De natuur op aarde groeit als kool

Het aspect van de mondiale koolstofkringloop dat we het beste kennen, is hoeveel koolstofdioxide oftewel CO₂ er in de lucht zit. Eén koolstofatoom verbonden met twee zuurstofatomen. Die CO₂-moleculen in de lucht zijn namelijk nauwkeurig en snel meetbaar. Ook weten we wel ongeveer hoeveel CO₂ we produceren door het verbranden van kolen, olie en gas. Maar in de schattingen voor alle andere sinks (‘afvoerputten’) en sources (‘bronnen’) zitten grote onzekerheidsmarges.

De bodem neemt in sommige regio’s koolstof op, in andere stoot die koolstof uit. De oceaan neemt CO₂ op, maar het is onduidelijk hoeveel. De onzekerheid over hoeveel koolstof alle planten en bomen op aarde netto opnemen, is minstens zo groot. En al die onzekerheden nemen alleen maar toe als je naar de toekomst kijkt. Toch is het van groot belang om het toekomstige gedrag van zulke sinks en sources te weten, aangezien die bepalen hoeveel CO₂ er vrij blijft rondzweven in de atmosfeer. En dat bepaalt hoeveel de aarde opwarmt.

Indicator

Een groep van Amerikaanse en Europese onderzoekers heeft nu voor het eerst een mondiale indicator gevonden voor hoeveel CO₂ planten in het verleden hebben opgenomen uit de lucht. Eerdere berekeningen waren noodgedwongen gebaseerd op metingen van de in- en uitstroom van CO₂ op kleine stukjes land over een reeks van jaren. Dat gaf maar een zeer schetsmatig beeld van hoe de hele aardse biosfeer zich gedraagt.

De indicatorstof is COS (carbonyl sulfide, dat lijkt op CO₂, maar één zuurstofatoom is vervangen door één zwavelatoom). Dit molecuul ontstaat in minuscule hoeveelheden bij natuurlijke processen aan de oppervlakte van de oceaan. COS komt terecht in de atmosfeer, en omdat het chemisch gezien lijkt op CO2, wordt het ook door planten opgenomen wanneer in hun bladeren fotosynthese plaatsvindt.

Echter, COS wordt in het blad vernietigd. Planten zijn dus een ‘lek’ in de productie van COS, waardoor de concentratie COS in de lucht een indicator vormt voor hoeveel fotosynthese er in totaal op aarde voorkomt. In feite is het mechanisme flink ingewikkelder dan hierboven geschetst, want ook sommige industriële processen produceren COS. En dus komen er gecompliceerde computermodellen aan te pas om een relatie af te leiden tussen de COS-concentratie in de lucht en de hoeveelheid fotosynthese.

Opzienbarend

In Nature rapporteren J. Elliot Campbell en zijn collega’s nu hun modelberekeningen op basis van de concentratie COS in luchtbelletjes in ijskernen op Antarctica, en op basis van satellietmetingen van de atmosfeer. De ijskernmetingen gaan tot vijftigduizend jaar terug (elk jaar komt er op Antarctica een dun laagje sneeuw bij, dus hoe dieper je boort, hoe ouder het ijs), de satellietmetingen tot enige decennia.

De conclusie van deze wetenschappers is nogal opzienbarend: de totale jaarlijkse CO₂-opname van planten en bomen is in de twintigste eeuw met ongeveer dertig procent gestegen. Dus ondanks de massale kap van tropisch regenwoud en overige ontbossing, is de productiviteit van de aardse biosfeer als geheel met bijna een derde toegenomen. Dit komt waarschijnlijk doordat de hogere concentratie CO₂ in de lucht de groei van planten bevordert. Hetzelfde geldt voor de hogere temperatuur en extra bemesting doordat bij industriële activiteiten en veeteelt ook meer stikstofoxiden worden uitgestoten.

Toch komt dit resultaat niet als een totale verrassing. Het is al enkele jaren duidelijk dat klimaatmodellen de hoeveelheid koolstof die de biosfeer vastlegt flink onderschatten. En in 2016 lieten satellietmetingen zien dat de wereld flink aan het vergroenen is, afgemeten aan het aantal vierkante meters aardoppervlak dat door groene bladeren bedekt wordt (zie bronnenlijst).

Minder urgent?

Nauwkeuriger kennis van de koolstof-kringloop op aarde is van groot belang voor prognoses over het klimaat in de komende eeuw. Voorspellingen voor de temperatuurstijging zijn mede gebaseerd op een aanname over de toekomstige CO₂-concentratie in de lucht. Als de groei van de totale hoeveelheid fotosynthese in de eenentwintigste eeuw doorzet, zullen planten veel meer CO₂ uit de lucht halen en vastleggen in de vorm van biomassa dan tot nu toe gedacht. Dit zou de gevolgen van onze fossiele CO₂-uitstoot dempen en het klimaatprobleem minder urgent maken.

Of die groei zal doorzetten is onzeker. Het is ook mogelijk dat het groeipotentieel van de biosfeer binnenkort verzadigd raakt doordat CO₂ boven de huidige concentratie geen beperkende factor meer is voor plantengroei. Niettemin is het beeld van een vergroenende en gestaag in bio-productiviteit groeiende aarde nu niet bepaald geschikt om de urgentie van het klimaatprobleem over te brengen. Dat is ook te zien aan de kop boven een begeleidend persbericht van het Carnegie Institute of Science: ‘Planten hebben geholpen om de klimaatverandering tegen te gaan, maar nu is het aan ons.’ Dat laatste, hoewel waar, staat helemaal los van dit onderzoek, maar klimaatwetenschappers zijn als de dood dat klimaatontkenners ermee aan de haal gaan.