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

ACHTERGROND - door Hans Custers

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.

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 19^e eeuw ongeveer tegen elkaar op. Tot in de 2^e helft van de vorige eeuw hadden emissies de overhand, daarna de vergroening. Met wel een aanzienlijke onzekerheidsmarge.

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.