Planten houden misschien niet zo lang vast aan koolstof als we dachten

De planten van de aarde houden koolstof niet zo lang vast als we dachten.

Een nieuwe analyse van pulsen van radioactief koolstof-14 uit bomtests uit de 20ste eeuw onthult dat planten meer koolstof opslaan in kortlevende weefsels zoals bladeren dan eerder geschat, zo melden wetenschappers in het nummer van 21 juni van Science. Dat betekent dat deze koolstof waarschijnlijk kwetsbaarder is voor heruitstoot naar de atmosfeer - mogelijk veranderend schattingen van hoeveel door de mens veroorzaakte koolstof het biosfeer kan vasthouden, zegt het team.

In juli 1945 detoneerde de Verenigde Staten de eerste plutoniumbom. Die "Trinity" test luidde decennia van nucleaire wapentests in, vooral in de jaren 1950 en begin jaren 1960. Elke detonatie stuurde een grote piek van radioactief koolstof-14, een variant van koolstof, de atmosfeer van de aarde in. De bom-radioactieve koolstof maakte vervolgens deel uit van de koolstofcyclus van de aarde, zich een weg banend door de oceanen en biosfeer van de aarde.

Dat feit werd een wetenschappelijke zilveren voering voor de bomtests: De uitbarstingen van radioactieve koolstof die door het systeem van de aarde circuleerden, realiseerden wetenschappers zich, leken veel op pulsen van radioactieve medische tracers die door een menselijk lichaam reizen. Ze boden een unieke kans voor wetenschappers om de koolstof te volgen, analyseren waar en hoe lang het werd opgeslagen en vrijgegeven over de hele wereld.

Die informatie is nu van cruciaal belang. Naarmate het klimaat opwarmt door de accumulatie van kooldioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer, is er een dringende behoefte om te begrijpen hoe lang de biosfeer van de aarde - inclusief planten en bodem - wat van die koolstof kan vastleggen, zegt Heather Graven, een atmosferisch wetenschapper aan het Imperial College London.

Huidige computermodellen van het klimaat schatten dat de vegetatie en bodems van de aarde ongeveer 30 procent van de door de mens veroorzaakte kooldioxide-uitstoot opnemen. Graven en haar collega's waren hier nieuwsgierig naar. "We waren geïnteresseerd in het bekijken van de modellen van de biosfeer en hoe goed ze de radiokoolstof uit de bomtests vertegenwoordigden," zegt ze.

In de nieuwe studie richtten Graven en haar collega's zich op een kort tijdsbestek, van 1963 tot 1967, waarin er geen bomtests waren. Dat betekende geen nieuwe pulsen om de gegevens in de war te brengen - alleen radiokoolstofpulsen die al door het systeem bewogen. Het team richtte zich ook alleen op het plantengroei-deel van de koolstofopslag.

Het team begon met het opnieuw beoordelen van hoeveel koolstof-14 werd geschat om de bovenste atmosfeer binnen te komen van de bomtests, en hoeveel ervan tijdens die tijd naar de lagere atmosfeer en oceanen werd verplaatst. Om dit te doen, werkten de onderzoekers eerdere schattingen bij met koolstof-14-gegevens verzameld door vliegtuigen, stratosferische ballonnen en oceaantboeien. Van daaruit berekenden ze hoeveel koolstof-14 naar de biosfeer moest zijn gegaan. Het team vergeleek vervolgens op satelliet gebaseerde observaties van koolstofopslag in levende vegetatie met computersimulaties van waar de koolstof zich in de planten ophoopte.

De resultaten waren verbazingwekkend, zegt Graven. De meeste huidige computersimulaties van vegetatie en klimaat onderschatten hoe snel planten groeien, ontdekten ze. Huidige modellen suggereren dat planten tussen de 43 biljoen en 76 biljoen kilogram koolstof per jaar binnenhalen; de nieuwe studie verhoogt dat tot minstens 80 biljoen - mogelijk twee keer zoveel.

Dat klinkt als goed nieuws, als het gaat om hoop om overtollige koolstof van menselijke activiteiten in de biosfeer op te slaan. Maar, vond het team, er is een keerzijde. Ook bleek uit de bom-radioactieve koolstoftracking dat meer koolstof wordt opgeslagen in kortlevende biomassa zoals bladeren en dunne, fijne wortels dan eerder gedacht. Die weefsels zijn veel gevoeliger voor afbraak die koolstof terug naar de atmosfeer vrijgeeft dan langer levende weefsels zoals stengels en grotere wortels.

"De koolstof die [in planten] gaat, zal niet zo lang aanwezig zijn als we dachten," zegt Graven. En dat, zegt ze, benadrukt opnieuw hoe belangrijk het is om de uitstoot van fossiele brandstoffen te beperken. "Er is een limiet aan hoeveel we in vegetatie kunnen opslaan."

Wat deze bevindingen betekenen voor toekomstige projecties van het klimaat en hoe het beste de rol van vegetatie in deze modellen kan worden opgenomen, is nog niet duidelijk, zegt Lisa Welp, een biogeochemicus aan de Purdue University in West Lafayette, Indiana, die niet bij de studie betrokken was. Maar, zegt ze, ze ondermijnen het vertrouwen in hoe goed klimaatmodellen die rol zullen kunnen simuleren.