Poolplanten zijn extra broeikasbron

Klimaat De permafrost ontdooit. Wortels van planten in het poolgebied stimuleren processen die voor extra broeikasgassen zorgen.

Verspreid over het hele Noordpoolgebied maten de onderzoekers de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem.
Verspreid over het hele Noordpoolgebied maten de onderzoekers de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem. Foto Jonathan Ramsay

Plantenwortels scheiden allerlei stoffen uit die gunstig zijn voor de bacteriën en schimmels in de bodem. Daardoor produceren deze micro-organismen extra broeikasgassen. Een internationaal team van onderzoekers heeft dit effect in kaart gebracht voor het hele noordpoolgebied. Alleen daar al zorgt het deze eeuw voor een uitstoot van 40 gigaton koolstof. Als er door het warmere klimaat meer planten in het noordpoolgebied gaan groeien, kan dit effect nog groter worden. De onderzoekers publiceerden hun resultaten maandag in Nature Geoscience.

Het onderzochte fenomeen heet het priming effect. In deze context betekent het dat de stoffen uit plantenwortels het bodemleven een impuls geven. „Dat primingeffect is een post die we eerder nooit hebben meegerekend in koolstofbudgetten”, vertelt Frida Keuper, hoofdauteur van de Nature-studie. Deze Nederlandse bioloog werkt bij het Franse instituut Inrae. „Nu blijkt er in ons ‘huishoudboekje’ dus een grote post te zijn die ons budget nog kleiner maakt. Helemaal als je bedenkt dat wij dit effect alleen voor het noordpoolgebied hebben berekend.”

Via wortels naar de bodem

Een van de grote vragen in klimaatonderzoek is wat er gaat gebeuren nu de permafrost – de jaarrond bevroren bodem van de noordelijke bossen en toendra’s – aan het ontdooien is. In die permafrost liggen grote hoeveelheden organisch materiaal opgeslagen, vooral dode plantenresten. Naar schatting gaat het om zo’n 5.000 gigaton koolstof: zo’n honderd keer de huidige jaarlijkse wereldwijde uitstoot door de mens. Nu het poolgebied opwarmt, en wel twee keer zo snel als andere gebieden op aarde, gaat dat materiaal rotten. Bacteriën en schimmels zetten het om in koolstofdioxide en methaan, twee belangrijke broeikasgassen. Eerdere schattingen lieten zien dat die microbiële afbraak komende eeuw zo’n 57 gigaton koolstofuitstoot veroorzaakt. De 40 ton van het primingeffect, tot het jaar 2100, komt daar nog eens bovenop. Samen is dat bijna de helft van de 200 gigaton koolstofuitstoot die we ons deze eeuw nog kunnen veroorloven, willen we de temperatuurstijging onder de 1,5 graad houden – de doelstelling van het klimaatverdrag van Parijs.

Het primingeffect is een typisch voorbeeld van een ecologische interactie. Planten halen koolstofdioxide uit de lucht en gebruiken die voor hun eigen groei. Maar een deel van die koolstof ‘lekt’ via hun wortels naar de bodem, in de vorm van suikers en aminozuren. Voor micro-organismen is dat relatief makkelijk verteerbaar voedsel. Door die extra energie kunnen ze de organische resten in de bodem efficiënter afbreken, waar de planten weer van profiteren. Maar de keerzijde is de extra uitstoot van broeikasgassen.

Lees over de toekomst van het poolgebied: Het ijzingwekkende lot van permafrost

Twintig instituten deden aan de studie mee, in onder meer Frankrijk, Zweden, Nederland, Rusland, de VS en Pakistan. Het is het eerste onderzoek naar het primingeffect voor een heel geografisch gebied, aldus Keuper. „Dat effect is al sinds de jaren 50 bekend, maar we konden het eerder nog niet vertalen naar een grote ruimtelijke schaal.”

Verspreid over het hele noordpoolgebied maten de onderzoekers de hoeveelheid organisch materiaal in de bodem en de activiteit van micro-organismen. Ze analyseerden ook tientallen bestaande studies naar het primingeffect en knoopten daarmee bestaande databases aan elkaar. „Er is wereldwijd al veel onderzoek gedaan, maar dat kun je niet zomaar met elkaar vergelijken”, zegt Keuper. „Iedereen werkt op een andere manier. Voor het eerst hebben we nu een model gemaakt waarin je die gegevens wél allemaal kunt meenemen. En waarin je ook een cijfer kunt hangen aan de onzekerheden.” Dat laatste is de specialiteit van medeauteur James Weedon van de Vrije Universiteit in Amsterdam.

Het team wil ook elders onderzoek gaan doen naar dit effect

De komende jaren wil het team, samen met collega’s uit nog meer landen, het primingeffect ook elders op aarde onderzoeken. „Wat mij het meest verraste, is dat één zo’n klein ecologisch procesje, dat we al een halve eeuw kennen, al zo’n effect heeft”, besluit Keuper. „Dan denk ik: hoeveel effecten zijn er nog meer waar we geen rekening mee houden?”