Door de opwarming van de aarde verandert de ‘ademhaling’ van planten. En dat zorgt weer voor extra opwarming.

Het Noordpoolgebied is één van de snelst opwarmende gebieden op aarde. Dat de temperaturen hier zo snel stijgen, heeft alles te maken met onze uitstoot van broeikasgassen. Maar dat is niet het hele verhaal, zo stellen onderzoekers nu in het blad Nature Communications. Maar liefst 10 procent van de opwarming van het Arctisch gebied zou namelijk te herleiden zijn naar veranderingen in de ‘ademhaling’ van planten. Een verandering die overigens ook weer wel wordt ingegeven doordat de concentratie broeikasgassen in de atmosfeer door ons toedoen flink is toegenomen.

Opwarming door planten
Planten doen aan fotosynthese. Hiertoe nemen ze CO2 op, dat ze vervolgens – met behulp van lichtenergie – omzetten in voedingsstoffen, zoals glucose. De opname van CO2 vindt plaats via poriën in de bladeren van de plant, die ook wel stomata worden genoemd. Wanneer de plant deze poriën opent voor opname van CO2, ontsnapt er ook altijd wat vocht uit de bladeren.


Doordat de CO2-concentratie in de atmosfeer stijgt, hoeven planten hun poriën niet meer zo heel ver te openen om voldoende CO2 binnen te krijgen. Maar wanneer de poriën niet zo ver opengaan, ontsnapt er ook niet zo heel veel vocht. En daar zit ‘m de kneep. Want doordat planten minder vocht uitstoten, kan de landtemperatuur – die door toedoen van klimaatverandering toch al oploopt – nog verder toenemen.

Hoe werkt dat dan precies?
Volgens onderzoeker Jin-Soo Kim kun je het een beetje vergelijken met uchimizu: een Japanse traditie waarbij men water op de straat sprenkelt om zo lokaal voor wat verkoeling te zorgen. “In de zomer kunnen we het koeler maken door water op de straat te gieten,” zo legt Kim, verbonden aan de universiteit van Zürich, aan Scientias.nl uit. “Wanneer het vloeibare water transformeert tot waterdamp, neemt het namelijk warmte op. Op een vergelijkbare manier wordt vloeibaar water – wanneer planten hun stomata openen – omgezet in waterdamp, dat warmte opneemt en de omgeving verkoelt.”

Simulaties
Dat deze kleine verandering in de ademhaling van planten een effect heeft op de landtemperaturen, wordt al langer vermoed. Maar Kim en collega’s kunnen het bestaan van dat effect in hun studie ook echt hard maken. Simulaties wijzen uit dat een stijging van de CO2-concentratie leidt tot kleinere stomata, wat lokaal weer leidt tot hogere landtemperaturen. Door atmosferische circulatie – de grootschalige verplaatsing van lucht (en warmte) in de atmosfeer – zijn die hoge landtemperaturen vervolgens ook van invloed op de temperaturen in het Arctisch gebied. “Dit fenomeen (het sluiten van de stomata, red.) speelt wereldwijd,” benadrukt Kim. “Maar op hogere breedte gelegen gebieden zijn er vanwege een gebrek aan energie (zoals zonlicht) het meest gevoelig voor. Want de bijdrage die planten hier leveren aan de opwarming is daardoor relatief gezien wat groter dan in andere gebieden.”


Flink effect
De studie van Kim en collega’s wijst uit dat maar liefst 10% van de opwarming van het Arctisch gebied te herleiden is naar de enigszins dichtgeknepen stomata. En dat is flink. “Dat verraste ons ook,” zo stelt Kim.

Modellen
Op dit moment wordt het effect dat planten door een stijging van de CO2-concentratie op de landtemperatuur hebben, niet meegenomen in klimaatmodellen. “Dat betekent dat de opwarming van het Arctisch gebied wel eens veel sneller kan gaan dan nu voorspeld wordt,” benadrukt onderzoeker Jong-Seong Kug.

Het maakt het onderzoek van Kim en collega’s heel belangrijk. Want wat er nu of in de toekomst in het Arctisch gebied gebeurt, heeft ook invloed op de rest van de wereld. Zo hebben onderzoekers al verschillende zogenoemde feedbackprocessen geïdentificeerd. Dit zijn processen die op gang worden gebracht door opwarming en de opwarming vervolgens versnellen. Een mooi voorbeeld daarvan is het permafrost dat op hogere breedtes te vinden is. Wanneer het Arctisch gebied opwarmt, zal dat permafrost – een bron van het zeer potente broeikasgas methaan – smelten. Hierdoor komen nog meer broeikasgassen vrij en zal de temperatuur wereldwijd nog verder stijgen. “Een beter begrip van het Arctische klimaatsysteem is belangrijk, om de onzekerheid die er nu is omtrent de toekomst ervan, weg te kunnen nemen,” benadrukt Kim.