Planten gaan efficiënter met water om in een opwarmende wereld en vormen grotere bladeren (afb: José Grünzweig et al./Cell)

Nieuw onderzoek zet vraagtekens bij een lang bestaande opvatting over hoe ecosystemen koolstof blijven opnemen onder klimaatverande-ring. Wetenschappers zagen dat de koolstofopname de afgelopen decennia is toegenomen, maar niet per se doordat planten zich aanpasten aan hogere temperaturen, zoals eerder werd gedacht. De toename zou grotendeels worden veroorzaakt doordat planten efficiënter met water omgaan en tegelijkertijd grotere boom- en gewaskruinen ontwikkelen. Daardoor krijgen planten meer bladoppervlak om licht te absorberen en koolstof vast te leggen. Deze factoren lijken veel belangrijker te zijn dan temperatuuraanpassing voor de hoeveelheid koolstofdioxide die ecosystemen kunnen opnemen in een opwarmende wereld, aldus de onderzoekers.
Het idee was dat ecosystemen de aardopwarming zouden bijbenen door de temperatuur te verhogen waarbij de fotosynthese (omzetting van lichtenergie in chemische energie) het beste werkt. Een nieuwe studie ondergraaft die theorie. Uit het onderzoek zou zijn gebleken dat ecosystemen op het land de afgelopen decennia meer koolstofdioxide hebben opgenomen, maar dat deze toename in koolstofopname voornamelijk te danken is aan een beter watergebruik en een dichtere begroeiing en minder aan een verhoging van de optimale temperatuur voor fotosynthese.
De bevindingen suggereren dat toekomstige klimaatmodellen verder moeten kijken dan alleen de temperatuur om te voorspellen hoeveel koolstofdioxide ecosystemen uit de atmosfeer kunnen halen om klimaatverandering tegen te gaan.

Ecosystemen op het land zijn een van de belangrijkste natuurlijke verdedigingsmechanismen van de aarde tegen klimaatverandering. Ze absorberen ongeveer een kwart van de koolstofdioxide die jaarlijks door menselijke activiteiten wordt uitgestoten. Door koolstofdioxide uit de atmosfeer te halen, dragen planten bij aan het vertragen van de opwarming van de aarde. Inzicht in wat deze natuurlijke koolstofopslag beheerst en hoe die zich ontwikkelt in een opwarmende wereld, is daarom wezenlijk voor het voorspellen van toekomstige atmosferische koolstofdioxideconcentraties en het tempo van klimaatverandering.
Jarenlang gingen wetenschappers ervan uit dat een aanhoudende toename van de koolstofopname door ecosystemen in een opwarmende wereld alleen mogelijk zou zijn als planten zich aanpassen aan de stijgende temperaturen door de temperatuur waarbij fotosynthese het beste werkt te verschuiven. Als dit de belangrijkste manier zou zijn waarop planten reageren op klimaatverandering, zou de optimale temperatuur voor fotosynthese naar verwachting stijgen naarmate de planeet opwarmt.

Om de koolstofopname door ecosystemen en de optimale temperatuur te onderzoeken, combineerden de onderzoekers twee decennia aan wereldwijde koolstofmetingen op de grond en door satellietwaarnemingen tussen 2000 en 2019.
Daaruit bleek dat terwijl ecosystemen wereldwijd hun maximale koolstofopname door fotosynthese in de afgelopen twee decennia verhoogden, de temperatuur waarbij fotosynthese het beste werkt grotendeels onveranderd bleef, met name in droge en koude gebieden.

Fotosynthese

Uit het onderzoek bleek dat de stijging van de optimale temperatuur voor fotosynthese verantwoordelijk was voor minder dan 20% van de wereldwijde toename in maximale koolstofopname. In plaats daarvan ontwikkelden planten meer bladeren en gebruikten ze water efficiënter door meer koolstofdioxide op te nemen voor elke druppel water die ze verbruikten.
De hogere efficiëntie van het watergebruik was de dominante factor, zelfs in vochtige omgevingen zoals tropische, gematigde en koude gebieden. De onderzoekers ontdekten ook dat drogere lucht en bodems het belang van temperatuuraanpassing verder verminderden, wat de groei van het bladerdak benadrukt als een belangrijke factor die bepaalt hoe ecosystemen reageren op klimaatverandering.

“Deze bevindingen maken duidelijk dat we toekomstige koolstofopslag niet kunnen voorspellen door alleen naar temperatuurreacties te kijken”, zegt José Grünzweig van de Hebreeuwse universiteit in Jeruzalem. “Onze studie toont aan dat water een veel grotere rol speelt dan voorheen werd gedacht.”
Daarnaast is het van belang om te begrijpen waardoor droge gebieden hun koolstofopname bleven verhogen onder de opwarming van de aarde, om het wereldwijde potentieel voor koolstofopslag te kunnen inschatten.
“Onze bevindingen waren verrassend”, zegt medeondeerzoeker Chongyang Xu, verbonden aan dezelfde universiteit als Grünzweig. “Hoewel droge gebieden weinig tekenen vertoonden van aanpassing aan de stijgende temperaturen, bleef hun koolstofopname de afgelopen twee decennia toenemen. We ontdekten dat deze toename voornamelijk te danken was aan de uitbreiding van het bladerdak, waarbij ecologische herstelprogramma’s in sommige gebieden een substantiële bijdrage leverden.”