De fotosynthese in planten vindt plaats in de bladgroenkorrels (chorofyl) (afb: WikiMedia Commons)

De concentratie CO₂ in de atmosfeer stijgt snel, met tal van negatieve gevolgen voor het klimaat. Er is ook echter ook een positief effect,  ontdekten wetenschapsters van de landbouw-universiteit van Wageningen. De afgelopen eeuw heeft de extra CO₂ geleid tot efficiëntere fotosynthese in tropische bomen. Dat is goed nieuws, want efficiëntere tropische bossen kunnen meer CO₂ opnemen, wat helpt de klimaatverandering te vertragen. De onderzoeksters gebruikten een nieuwe onderzoeksmethode waarmee wetenschappers de effecten van CO₂ tot wel honderd jaar terug in de tijd kunnen analyseren.
Voor het onderzoek verzamelden ze houtmonsters van rode cederbomen in Australië, Thailand en Bangladesh met behulp van een holle boor. Deze boor haalt een cilindervormig stuk hout uit de boom, waardoor de jaarringen zichtbaar worden.
“Uit zo’n monster kun je niet alleen aflezen hoeveel de boom is gegroeid, maar dat fungeert ook als een soort tijdcapsule, die laat zien hoe de boom in een bepaald jaar functioneerde”, legt Sophie Zwartsenberg uit, hoofdauteur van de studie. “Die informatie is gecodeerd in de chemische samenstelling van het hout, die we gedetailleerd hebben geanalyseerd.”

Met behulp van chemische analyses van jaarringen konden de onderzoeksters bepalen hoe efficiënt bomen de afgelopen eeuw suikers hebben geproduceerd door middel van fotosynthese. Suikers zijn de primaire energiebron voor bomen en planten in het algemeen. Zonder suikers kan een boom niet groeien of overleven.
Fotosynthese is afhankelijk van de hoeveelheid CO₂ in de lucht. Wanneer de CO₂-niveaus laag zijn, maakt het enzym dat verantwoordelijk is voor het vastleggen van CO₂ vaker fouten en bindt het zich per ongeluk aan zuurstof (O₂).

“Je kunt het vergelijken met een zak knikkers,” zegt promovendus Zwartsenberg. “Als er veel CO₂-ballen in de zuurstof zitten, is de kans groter dat het enzym CO₂ oppikt. Als het faalt en in plaats daarvan zuurstof pakt, verspilt de boom energie zonder suiker te produceren. Dit proces wordt fotorespiratie genoemd en verschilt van fotosynthese.”
Een toename van fotosynthese is gunstig voor bomen, omdat de extra suikers kunnen worden gebruikt voor onderhoud en groei. Het is ook gunstig voor mensen, omdat bomen met hogere fotosynthesesnelheden meer CO₂ uit de lucht verwijderen.

Mri

De chemische analyses die het team uitvoerde, werden ontwikkeld aan een Zweedse universiteit. Daar werd aangetoond dat suikermoleculen die via fotosynthese zijn gevormd (na binding met CO₂) een iets andere structuur hebben dan suikers die zijn gevormd na fotorespiratie (binding met O₂). Dit wordt gemeten met een enorm apparaat dat houtsnippers analyseert met magnetische velden. Zwartsenberg: “Het is als een gigantisch mri-apparaat.”

Door de vorm van suikermoleculen in boomringen te meten met behulp van magnetische velden, toonden de onderzoeksters een duidelijke toename in de efficiëntie van fotosynthese. Het team ontdekte ook dat kleinere bomen efficiënter zijn dan grotere. “Dit is de eerste keer dat we het effect van extra CO₂ konden aantonen bij volwassen bomen die onder natuurlijke omstandigheden zijn gegroeid”, zegt de Wageningse hoogleraar en co-auteur Pieter Zuidema.
“Positieve CO₂-effecten op fotosynthese zijn al lang bekend uit kasstudies met kleine planten. Het feit dat de balans tussen fotosynthese en fotorespiratie is verschoven richting fotosynthese, betekent dat tropische bossen al een eeuw lang meer suikers produceren. De vraag blijft echter waar de bomen die extra suikers in hebben geïnvesteerd. Ander onderzoek suggereert dat ze in de meeste gevallen geen bredere jaarringen vormen. Dit zou een volgende stap zijn.”

Bron: phys.org