Achtergrond Milieu

CO2 maakt de wereld groener, zeggen klimaatsceptici graag. Daar valt wel wat op af te dingen

Klimaatsceptici wijzen er graag op dat planten gretig CO2 opnemen en dus de effecten van klimaatverandering dempen. Een langlopende studie suggereert dat we daar niet op kunnen blijven rekenen.

Meer dan tachtig stukjes grasland in de Amerikaanse staat Minnesota werden blootgesteld aan extra doses kooldioxide.

CO2 maakt de wereld groener. Het is een geliefd argument van klimaatsceptici om de nadelige gevolgen te relativeren van de wereldwijde uitstoot van dit broeikasgas, dat bijdraagt aan de opwarming van de aarde. En een vaststelling waar in eerste instantie niets tegenin lijkt te brengen. Want kooldioxide is cruciaal voor planten en bomen om te kunnen groeien en bloeien. 

Planten en bomen nemen jaarlijks ruim 2 miljard ton koolstof op uit de atmosfeer, gedijen daarbij en dempen de effecten van klimaatverandering. Maar over de mate waarin dat zal blijven gebeuren bestaat onzekerheid. Het is onduidelijk wat we de komende decennia kunnen verwachten van de vergroening van de aarde, waar de grenzen van de hulpvaardigheid van de natuur liggen.

In miljoenen jaren was de concentratie CO2 in de atmosfeer niet zo hoog als nu. De hoeveelheid kooldioxide die jaarlijks wordt vastgelegd door planten nam in de 20ste eeuw toe met 30 procent. Dit ondanks de ontbossing. Wetenschappers zijn het erover eens dat planten en bomen hebben geprofiteerd van de stijgende CO2-niveaus. Onderzoek bevestigt dat planten en bomen de afgelopen decennia meer bladeren kregen. Minder duidelijk zijn de effecten op lange termijn. Het is de vraag in hoeverre de netto CO2-opname door vegetatie – nu naar schatting een kwart van de jaarlijkse mondiale koolstofuitstoot door menselijke activiteit  zal blijven toenemen. Het antwoord is van belang voor het klimaat dat ons te wachten staat.

Om iets van de onzekerheid weg te nemen die zit ingebakken in de wetenschappelijke klimaatmodellen hebben Amerikaanse onderzoekers geprobeerd een kijkje te nemen in een CO2-rijke toekomst. Dat deden ze met een veldexperiment, waarbij ze volgden hoe vegetatie op de lange termijn reageert op verhoogde concentraties kooldioxide. Ze waren verrast door het resultaat, blijkt uit hun publicatie die vorige maand in Science verscheen.

Groei stimuleren

De wetenschappers pasten hetzelfde principe toe als tuinders die het CO2-gehalte in hun kassen opvoeren om de groei van hun gewassen te stimuleren. Ze stelden meer dan tachtig stukjes grasland in de Amerikaanse staat Minnesota bloot aan extra doses kooldioxide. En dat gedurende twintig jaar. De eerste jaren deed een deel van de grassoorten keurig wat er werd verwacht: ze gingen harder groeien. De biomassa van deze planten nam 20 procent meer toe dan van planten in de omgeving die geen CO2-shot kregen. Maar na een jaar of twaalf nam dit effect af. Na vijftien tot twintig jaar was de reactie van de grassen op verhoogde concentraties koolstof verwaarloosbaar.

Andere soorten, waarvan bekend was dat ze weinig of geen extra CO2 opnemen, lieten een tegengestelde reactie zien: na ongeveer twaalf jaar begonnen ze juist sneller te groeien. Een dubbele verrassing.

Na drie jaar weer stijging CO2-uitstoot

De wereldwijde uitstoot van CO2 steeg vorig jaar met 2 procent. Die stijging kwam nadat de uitstoot drie jaar stabiel was gebleven. De toename kwam voor rekening van China, dat 3,5 procent meer uitstootte dan in 2016. Dat kwam vooral door het verstoken van steenkool. India bracht 2 procent meer kooldioxide in de atmosfeer. De uitstoot van de Verenigde Staten en Europa daalde met respectievelijk 0,4 en 0,2 procent. Van de mondiale uitstoot van broeikasgassen is 70 procent afkomstig van de uitstoot van CO2, resultaat van het gebruik van fossiele brandstoffen en tal van industriële processen. De overige 30 procent bestaat hoofdzakelijk uit methaan en lachgas, met name afkomstig van de landbouw.

Je zou zeggen: het verlies van de ene groep planten wordt gecompenseerd door de winst van de andere. Ware het niet dat de grassoorten die op den duur minder CO2 gingen opnemen behoren tot een categorie planten (zogeheten C3-planten) die veel meer voorkomen op aarde en samen zo’n 90 procent van de biomassa uitmaken. Dat betekent dat op de lange termijn mondiaal mogelijk minder CO2 wordt opgenomen door vegetatie dan tot nu toe werd gedacht.

De potentiële opnamecapaciteit van koolstof door bomen en planten zou dus wel eens veel lager kunnen zijn dan waar klimaatmodellen nu van uitgaan, stelt Science in een begeleidend artikel. Als de uitkomsten van dit onderzoek gelden voor alle vegetatie in de wereld, zal dat gevolgen hebben voor voorspellingen over de reactie van natuurlijke ecosystemen op klimaatverandering, meent Jeremy Harbinson, universitair docent aan de Wageningen Universiteit. ‘Dit is echt een vreemd resultaat. Heel wat mensen zullen zich bij deze bevindingen op het hoofd krabben.’

Grens

In de meeste klimaatmodellen is weliswaar verdisconteerd dat er een grens zit aan de vergroening van de aarde, zegt Bart Strengers, onderzoeker bij het Planbureau voor de Leefomgeving. ‘Maar deze studie suggereert dat die grens sneller is bereikt dan wij nu denken, dat vegetatie in mindere mate dient als buffer dan we hoopten. Dat is van belang omdat het kan gaan over miljarden tonnen CO2 minder opname per jaar dan nu in de modellen zit.’

Voor hoogleraar Niels Anten van de Wageningen Universiteit is de boodschap van dit onderzoek dat veel klimaatmodellen zich rijk rekenen met het dempende effect van CO2. ‘Als je in een klimaatmodel uitgaat van effecten op korte termijn en die gaat extrapoleren, ben je vrij optimistisch bezig.’ Anten wijst erop dat verhoging van CO2-concentraties op de lange duur neveneffecten krijgt, zoals uitputting van de bodem die de plantengroei en daarmee de opname van CO2 kan beperken.

Sommige planten groeiden als verwacht sneller door de extra C02-shots, maar na een jaar of twaalf nam dit effect af.

‘In de meeste grootschalige vegetatiemodellen zijn planten nogal verslaafd aan koolstof’, reageert Pieter Zuidema, hoogleraar tropische bosecologie in Wageningen. ‘Deze studie bevestigt dat er beperkingen van plantengroei optreden die verband houden met de veranderende beschikbaarheid van voedingsstoffen, droogte en de stijging van temperatuur. In de modellen voor de opname van koolstof zijn meestal geen cycli van voedingsstoffen opgenomen die remmend werken. Als je dat wel doet, zie je dat de stimulerende werking van CO2 zwakker is.’

Andere ecosystemen

Niels Anten vraagt zich af in hoeverre de bevindingen van dit onderzoek, uitgevoerd op grasland in een gematigd klimaat, ook gelden voor andere ecosystemen, zoals tropische vegetatie. ‘Dat zijn verschillende ecosystemen. Het is onduidelijk of de toegenomen hoeveelheid CO2 in de atmosfeer in de tropen net zo stimulerend werkt op plantengroei als in gematigde streken.’ Hij wijst op een onderzoek van Zuidema en hemzelf naar de jaarringen van tropische bomen waaruit bleek dat die bomen sinds de industriële revolutie niet harder zijn gaan groeien. ‘De vraag is of je mechanismen die je vindt op een grasland in de VS kunt vertalen naar het oerwoud.’

Voor Strengers is het een vraag in hoeverre de uitkomsten van het Amerikaanse onderzoek vallen buiten de onzekerheidsmarges die in acht worden genomen in de klimaatmodellen. ‘De onderzoekers hebben alleen naar het effect van CO2 gekeken. In werkelijkheid zal er de komende decennia meer gebeuren. De temperatuur zal stijgen. Er komt meer verdamping waardoor er minder water beschikbaar komt. Als het te warm wordt, gaan bepaalde planten dood – dan is er helemaal geen CO2-opname meer. Er komt een verschuiving van soorten naar het noorden, maar daar is een grens aan. Er zijn meer factoren die invloed hebben op vergroening van de aarde dan alleen toename van de hoeveelheid CO2.’

Onderzoeksleider Peter Reich van de universiteit van Minnesota is voorzichtig als hem wordt gevraagd naar de reikwijdte van zijn studie. Omdat 30 tot 40 procent van de aarde is bedekt met grasland is het belangrijk om te weten hoeveel kooldioxide graslanden kunnen opnemen, laat hij per mail weten. ‘Maar we hebben geen idee of onze bevindingen wereldwijd geldig zijn. Daarvoor is veel meer onderzoek nodig.’

In ScienceNews onderstreept hij: ‘We moeten er niet zo zeker van zijn dat we weten in hoeverre ecosystemen ons kunnen redden.’

Een waarschuwing aan het adres van klimaatsceptici?

Effect van extra CO2 hangt af van soort plant

In het Amerikaanse onderzoek onder leiding van ecoloog Peter Reich, hoogleraar aan de universiteit van Minnesota, worden grassen uit twee categorieën met elkaar vergeleken: C3-planten en C4-planten. Deze groepen onderscheiden zich van elkaar door een aparte wijze van fotosynthese – het proces waarbij lichtenergie de aanzet geeft voor het omzetten van CO2 en water in suikers en zuurstof. In biomassa uitgedrukt maken C3-planten – vooral bomen en landbouwgewassen als granen en rijst  zo’n 90 procent van de vegetatie op aarde uit. C4-planten – vooral grassen en gewassen als maïs, sorghum en suikerriet – komen vooral voor in warmere streken. Het zijn de C3-planten die na verloop van tijd minder sterk reageren op extra CO2. De C4-planten geven dan een tegengestelde reactie te zien en leven juist op.

Voor gewassen in de land- en tuinbouw zullen de uitkomsten van dit onderzoek geen rol spelen, stelt Leo Marcelis, hoogleraar tuinbouw en productfysiologie in Wageningen. In die sectoren wordt de groei van gewassen op peil gehouden door bemesting als dat nodig is. Hij noemt de bevindingen van de Amerikanen relevant voor de natuurlijke vegetatie, maar hij gelooft ‘niet dat alle modellen nu de prullenbak in moeten’.

De onderzoekers brengen de onverwachte reacties van de C3- en C4-planten op CO2 in verband met de verschillen in de beschikbaarheid van stikstof in de bodem. Stikstof is een voedingsstof die een cruciale rol speelt bij de fotosynthese. De zogeheten mineralisatie – het beschikbaar komen van stikstof door de afbraak van organische stoffen in de bodem – neemt na verloop van tijd af in de bodem onder C3-planten en neemt toe in de bodem onder C4-planten. De onderzoekers geven toe geen antwoord te hebben op de vraag hoe het komt dat de stikstofcycli zo verschillend verlopen.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.