De vergroening van de aarde – over de bomen, het bos en andere zaken

ACHTERGROND - door Hans Custers
Klimaatverandering vergroening fig. NVDI-indez Bron Matthias Forkel

De aarde vergroent. Daar zijn zo ongeveer alle deskundigen het wel over eens. En het is weinig aannemelijk dat de natuur uit zichzelf besloten heeft om maar eens een tandje bij te schakelen. Het ligt er dus dik bovenop dat die vergroening het – deels bedoelde en deels onbedoelde – gevolg is van menselijke activiteiten.

Tot zover het eenvoudige deel van het verhaal. Want wie er wat dieper induikt ziet al snel dat het knap ingewikkeld is om op wat meer detailniveau te begrijpen wat er precies gebeurt. Bijvoorbeeld omdat er zoveel factoren meespelen, die elkaar ook nog eens kunnen beïnvloeden. Maar ook omdat het nog niet zo makkelijk is om die vergroening te meten, of zelfs maar te definiëren. Een artikel dat in november verscheen in Nature Ecology & Evolution illustreert dat: Enhanced peak growth of global vegetation and its key mechanisms van Huang et al..

De complexiteit van het onderwerp en de verschillen tussen onderzoeksmethodes verklaren waarschijnlijk waarom de resultaten van verschillende studies nogal uiteenlopen, of dat op het eerste gezicht lijken te doen.

In 2016 constateerden Zhu et al., weliswaar met een forse onzekerheidsmarge, dat CO2-fertilisatie de belangrijkste oorzaak van de vergroening was. Huang et al. komen tot een ander resultaat. Volgens hen zijn drie factoren, elk in min of meer gelijke mate, samen verantwoordelijk voor ongeveer 60% van de vergroening. Behalve CO2-fertilisatie spelen ook de depositie van stikstof en landbouw een rol van betekenis. Ook veranderingen van temperatuur, hoeveelheid neerslag en de hoeveelheid invallend zonlicht kunnen van invloed zijn.

De afbeelding hieronder laat zien welke factor waar op aarde het meest bepalend is.

Dominante factoren van vergroening: roze: temperatuur, geel: invallend zonlicht, blauw: neerslag, rood: landbouw, oranje: stikstofdepositie, groen: CO2-fertilisatie. Stippen markeren gridcellen waar de vergroening statistisch significant is. Bron: Huang et al.

Je moet waarschijnlijk ecoloog zijn om de verschillen tussen de diverse onderzoeken echt goed te kunnen duiden. Maar wat in elk geval duidelijk is, is dat Huang de vergroening op een andere manier in beeld brengt dan Zhu dat deed. Zhu maakte gebruik van gegevens van satellieten die letterlijk de vergroening meten: de verandering in de absorptie en weerkaatsing van zonlicht door een toename van het bladoppervlak van planten. Bladoppervlak is hier dus de maat voor de vergroening, Huang combineert satellietdata, veldmetingen, modelberekeningen en een meta-analyse van wetenschappelijke literatuur en leidt daar de groeisnelheid (of bruto primaire productie) uit af tijdens de piek van het groeiseizoen. Meer bladoppervlak en een hogere groeisnelheid wijzen beide op een toename van de fotosynthese in het plantenleven op aarde.

Beide onderzoeken hebben zo hun sterkere punten en onzekerheden. Huang neemt meer factoren in beschouwing dan alleen het bladoppervlak van Zhu. Maar omdat Huang zich concentreert op de piek van het groeiseizoen mist zijn onderzoek het mogelijke effect van een langere (of kortere) duur van het seizoen. Voor beide studies geldt dat de versnelling van de fotosynthese alleen nog niet direct te vertalen is naar een toename van de totale levende biomassa op aarde. Tegenover die weelderige groei staat immers ook biomassa die weer verdwijnt: bladeren die vallen, landbouwgewassen die worden geoogst en planten die doodgaan, bijvoorbeeld. De koolstof uit die biomassa wordt voor het grootste deel vroeg of laat weer “uitgeademd” naar de atmosfeer. Voor de CO2-boekhouding van de atmosfeer zijn dus zowel de fotosynthese als de “uitademing” van belang.

Is het meten van de vergroening al niet zo simpel, bepalen welke oorzaken in welke mate bijdragen is nog veel ingewikkelder. Er zijn nogal wat oorzaken, die elk op hun manier invloed kunnen hebben op allerlei plantensoorten in allerlei ecosystemen in allerlei klimaattypes. En de verschillende oorzaken kunnen elkaar ook nog eens versterken of tegenwerken. Landbouw en CO2-fertilisatie zijn bijvoorbeeld twee oorzaken die elkaar kunnen versterken, en wel zodanig dat het lastig kan zijn om een goed onderscheid tussen die twee te maken. Veel landbouwgewassen, vooral in de akkerbouw, zijn snelle groeiers. Nergens, of in elk geval vrijwel nergens ter wereld gaat de fotosynthese sneller dan op het akkerland. Best logisch, omdat akkerbouwers kiezen voor gewassen die het goed doen op hun land en die zo nodig nog een handje helpen, bijvoorbeeld met bemesting of irrigatie. Meer akkerbouw betekent meestal dus meer vergroening, in elk geval volgens methodes die de fotosynthese meten. Omdat de omstandigheden voor verbouwde gewassen vaak al heel gunstig zijn kan extra CO2 de planten nog eens extra hard laten groeien. Vergroening door akkerbouw en door CO2 gaan daarom vaak hand in hand.

De complexiteit van dit soort onderzoek en de onzekerheden die daaraan verbonden zijn blijven nog wel eens onderbelicht in de berichtgeving erover. Soms ook in persberichten die onderzoeksinstituten zelf versturen, zo is mijn indruk. Het is ook best lastig om enerzijds duidelijk en beknopt te zijn en anderzijds recht te doen aan alle ingewikkeldheden en nuances. Ingewikkeldheden en nuances die in de wetenschappelijke artikelen zelf zeker niet onder het tapijt worden geschoven. Het lezen en begrijpen van die artikelen kost soms de nodige tijd en moeite, maar uiteindelijk is het wel de beste manier om inzicht te krijgen in waar de wetenschap werkelijk staat en – niet onbelangrijk – hoe de wetenschap te werk gaat.

Dan rest nog de vraag: zijn deze onderzoeksresultaten nu goed nieuws, of slecht nieuws? Het antwoord is, zoals eigenlijk altijd bij zo’n ingewikkeld onderwerp: een beetje van allebei. Voor een wetenschapsfan is de ontwikkeling van wetenschappelijke kennis natuurlijk altijd goed nieuws. Maar afgezien daarvan kan dit onderzoek van belang zijn voor drie belangrijke thema’s:

De koolstofkringloop. Planten zijn zo vriendelijk om ongeveer 30% van onze CO2-emissies op te nemen. Zolang het in biomassa is opgeslagen draagt CO2 niet bij aan de opwarming van het klimaat of de verzuring van de oceanen. Wetenschappers die zich bezighouden met vergroening plaatsen hun onderzoek vooral in de context van dit thema. Of het onderzoek van Huang hier goed of slecht nieuws is, is lastig te zeggen. Er is in elk geval wel iets positiefs uit te halen. Mogelijk kan de kennis die op dit terrein ontwikkeld wordt in de toekomst ingezet worden om meer CO2 vast te leggen in planten. Als er meer factoren zijn die van invloed zijn, zouden er meer mogelijkheden zijn om op te sturen. Al is de keerzijde natuurlijk wel dat er ook meer factoren zijn waarop het spaak kan lopen.
Zoals gezegd is de tegenhanger van fotosynthese in de koolstofkringloop het vrijkomen van CO2 uit biomassa. De bodem speelt hierbij een belangrijke rol: die kan koolstof voor eeuwen tot wel millennia opslaan. Landbouw is over het algemeen ongunstig voor die opslag. Minder opslag van koolstof in de bodem is een keerzijde van landbouw die niet terug te zien is in cijfers over fotosynthese. Huang benadrukt dat deze kant van de medaille ook meegenomen moet worden om een goed beeld te krijgen van het effect van akkerbouw op de koolstofkringloop. Mogelijk kan via aanpassing van landbouwmethodes (bijvoorbeeld het gebruik van biochar) meer koolstof in de bodem worden opgeslagen.
Volgens het laatste IPCC-rapport wegen de emissies van CO2 door veranderingen van landgebruik en de opname door vergroening sinds het midden van de 19e eeuw ongeveer tegen elkaar op. Tot in de 2e helft van de vorige eeuw hadden emissies de overhand, daarna de vergroening. Met wel een aanzienlijke onzekerheidsmarge.

Cumulatieve dpname van CO2 door land (groen) en oceaan (blauw). Bron IPCC AR5 WGI Hoofdstuk 6

Cumulatieve dpname van CO2 door land (groen) en oceaan (blauw). Bron: IPCC AR5 WGI Hoofdstuk 6

Landbouw. Snellere fotosynthese betekent meer opbrengst per hectare in de landbouw. Tuinders in het Westland weten dat al lang: ze verhogen de CO2-concentratie in hun kassen om de groei van hun gewassen te bevorderen. Wanneer andere omstandigheden (irrigatie, bemesting, licht, temperatuur) optimaal zijn, kan de extra opbrengst aanzienlijk zijn. Maar er is wel een keerzijde. Verschillende onderzoeken hebben aanwijzingen gevonden dat die hogere opbrengst in kilo’s samengaat met een lagere voedingswaarde per kilo. Hoeveel winst er onder de streep overblijft is maar de vraag.

Natuur. Voor de natuur bestaat er geen goed of slecht. Wat goed of slecht is voor de natuur kunnen we alleen naar menselijke maatstaven beoordelen. Veel mensen zullen een langer groeiseizoen en weelderiger groei van planten positief vinden. Toch kan er ook een keerzijde zijn. Het is onwaarschijnlijk dat alle plantensoorten (op kortere of langere termijn) even sterk reageren op de oorzaken van de vergroening. Als bepaalde planten er meer van profiteren dan andere, kan dit ten koste gaan van de biodiversiteit en zou het sommige ecosystemen aan kunnen tasten.

Tenslotte nog dit. Hoewel dit stuk over ecologie en biologie gaat, blijven we natuurlijk wel een klimaatblog. En dus moet hier toch nog even benadrukt worden dat CO2-fertilisatie niet iets is dat op zichzelf staat. Het gaat hoe dan ook samen met de verandering van het klimaat. Op dit moment lijkt klimaatverandering nog relatief weinig invloed te hebben, vergeleken met de belangrijkste oorzaken van de vergroening. Verdere opwarming zou dit kunnen veranderen. De toekomstige klimaatverandering hoort zeker ook thuis in het lijstje onzekere factoren die van belang zijn voor het al dan niet doorzetten van de vergroening in de toekomst.

Dank aan Sara Vicca van de Universiteit Antwerpen voor haar hulp bij het schrijven van dit stuk.
Dit artikel verscheen eerder op Klimaatverandering.

  1. 1

    Het interessante hier is dat de klimaatontkenners vaak roepen dat toename van CO2 goed is, want (en dan komen de argumenten uit het stukje). Zelden vermelden ze de negatieve effecten, maar er zit ook iets geks in.

    Want de conclusie is vaak dat de natuur het zelf oplost door groener te worden. Maar dan zou je dus verwachten dat de co2-ppm niet zou stijgen, of slechts licht. Dat gebeurt wel, dus is de conclusie dat vergroening het niet aankan.

    You can’t have it both ways. Sterker nog, dit scenario suggereert dat het allemaal nog erger kan worden als dit mechanisme verstoort wordt.

  2. 2

    @: “Nergens, of in elk geval vrijwel nergens ter wereld gaat de fotosynthese sneller dan op het akkerland” en “kan dit ten koste gaan van de biodiversiteit en zou het sommige ecosystemen aan kunnen tasten”
    – Je krijgt de indruk hoe meer natuur in akkerbouw overgaat, hoe beter. Dat steeds landbouwgrond verloren gaat door erosie, blijft onbelicht. Dus nog meer bossen omzetten in sojagronden, of snelgroeiende bamboe?

  3. 4

    @Roland
    Op het akkerland gaat de fotosynthese sneller dan in de natuur oa doordat de boer ervoor zorgt dat zijn planten goed groeien en het hun niet ontbreekt aan water of meststoffen. Door CO2 fertilisatie groeien de gewassen nog eens extra snel. Dat betekent nog niet dat we natuur moeten omzetten in akkerland om de CO2 omlaag te brengen. De landbouwgewassen worden geoogst, worden geconsumeerd en ook het afval wordt meestal niet aan de bodem teruggegeven. De CO2 uit de gewassen verdwijnt al snel weer in de atmosfeer. In de natuur wordt de CO2 van de planten veel meer opgeslagen door vervening.

  4. 5

    @4: ” In de natuur wordt de CO2 van de planten veel meer opgeslagen door vervening”
    – Vervening is eerder uitzondering dan regel en regel is de kringloop ook van CO2.
    @4: ” Door CO2 fertilisatie groeien de gewassen extra snel.”
    – en put de grond ook snel uit met braakligging als gevolg.
    @0: “Als bepaalde planten er meer van profiteren dan andere, kan dit ten koste gaan van de biodiversiteit”
    – Akkerbouw is juist bedoeld om bepaalde planten alle ruimte te geven.

  5. 6

    @2

    Je krijgt de indruk hoe meer natuur in akkerbouw overgaat, hoe beter.

    Ik heb heel erg mijn best gedaan om die indruk in het stuk te vermijden. Meer akkerbouw betekent meer fotosynthese, maar ook meer CO2-emissies uit de bodem. Het eerste zal waarschijnlijk zelden opwegen tegen het tweede.

    @5

    “Als bepaalde planten er meer van profiteren dan andere, kan dit ten koste gaan van de biodiversiteit”
    – Akkerbouw is juist bedoeld om bepaalde planten alle ruimte te geven.

    Daarom staat die zin ook in een alinea die over natuur gaat en niet over akkerbouw.

    @3

    Ik moet je het antwoord op je vragen schuldig blijven. Die eerste afbeelding was alleen bedoeld als eerste illustratie. Ik zie wel dat het onderschrift met bronvermelding is weggevallen. De afbeelding komt van Matthias Forkel.

  6. 7

    @1:

    Maar dan zou je dus verwachten dat de co2-ppm niet zou stijgen, of slechts licht. Dat gebeurt wel, dus is de conclusie dat vergroening het niet aankan.

    Waarom zou je precies verwachten dat de CO2-ppm NIET zou stijgen? Dan ga je ervan uit dat “de natuur” het tempo van de mensheid om CO2 uit te stoten kan bijhouden.
    Het is natuurlijk ook mogelijk dat de natuur op gang moet komen en de eerste eeuwen achter de ontwikkelingen zal aanlopen.
    Hans schrijft:

    Het is onwaarschijnlijk dat alle plantensoorten (op kortere of langere termijn) even sterk reageren op de oorzaken van de vergroening. Als bepaalde planten er meer van profiteren dan andere

    Het kan wel enige tijd duren voordat zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld.
    De conclusie dat “de vergroening het niet aankan” lijkt me dan ook voorbarig.

  7. 8

    Het eerste zal waarschijnlijk zelden opwegen tegen het tweede.

    “Waarschijnlijk” vind ik een gekke verwoording. In bijvoorbeeld een bos kun je de opgeslagen koolstof gewoon met je eigen ogen zien. Een steeds dikker wordende laag zwarte meuk bovenop de oorspronkelijke bodem. Daar bovenop een laag afbrekende en nooit helemaal afbrekende bladeren en andere dode dingen. Daarbovenop een kudde houtwezens. Allemaal bom-vol koolstof, gemiddeld het equivalent van ruim 100 kilo CO2 per vierkante meter. Mensen zouden eens wat meer uit hun doppenmoeten kijken; de in de natuur opgeslagen koolstof kun je gewoon zien. Het is niet een magisch iets in de bodem. Je hebt geen rekensommetje nodig om dat te begrijpen en op waarde te kunnen schatten. Wat boerenverstand is genoeg.

    Als ik een akker of weiland zie, zie ik een CO2-schuld van ruim 100 kilo per vierkante meter. Een schuld die nooit meer wordt ingelopen zo lang die akker bestaat. Die schuld ontbreekt effectief in onze CO2-balans.

  8. 9

    @7

    Het kan wel enige tijd duren voordat zich een nieuw evenwicht heeft ingesteld.

    Inderdaad. Dat kan eeuwen duren, of misschien zelfs wel millennia. Voor de natuur maakt dat niet uit. Die heeft alle tijd. De vraag is of het wel zo fijn uitpakt voor de mensheid.

  9. 10

    Voor de natuur bestaat er geen goed of slecht. Wat goed of slecht is voor de natuur kunnen we alleen naar menselijke maatstaven beoordelen.

    Mee eens.
    De mens hecht waarde aan zaken als biodiversiteit.

    Als bepaalde planten er meer van profiteren dan andere, kan dit ten koste gaan van de biodiversiteit en zou het sommige ecosystemen aan kunnen tasten.

    Je formuleert het goed door “kan” en “zou”. Het is niet zeker dat dit gaat gebeuren. Er is natuurlijk altijd evolutie.
    In het verleden was de CO2-concentratie veel hoger dan tegenwoordig. Zijn er aanwijzingen dat er toen minder biodiversiteit was?

  10. 12

    @10

    In het verleden was de CO2-concentratie veel hoger dan tegenwoordig. Zijn er aanwijzingen dat er toen minder biodiversiteit was?

    Het lijkt me onmogelijk om iets zinnigs te zeggen over de biodiversiteit van zo lang geleden. Overigens is het ook een onzinnige vraag. Natuurlijk kan er net zoveel biodiversiteit zijn bij een hogere CO2-concentratie. De natuur past zich er wel aan aan. Dat kan alleen wel even duren. Zie #9.

  11. 13

    @11 Het broeikaseffect met al zijn feedback-effecten is inderdaad bijzonder complex, maar specifiek voor in/door de natuur op land opgeslagen CO2 kun je prima op je boerenverstand en je ogen vertrouwen. De delta tussen een bos en een akker is eenvoudig te begrijpen; dat is voor het overgrote deel gewoon wat je ziet. En die delta is gemiddeld ruim 100 kilo “opgeslagen” CO2 per vierkante meter. Ja en de C-opslag-machine is dus gewoon foetsie. Weg. Gone.

    En let wel: de helft van alle natuur op land is inmiddels omgezet in landbouwgrond. De helft van de CO2-in-O2-omzet-machine op land is dus omgezet in een CO2-in-CO2-omzet machine via jouw en mijn buik. Al stoppen we met alle fossiele brandstoffen, no way dat dit ooit nog ook maar een klein beetje goed gaat komen.

    77% daarvan is overigens ten behoeve van de vleesproductie. Biefstukje, iemand?

  12. 15

    @14: [ De Sahel vergroent juist: ]
    Dat idee had ik dus ook, ik herinner me ook een verhaal van een man die overal sleuven groef om het regenwater op te vangen.
    Het artikel uit maart 2018 spreekt echter nergens over vergroening, dus ik heb het vermoeden dat netto er misschien niet veel van de vergroening overblijft? Van wetenschappers verwacht ik toch wel dat ze de (gunstige) uitzondering op een 90 jarige tijdvak vermelden.

  13. 16

    @15

    De allereerste alinea van het artikel waar je in #3 zelf naar verwijst beantwoordt je vraag:

    Doorgaans wordt een gebied een woestijn genoemd wanneer er op jaarbasis minder dan 100 millimeter regen valt. En als we die definitie loslaten op de Sahara kunnen we maar één conclusie trekken: de beroemde woestijn in Afrika is groeiende.

    De groei waar ze het over hebben is gebaseerd op neerslagcijfers en dus niet op cijfers over vegetatie.

    Zowel CO2-fertilisatie als menselijk ingrijpen zouden ervoor kunnen zorgen dat de vegetatie toch toeneemt, ondanks de afgenomen neerslag. Al heeft dat vanzelfsprekend wel zijn grenzen.

  14. 18

    @16: Zo simpel is het natuurlijk niet, neerslag is niet onafhankelijk van vegetatie, ze werken op elkaar in. Het kan best dat de zuidwaartse groei van de Sahel versterkt is door de ontbossing in de periode van de jaren 60 en 70. En het zou zomaar kunnen dat toenemende vegetatie weer gaat zorgen voor meer neerslag.

    En waarempel, dat lijkt inderdaad zo te zijn:
    https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2018/06/13/afrikaanse-klimaatvluchtelingen-zullen-massaal-komen-maar-klopt/

    Als je de periode vanaf 1926 bekijkt valt de groei sinds 2000 waarschijnlijk in het niet in de schommelingen en gemiddelde afname in de lange periode daarvoor.

    Op Wikipedia ligt de nadruk wel op klimatologische oorzaken, maar de vergroening van de Sahel zelf staat niet ter discussie:
    https://nl.wikipedia.org/wiki/Saheldroogtes

  15. 19

    @18

    Klopt, alles hangt met alles samen. CO2-fertilisatie kan ook een rol spelen: als planten hun huidmondjes minder ver open hoeven te zetten verliezen ze minder water door verdamping. Ze kunnen dan dus overleven in drogere omstandigheden.

    Aan de andere kant: minder verdamping betekent ook minder koeling. Het zou hierdoor dus nog wat warmer kunnen worden. Wat ook weer zijn effecten kan hebben.