weitere aus Japan. Bei einem anderen Vorhaben sind derzeit 20 Teams in sieben afrikanischen Ländern zwischen Ghana und Kenia unterwegs, um Material der drei wichtigen Handelshölzer Sapelli, Iroko und Abachi zu sammeln.

Eine solche genetische Inventur dauert pro Baumart ein bis zwei Jahre. Bei zehn Arten können die Forscher schon die Herkunft des Holzes bestimmen, jedes Jahr kommen zwei bis drei neue dazu. Seit ihrem Russlandprojekt können die Forscher zum Beispiel sagen, in welcher von vier Regionen des riesigen Landes ein Lärchenstamm gewachsen ist. Sibirische Lärche ist in Europa ein gefragtes Baumaterial für Terrassen. Nur wollen viele Firmen gern sicherstellen, dass ihre Ware nicht aus der Grenzregion zwischen Russland und China stammt, die für illegalen Holzeinschlag berüchtigt ist. Ähnlich großes Interesse an einem Herkunftsnachweis haben auch nordamerikanische Parketthersteller, die einheimisches Eichenholz zur Verarbeitung nach China schicken. Ist das Material, das sie zurückbekommen, tatsächlich noch die nordamerikanische Eiche, als die sie es vermarkten? Oder hat jemand unterwegs mongolische Eiche aus dem kritischen russisch-chinesischen Grenzgebiet dazwischengeschmuggelt? "Solche Fälle hat es durchaus schon gegeben", sagt Bernd Degen. "Da wollen die Firmen möglichst auf Nummer sicher gehen."

Die Herkunftsnachweise der Genetiker sind aber nicht nur für Firmen und Waldschützer interessant. Manchmal können sie auch Licht in alte Bettgeschichten bringen. So wie im Fall des Möbelstücks, das ein britischer Sammler erworben hatte. Schnitzereien und weitere Indizien wiesen darauf hin, dass dieses Bett König Henry VII. von England gehört haben könnte, der von 1485 bis 1509 regierte und letztlich durch eine Schlacht und die Hochzeit mit Elizabeth von York die Rosenkriege zwischen den verfeindeten Häusern Lancaster und York beendete. Ein Gutachten auf der Basis der Baumringe im Holz kam allerdings zu einem ganz anderen Ergebnis: Das Bett sei nicht nur deutlich jünger als 500 Jahre, sondern bestehe zudem aus nordamerikanischer Eiche. Das aber konnte das Team um Bernd Degen widerlegen: "Das Erbgut verrät zwar nichts über das Alter des Holzes", sagt der Forscher. "Das Material stammt aber eindeutig aus Europa." Möglicherweise hat Henry VII. also tatsächlich in diesem Bett geschlafen – vielleicht sogar mit Elisabeth von York.

3. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 3. KW 2014

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