Hoe planten ons tijd geven in het licht van klimaatverandering

Hoe verandert de snelheid van de fotosynthese van planten wanneer er meer koolstofdioxide in de omringende lucht beschikbaar is? Wetenschappers worstelen al lang met deze vraag, en afhankelijk van de methode heeft dit geleid tot verschillende beoordelingen van hoeveel extra kooldioxide door planten wordt opgenomen. Een nieuwe studie is nu tot de conclusie gekomen dat planten nu ongeveer twaalf procent meer fotosynthetiseren dan 30 jaar geleden – met een gelijktijdige toename van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer van 17 procent. Als gevolg hiervan vertragen planten, als natuurlijke opslagplaatsen van broeikasgassen, hun accumulatie in de atmosfeer.

Tijdens de fotosynthese gebruiken planten zonlicht om water en koolstofdioxide om te zetten in suiker en zuurstof. Een deel van het gebonden koolstofdioxide geven ze snel af via hun eigen celademhaling, terwijl een ander deel zich bindt aan biomassa en pas later weer vrijkomt, bijvoorbeeld als een plant aan het rotten is. Planten vormen dus een belangrijke opslagplaats voor terrestrische koolstof, dus als het atmosferische koolstofdioxidegehalte stijgt, is het waarschijnlijk dat planten meer fotosynthese zullen uitvoeren en dus meer koolstofdioxide zullen opslaan. In hoeverre ze dat ook daadwerkelijk doen, is tot nu toe omstreden. Schattingen, afhankelijk van de methode, varieerden van laag tot hoog effect.

geaggregeerde methoden

Een team onder leiding van Trevor Keenan van de University of California, Berkeley, heeft een nieuwe beoordeling gemaakt die minder onzekerheid vertoont dan eerdere onderzoeken. Om dit te doen, combineerden de onderzoekers verschillende methoden: aan de ene kant vertrouwden ze op gegevens van het Global Carbon Project, dat jaar na jaar wereldwijde koolstofputten schat. Ze vergeleken dit met satellietgegevens, die informatie geven over welk deel van de aarde groen is, dat wil zeggen hoeveel planten in totaal kunnen fotosynthetiseren.

Hoewel uit deze satellietgegevens is gebleken dat de hoeveelheid groen op aarde de afgelopen decennia is toegenomen, wordt geen rekening gehouden met het potentieel voor een verhoogde fotosynthetische output van individuele planten. Daarnaast gebruikten Keenan en zijn team gegevens van zogenaamde biosfeerlandmodellen. Planten worden onder andere in veldexperimenten gericht blootgesteld aan verhoogde concentraties kooldioxide en daarmee wordt gemeten in hoeverre ze meer fotosynthese ondergaan. De onderzoekers combineerden al deze methoden ook met machine learning-algoritmen om tot een zo betrouwbaar mogelijke schatting te komen.

Meer fotosynthese

“Onze resultaten geven aan dat de stijging van kooldioxide in de atmosfeer sinds 1982 heeft geleid tot een sterke toename van de wereldwijde fotosynthese”, rapporteren de onderzoekers. “Deze reactie op koolstofconcentratie wordt onderschat door standaard op satellieten gebaseerde methoden, maar overschat door terrestrische biosfeermodellen en vergelijkbare methoden.” “Dit plaatst onze schatting van de toename in het midden van andere schattingen”, zei Keenan. “Tijdens onze berekeningen konden we de andere schattingen opnieuw controleren en begrijpen waarom ze te groot of te klein waren. Dit gaf ons vertrouwen in onze resultaten.”

Dienovereenkomstig nemen planten 14 miljard ton extra koolstof op vanwege het verhoogde gehalte aan koolstofdioxide in de atmosfeer. Ter vergelijking: de totale door de mens veroorzaakte CO2-uitstoot in 2020 bedroeg ongeveer 35 miljard ton. “Dit is een zeer sterke toename van de fotosynthese, maar het is niet dichtbij genoeg om de hoeveelheid koolstofdioxide die we in de atmosfeer afgeven te verwijderen”, zegt Keenan. “We kunnen de klimaatverandering niet stoppen, maar we kunnen het wel vertragen.”

Onduidelijke toekomst

Het is volgens de auteurs echter onduidelijk hoe lang we een verdere toename van de fotosynthese kunnen verwachten naarmate de kooldioxideconcentratie toeneemt. “We weten niet hoe de toekomst eruit zal zien en hoe planten zullen blijven reageren op de stijgende koolstofdioxide”, zegt Keenan. “We gaan ervan uit dat er op een gegeven moment verzadiging zal zijn, maar we weten niet wanneer en in welke mate. Op dat moment zullen de banken veel minder in staat zijn om onze uitstoot te compenseren. Momenteel zijn de banken de enige natuurgebaseerde oplossing die we hebben in onze toolkit om klimaatverandering tegen te gaan.”

In een begeleidend commentaar op de studie, ook gepubliceerd in Nature, merken klimaatwetenschappers Chris Huntingford en Rebecca Oliver van het UK Centre for Environment and Hydrology in Oxfordshire op dat bij het voorspellen van het vermogen van planten om koolstofdioxide te absorberen, naast het koolstofdioxidegehalte van de atmosfeer spelen ook andere factoren een rol. “Wanneer de kooldioxideconcentraties stijgen, worden andere geochemische cycli beperkende factoren voor de plantengroei”, schreven ze. Als er bijvoorbeeld te weinig stikstof en fosfor in de bodem zit, kan de plant ongeacht kooldioxide geen biomassa produceren. “Als je deze relaties negeert, kan dit leiden tot een te optimistische beoordeling van hoeveel kooldioxideplanten kunnen vasthouden.”

Coyle: Trevor Keenan (Universiteit van Californië, Berkeley, VS) et al, Nature, doi: 10.1038/s41586-021-04096-9

© wissenschaft.de – Elena Bernard