In een warmere wereld worden toendra’s mogelijk een bron van CO2

Toendra’s ondergaan veranderingen door de opwarming van de aarde. De mos- en grasrijke gebieden zijn traditioneel een belangrijke koolstofput, maar ze veranderen stilaan in een bron van CO₂-uitstoot, waarschuwt nieuw onderzoek in het vakblad Nature.

De toendra is een gebied zonder bomen of grote struiken, dat een grote cirkel vormt om de Noordelijke IJszee heen. Het zijn grote vlaktes met vooral grassen, mossen en dwergstruiken.

Toendra-ecosystemen staan bekend als grote reservoirs van koolstof. De meeste koolstof bevindt zich in de bodem, voornamelijk in de vorm van organisch materiaal dat zich in de permafrost (bevroren bodem) bevindt. Omdat toendra’s lange tijd bevroren zijn geweest, hebben zich grote hoeveelheden organisch materiaal opgehoopt in de bodem. . Maar onderzoekers hebben nu vastgesteld dat deze uitgestrekte koude vlaktes juist meer koolstof vrijgeven in de vorm van het broeikasgas CO2. In een warmere wereld neemt de “ecosysteem-respiratie” toe: de natuur heeft als het ware een zwaardere ademhaling. Dit zou kunnen leiden tot een grotere netto-uitstoot van CO2, als de planten niet in staat zijn om de extra broeikasgassen op te nemen door een verhoogde fotosyntheseactiviteit.

Vier keer groter dan gedacht

Planten en bodemorganismen respireren een deel van de energie die ze opvangen voor hun metabolische activiteit, waardoor ze CO₂ uitstoten..

Zo heeft een heel ecosysteem een respiratie, oftewel een bepaalde verhouding tussen het opnemen van zuurstof en het afgeven van CO₂. Hoe meer respiratie, hoe meer CO₂ vrijkomt in de atmosfeer.

‘We wisten van eerdere studies dat we waarschijnlijk een toename in ecosysteem respiratie zouden vinden bij opwarming, maar we vonden een opmerkelijke toename - bijna vier keer groter dan eerder geschat, hoewel het varieerde met tijd en locatie’, zegt Sybryn Maes van de Zweedse Umeå Universiteit, die het onderzoek leidde.

Kleine serres

Om het effect te onderzoek werkte Maes samen met zeventig wetenschappers uit verschillende landen. Ze installeerden kleine serres op 28 locaties in toendra’s wereldwijd om verhoogde temperaturen te simuleren.

De serres - oftewel broeikassen - houden warmte vast en blokkeren de wind, waardoor een plaatselijk opwarmingseffect ontstaat. Dat leidde tot een gemiddelde stijging van 1,4 graden Celsius in de luchttemperatuur en 0,4 graden in de bodemtemperatuur. De bodemvochtigheid daalde met 1,6 procent. Al die factoren beïnvloedden het respiratiepotentieel van de toendra.

Tijdens het groeiseizoen leidde dat tot een toename van de respiratie in planten en bodem (ecosysteem respiratie), waarbij er gemiddeld 30% meer CO₂ vrijkwam door opwarming.

De verhoogde ademhaling was zichtbaar gedurende minstens 25 jaar in het onderzoek, wat betekent dat het effect niet afneemt nadat de meest toegankelijke koolstof voor ademhaling is gebruikt.

Volgens onderzoekers zal de opwarmingssnelheid in toendragebieden oplopen tot 0,73 graden per decennium, dat is een pak hoger dan het wereldwijde gemiddelde van 0,19 graden per decennium. ‘We verwachten dus een blijvende toename van de respiratie in het hele noordpoolgebied en de toendra’s’, zegt professor Matti Kummu van de Finse Aalto Universiteit, die ook meewerkte aan het onderzoek. Volgens hem moeten er echter nog meer metingen gebeuren, vooral over de lokale bodemsamenstelling, want het onderzoek toonde namelijk aan dat de bodemsamenstelling bepalend was voor de omvang van het effect van opwarming op de ademhaling. ‘Bodemmetingen zijn dus essentieel om nog enkele onzekerheden weg te nemen en onze voorspellingen te verfijnen’, legt hij uit.

Het begrijpen van hoe ecosystemen verschuiven als reactie op klimaatverandering en hoe deze veranderingen terugkoppelen naar het klimaat, is cruciaal om een nauwkeurig beeld te krijgen van hoe onze wereld zal veranderen. Deze bevindingen dienen als een belangrijke basis voor verbeterde klimaatmodellen.