Klimaatverandering beperken: bomen planten in het Noordpoolgebied verergert opwarming van de aarde

Bosherstel en het aanplanten van bomen is een beproefde strategie voor het tegengaan van klimaatverandering. Het gebruik van deze aanpak in het Arctische gebied verergert echter de opwarming en werkt contraproductief voor klimaatverandering. Dit komt doordat de boomdekking de albedo (of reflectie van zonlicht) vermindert en de duisternis aan het oppervlak vergroot, wat resulteert in netto opwarming (omdat bomen meer warmte van de zon absorberen dan sneeuw). Bovendien verstoren boomplantactiviteiten ook de koolstofvoorraad in de Arctische bodem, die meer koolstof opslaat dan alle planten op aarde. Daarom hoeft een aanpak voor klimaatverandering niet per se gericht te zijn op koolstof. Klimaatverandering gaat over de energiebalans van de aarde (netto van de zonne-energie die in de atmosfeer blijft en de zonne-energie die de atmosfeer verlaat). De hoeveelheid broeikasgassen bepaalt hoeveel warmte er in de atmosfeer van de aarde wordt vastgehouden. In Arctische gebieden, op hoge breedtegraden, is het albedo-effect (d.w.z. de reflectie van zonlicht terug de ruimte in zonder te worden omgezet in warmte) belangrijker (dan het broeikaseffect als gevolg van de opslag van koolstof in de atmosfeer) voor de totale energiebalans. Het overkoepelende doel om klimaatverandering te vertragen vereist daarom een ​​holistische aanpak.

Planten en dieren stoten continu koolstofdioxide (CO₂) uit _in de atmosfeer door middel van ademhaling. Ook sommige natuurlijke gebeurtenissen, zoals bosbranden en vulkaanuitbarstingen, brengen CO₂ _in de atmosfeer. Het evenwicht in de atmosferische CO₂- _concentratie wordt in stand gehouden door de regelmatige koolstofvastlegging door groene planten in aanwezigheid van zonlicht via fotosynthese. Echter, menselijke activiteiten sinds de 18e ^eeuw , met name de winning en verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardolie en aardgas, hebben de concentratie van atmosferische CO₂ _verhoogd.

Interessant genoeg is bekend dat een toename van de CO₂-concentratie _in de atmosfeer een koolstofbemestingseffect teweegbrengt (dat wil zeggen dat groene planten meer fotosynthetiseren als reactie op een hogere CO₂-concentratie _in de atmosfeer). Een groot deel van de huidige koolstofopname door de aarde wordt toegeschreven aan deze toegenomen wereldwijde fotosynthese als reactie op de stijgende CO₂- _concentratie . Tussen 1982 en 2020 nam de wereldwijde fotosynthese met ongeveer 12% toe als reactie op een stijging van 17% van de wereldwijde koolstofdioxideconcentratie in de atmosfeer, van 360 ppm naar 420 ppm ^1,2.

Het is duidelijk dat de toegenomen fotosynthese wereldwijd niet alle antropogene koolstofemissies sinds het begin van de industrialisatie kan vastleggen. Als gevolg hiervan is de atmosferische koolstofdioxide (CO₂ ₎ in de afgelopen twee eeuwen effectief met ongeveer 50% gestegen tot 422 ppm (in september 2024), ^wat 150% is van de waarde in 1750. Omdat koolstofdioxide (CO₂ ₎ een belangrijk broeikasgas is, heeft deze aanzienlijke algehele toename van atmosferische CO₂ _bijgedragen aan de opwarming van de aarde en klimaatverandering.

Klimaatverandering manifesteert zich in de vorm van smeltend poolijs en gletsjers, opwarmende oceanen, stijgende zeespiegel, overstromingen, catastrofale stormen, frequente en intense droogte, waterschaarste, hittegolven, hevige bosbranden en andere ongunstige omstandigheden. Het heeft ernstige gevolgen voor het leven en het levensonderhoud van mensen, vandaar de noodzaak tot mitigatie. Om de opwarming van de aarde en de temperatuurstijging tegen het einde van deze eeuw te beperken tot 1.5 °C, heeft de VN-klimaatconferentie erkend dat de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen met 43% moet worden verminderd tegen 2030 en heeft zij de partijen opgeroepen om over te stappen van fossiele brandstoffen naar netto nuluitstoot in 2050.

Naast het verminderen van koolstofemissies kan klimaatactie ook worden ondersteund door het verwijderen van koolstof uit de atmosfeer. Elke verbetering in het opvangen van atmosferische koolstof zou nuttig zijn.  

Mariene fotosynthese door fytoplankton, kelp en algenplankton in de oceanen is verantwoordelijk voor ongeveer de helft van de koolstofvastlegging. Er wordt gesuggereerd dat microalgenbiotechnologie kan bijdragen aan koolstofvastlegging via fotosynthese. Het terugdraaien van ontbossing door het planten van bomen en het herstellen van bosgebieden kan een zeer nuttige klimaatmitigatie zijn. Een studie toonde aan dat het vergroten van de wereldwijde bosbedekking een aanzienlijke bijdrage kan leveren. Het onderzoek wees uit dat de wereldwijde capaciteit van het bladerdak onder het huidige klimaat 4.4 miljard hectare bedraagt, wat betekent dat er 0.9 miljard hectare extra bladerdak (gelijk aan een toename van 25% van het beboste gebied) gecreëerd zou kunnen worden na aftrek van de bestaande bedekking. Deze extra bladerdakbedekking zou, indien gecreëerd, ongeveer 205 gigaton koolstof vastleggen en opslaan, wat neerkomt op ongeveer 25% van de huidige atmosferische koolstofvoorraad. Wereldwijd bosherstel is ook noodzakelijk omdat aanhoudende klimaatverandering zou leiden tot een afname van ongeveer 223 miljoen hectare bosbedekking (voornamelijk in tropische gebieden) en verlies van de bijbehorende biodiversiteit tegen 2050 ^4,5.

Bomenplantage in het arctische gebied  

Arctisch gebied verwijst naar het noordelijke deel van de aarde boven de 66° 33′N breedtegraad binnen de poolcirkel. Een groot deel van dit gebied (ongeveer 60%) wordt ingenomen door zee-ijs bedekte Arctische Oceaan. De arctische landmassa ligt rond de zuidelijke randen van de Arctische Oceaan die toendra of het noordelijke boreale bos ondersteunen.  

Boreale bossen (of taiga) liggen ten zuiden van de poolcirkel en worden gekenmerkt door naaldbossen die voornamelijk bestaan ​​uit dennen, sparren en lariksen. Het heeft lange, koude winters en korte, natte zomers. Er is een overwicht van koudetolerante, kegeldragende, groenblijvende, naaldbomen (dennen, sparren en zilversparren) die hun naaldvormige bladeren het hele jaar door behouden. Vergeleken met gematigde bossen en tropische natte bossen hebben boreale bossen een lagere primaire productiviteit, minder diversiteit aan plantensoorten en missen ze een gelaagde bosstructuur. Aan de andere kant ligt de arctische toendra ten noorden van de boreale bossen in de arctische regio's van het noordelijk halfrond, waar de ondergrond permanent bevroren is. Deze regio is veel kouder met gemiddelde winter- en zomertemperaturen in het bereik van respectievelijk -34 °C en 3 °C - 12 °C. De ondergrond is permanent bevroren (permafrost), waardoor de wortels van de planten niet diep in de grond kunnen doordringen en de planten laag bij de grond staan. Toendra kent een zeer lage primaire productiviteit, een lage soortenrijkdom en een kort groeiseizoen van 10 weken, waarin planten snel groeien als reactie op het lange daglicht.  

De boomgroei in arctische gebieden wordt beïnvloed door permafrost omdat ondergronds bevroren water de diepe wortelgroei beperkt. Het grootste deel van de toendra heeft continue permafrost, terwijl boreale bossen voorkomen in gebieden met weinig of geen permafrost. De arctische permafrost blijft echter niet onaangetast.  

Naarmate het arctische klimaat opwarmt (wat twee keer zo snel gebeurt als het wereldwijde gemiddelde), zal het daaruit voortvloeiende smelten en verdwijnen van de permafrost de overlevingskansen van jonge boomzaailingen vergroten. De aanwezigheid van een struikgewas bleek positief verband te houden met de verdere overleving en groei van zaailingen tot bomen. De soortensamenstelling en het functioneren van ecosystemen in de regio veranderen snel. Naarmate het klimaat opwarmt en de permafrost afbreekt, kan de vegetatie in de toekomst verschuiven van een boomloos arctisch gebied naar een door bomen gedomineerd ^gebied⁶.

_{Zou een verschuiving van de vegetatie naar een door bomen gedomineerd arctisch landschap de atmosferische CO₂- concentratie} verlagen door verbeterde fotosynthese en zo bijdragen aan de mitigatie van klimaatverandering? Zou het arctische gebied in aanmerking kunnen komen voor herbebossing om atmosferische CO₂ te verwijderen _? In beide gevallen moet de arctische permafrost eerst ontdooien of afbreken om de groei van bomen mogelijk te maken. Het ontdooien van permafrost brengt echter methaan vrij in de atmosfeer, een krachtig broeikasgas dat bijdraagt ​​aan verdere opwarming. De methaanuitstoot uit permafrost draagt ​​ook bij aan de enorme bosbranden in de regio.

_{Wat betreft de strategie om atmosferische CO₂} te verwijderen door middel van fotosynthese via bebossing of het planten van bomen in het Arctische gebied en de daaruit voortvloeiende beperking van opwarming en klimaatverandering, concludeerden de onderzoekers⁷ ^dat deze aanpak ongeschikt is voor de regio en contraproductief is voor de beperking van klimaatverandering. Dit komt doordat boombedekking de albedo (of reflectie van zonlicht) vermindert en de duisternis aan het oppervlak vergroot, wat resulteert in netto opwarming omdat bomen meer warmte van de zon absorberen dan sneeuw. Bovendien verstoren boomplantactiviteiten ook de koolstofvoorraad van de Arctische bodem, die meer koolstof opslaat dan alle planten op aarde.

Daarom hoeft de aanpak van klimaatverandering niet per se gericht te zijn op koolstof. Klimaatverandering gaat over de energiebalans van de aarde (netto van zonne-energie die in de atmosfeer blijft en zonne-energie die de atmosfeer verlaat). Broeikasgassen bepalen hoeveel warmte er in de atmosfeer van de aarde wordt vastgehouden. In arctische gebieden op hoge breedtegraden is het albedo-effect (d.w.z. reflectie van zonlicht terug in de ruimte zonder dat het wordt omgezet in warmte) belangrijker (dan atmosferische koolstofopslag) voor de totale energiebalans. Daarom vereist het algemene doel om klimaatverandering te vertragen een holistische benadering.  

*** 

Referenties:  

1. Keenan, TF, c.s.. Een beperking op de historische groei van de wereldwijde fotosynthese vanwege de stijgende CO2. Nat. Clim. Chang. 13, 1376–1381 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41558-023-01867-2 

2. Berkeley Lab. Nieuws – Planten geven ons tijd om klimaatverandering te vertragen – maar niet genoeg om het te stoppen. Beschikbaar op https://newscenter.lbl.gov/2021/12/08/plants-buy-us-time-to-slow-climate-change-but-not-enough-to-stop-it/ 

3. NASA. Koolstofdioxide. Verkrijgbaar bij https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/ 

4. Bastin, Jean-Francois et al 2019. Het wereldwijde potentieel voor boomherstel. Science. 5 juli 2019. Vol 365, nummer 6448 pp. 76-79. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax0848 

5. Chazdon R., en Brancalion P., 2019. Herstel van bossen als middel voor vele doeleinden. Science. 5 jul. 2019 Vol 365, Issue 6448 pp. 24-25. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aax9539 

6. Limpens, J., Fijen, TPM, Keizer, I. et al. Struiken en gedegradeerde permafrost banen de weg voor boomvestiging in subarctische veengebieden. Ecosystems 24, 370–383 (2021).  https://doi.org/10.1007/s10021-020-00523-6 

7. Kristensen, J.Å., Barbero-Palacios, L., Barrio, IC et al. Het planten van bomen is geen klimaatoplossing op noordelijke hoge breedtegraden. Nat. Geosci. 17, 1087–1092 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01573-4  

***