ENGINEERINGNET.Be - Tuinbouwers weten al lang dat hun planten sneller groeien door extra CO2 in een serre te pompen.
Toch heerst er onder wetenschappers een groot debat of de verhoogde CO2-concentratie in de atmosfeer (door de verbranding van fossiele brandstoffen) de plantengroei op aarde op eenzelfde manier stimuleert.
Veel wetenschappers hopen zelfs dat dit ‘CO2-bemestingseffect’ de productiviteit van voedingsgewassen en bossen zal verhogen. Dat is ook wat wordt gesuggereerd door recent onderzoek: een steeds groenere aarde over de laatste decennia, als gevolg van de toegenomen concentraties koolstofdioxide.
Maar toch staan heel wat wetenschappers op de rem: de vergroening is zeker geen algemeen fenomeen, en heel wat vragen blijven onbeantwoord.
In een nieuw artikel, deze week gepubliceerd in Science, zetten Sara Vicca (Global Change Ecology Excellence Centre, Onderzoeksgroep Plantenecologie) en haar collega’s van het Imperial College en twee andere instituten een nieuwe stap in het beantwoorden van deze vraag.
Het onderzoeksteam bundelt de data van 83 verschillende studies, verspreid over 3 continenten en 14 landen, die het effect bekeken van een stijging van de CO2-concentratie tot 650 ppm (deeltjes CO2 per miljoen deeltjes, sinds vorig jaar zitten we net boven 400 ppm) op plantengroei.
In hun compilatie wordt duidelijk dat alle planten beter groeien bij CO2-bemesting, zolang er genoeg stikstof (N) beschikbaar is. Maar ze tonen tevens aan dat sommige planten ook sneller kunnen groeien bij lage stikstofgehaltes. Dan hebben ze echter de hulp nodig van een minuscule partner.
Die minuscule partners zijn de mycorrhiza-schimmels. Deze schimmels leveren nutriënten en water aan de planten, en krijgen suikers en energie in de plaats: een duidelijke symbiose.
Deze schimmels kunnen efficiënter nutriënten opnemen dan plantenwortels, omdat ze een veel groter volume bodem bestrijken en stoffen produceren die de nutriënten beschikbaar stellen.
Niet alle mycorrhizae zijn echter hetzelfde. Arbusculaire mycorrhiza-schimmels zijn gespecialiseerd in de opname van fosfor (P), maar kunnen slechts beperkt helpen bij de opname van N. Ectomycorrhiza-schimmels daarentegen zijn net sterk in stikstofopname, en niet in het verzamelen van P.
De meeste kruidachtige planten leven in directe associatie met arbusculaire mycorrhiza-schimmels, terwijl de meerderheid van de naaldbomen samenwerkt met ecto-mycorrhiza-schimmels.
De bladverliezende bomen vertonen meer variatie: sommige soorten zoals esdoorn en kerselaar zijn geassocieerd met arbusculaire schimmels, terwijl anderen zoals beuk en eik samenleven met ectomycorrhiza.
In de meeste gematigde en noordelijke ecosystemen is stikstof een belangrijk limiterend element voor plantengroei. Indien onvoldoende N ter beschikking is, kunnen planten ook niet profiteren van een verhoogde CO2-concentratie.
Sara Vicca: ”Toch zien we dat ook in sommige ecosystemen met een lage stikstofbeschikbaarheid, planten profijt halen uit een hogere CO2-concentratie. Wetenschappers vragen zich al jaren af hoe dit kan.
Onze studie toont aan dat het CO2-bemestingseffect bij lage stikstofgehaltes vooral speelt bij planten met ectomycorrhiza-schimmels: zij vertonen een 30% hogere groei. Planten geassocieerd met arbusculaire mycorrhiza reageren in die omstandigheden niet op hoger CO2.”
Bij hoge stikstofconcentraties reageerden wel alle planten op de CO2-bemesting. Planten hebben dus stikstof nodig om het bemestingseffect te laten spelen. Ofwel kunnen ze dit zelf opnemen uit de bodem, maar dan moet er veel vrij stikstof beschikbaar zijn. Ofwel hebben ze de schimmels nodig om hen een duwtje in de rug te geven.
De land-ecosystemen nemen op dit ogenblik zowat 30% van de menselijke CO2-emissies op. Zonder deze opname zou de klimaatverandering nog sneller om zich heen grijpen. De toekomst van deze terrestrische koolstofopslag hang echter sterk af van de mate waarin planten worden beïnvloed door verschillende globale veranderingen.
Denken we bijvoorbeeld aan CO2-bemesting en verhoogde stikstofbeschikbaarheid (dat meekomt met de regen, ook een gevolg van de verbranding van fossiele brandstoffen), maar ook aan stijgende temperaturen en een toename van extreme omstandigheden zoals droogtes en overstromingen.
Als we in staat zijn om correct in te schatten hoe de ecosystemen zullen reageren op al deze veranderingen, kunnen we ook beter bepalen in welke mate onze ecosystemen klimaatverandering binnen de perken zullen houden, en waar het omslagpunt ligt waarbij ecosystemen zo aangetast worden dat ze klimaatverandering niet vertragen maar versterken en ‘gevaarlijke’ klimaatverandering onafwendbaar wordt.
De schimmels zijn hierin een essentiële speler. Gelukkig weten we best goed welke schimmels in welk ecosysteem voorkomen, en kunnen we onze voorspellingsmodellen dus ook relatief makkelijk aanpassen aan deze nieuwe bevindingen. < (bron: UAntwerpen)
