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

Bosherstel en boomaanplant zijn een goed ingeburgerde strategie voor het beperken van klimaatverandering. Het gebruik van deze aanpak in het arctische gebied verergert de opwarming en is contraproductief voor het beperken van klimaatverandering. Dit komt doordat boombedekking het albedo (of de 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). Verder verstoren boomplantactiviteiten ook de koolstofpoel van arctische grond, 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). 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. reflectie van zonlicht terug in de ruimte zonder dat het wordt omgezet in warmte) belangrijker (dan het broeikaseffect vanwege atmosferische koolstofopslag) voor de totale energiebalans. Daarom vereist het algemene doel om klimaatverandering te vertragen een holistische benadering.   

Planten en dieren stoten voortdurend koolstofdioxide (CO2) uit.₂) in de atmosfeer door ademhaling. Sommige natuurlijke gebeurtenissen zoals bosbranden en vulkaanuitbarstingen laten ook CO vrij₂ in de atmosfeer. Een evenwicht in atmosferische CO₂ wordt onderhouden door de regelmatige koolstofvastlegging door de groene planten in aanwezigheid van zonlicht door middel van fotosynthese. Echter, menselijke activiteiten sinds 18^th eeuw, met name de winning en verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool, aardolie en aardgas, hebben de concentratie van atmosferische CO2 verhoogd₂.  

Interessant genoeg is er sprake van een toename van de concentratie CO₂ Het is bekend dat in de atmosfeer het effect van koolstofbemesting wordt waargenomen (d.w.z. groene planten produceren meer fotosynthese als reactie op meer CO₂ in de atmosfeer). Een groot deel van de huidige koolstofput op aarde wordt toegeschreven aan deze toegenomen mondiale fotosynthese als reactie op de stijgende CO₂. Gedurende 1982-2020 nam de wereldwijde fotosynthese met ongeveer 12% toe als reactie op een toename van 17% in de wereldwijde koolstofdioxideconcentraties in de atmosfeer van 360 ppm tot 420 ppm^1,2.  

Het is duidelijk dat de toegenomen wereldwijde fotosynthese niet in staat is alle door de mens veroorzaakte koolstofemissies vast te leggen sinds de industrialisatie begon. Als gevolg hiervan is de atmosferische koolstofdioxide (CO₂) is de afgelopen twee eeuwen effectief met ongeveer 50% toegenomen tot 422 ppm (in september 2024)³ wat 150% is van de waarde in 1750. Aangezien koolstofdioxide (CO₂) is een belangrijk broeikasgas, deze aanzienlijke algehele toename van de atmosferische CO₂ heeft bijgedragen aan de opwarming van de aarde en klimaatverandering.  

Klimaatverandering manifesteert zich in de vorm van smeltend poolijs en gletsjers, opwarmende oceanen, stijgende zeespiegels, overstromingen, catastrofale stormen, frequente en intense droogte, waterschaarste, hittegolven, ernstige branden en andere ongunstige omstandigheden. Het heeft ernstige gevolgen voor het leven en de middelen van bestaan ​​van mensen, vandaar de noodzaak van mitigatie. Om de opwarming van de aarde en de temperatuurstijging tegen het einde van deze eeuw te beperken tot 1.5°C, moeten de UN Climate Change Conference heeft erkend dat de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen tegen 43 met 2030% moet worden verminderd en heeft partijen opgeroepen om over te stappen van fossiele brandstoffen om netto nulemissies door 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 oceanen is verantwoordelijk voor ongeveer de helft van de koolstofafvang. Er wordt gesuggereerd dat microalgenbiotechnologie kan bijdragen aan koolstofafvang door fotosynthese. Het terugdraaien van ontbossing door middel van boomaanplant en herstel van bosgrond kan een zeer nuttige klimaatmitigatie zijn. Uit een onderzoek bleek dat het verbeteren van de wereldwijde bosbedekking een aanzienlijke bijdrage zou kunnen leveren. Het toonde aan dat de wereldwijde boomkruincapaciteit onder het huidige klimaat 4.4 miljard hectare bedraagt, wat betekent dat er 0.9 miljard hectare extra bladerdek (equivalent aan 25% toename van het bosgebied) zou kunnen worden gecreëerd na het uitsluiten van de bestaande dekking. Deze extra bladerdek zou, indien gecreëerd, ongeveer 205 gigaton koolstof vastleggen en opslaan, wat neerkomt op ongeveer 25% van de huidige atmosferische koolstofvoorraad. Wereldwijd bosherstel is ook een noodzaak omdat ononderbroken klimaatverandering zou resulteren in een vermindering van ongeveer 223 miljoen hectare bosbedekking (voornamelijk in tropische gebieden) en verlies van 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), zou het resulterende smelten en verlies van permafrost de overleving van vroege boomzaailingen vergroten. De aanwezigheid van struikgewas bleek positief geassocieerd te zijn met verdere overleving en groei van zaailingen tot bomen. De samenstelling van soorten en het functioneren van ecosystemen in de regio ondergaan snelle veranderingen. Naarmate het klimaat opwarmt en de permafrost afbreekt, kan de vegetatie in de toekomst verschuiven van boomloos arctisch naar boomgedomineerd⁶.  

Zou een verschuiving van de vegetatie naar een door bomen gedomineerd arctisch landschap de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer verminderen?₂ door verbeterde fotosynthese en het helpen verzachten van klimaatverandering? Zou het arctische gebied in aanmerking kunnen komen voor herbebossing om atmosferische CO te verwijderen?₂. In beide situaties zou de arctische permafrost eerst moeten ontdooien of afbreken om de groei van bomen mogelijk te maken. Echter, het ontdooien van permafrost laat methaan vrij in de atmosfeer, wat een krachtig broeikasgas is en bijdraagt ​​aan verdere opwarming. Methaanvrijgave uit permafrost draagt ​​ook bij aan enorme bosbranden in de regio.  

Wat betreft de strategie voor het verwijderen van atmosferische CO₂ door middel van fotosynthese door herbebossing of boomaanplant in het poolgebied en de daaruit voortvloeiende vermindering van opwarming en klimaatverandering, zo stellen de onderzoekers.⁷ vonden deze aanpak ongeschikt voor de regio en contraproductief voor het beperken van klimaatverandering. Dit komt doordat de 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. Verder verstoren boomplantactiviteiten ook de koolstofpoel van arctische grond, 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  

***