Plantenwortels verhogen broeikasgasuitstoot uit permafrostbodems

Een internationaal team onder leiding van VU-alumnus Frida Keuper van het Franse onderzoeksinstituut INRAE, toont aan dat rond het jaar 2100 een extra uitstoot van 40 gigaton koolstof uit permafrostbodems kan vrijkomen. VU-ecoloog James Weedon maakte deel uit van het onderzoeksteam.

21-07-2020 | 9:52

De uitstoot wordt veroorzaakt door het priming-effect: plantenwortels kunnen de microbiële afbraak van de bodem stimuleren, waarbij broeikasgassen vrijkomen. De studie is deze week gepubliceerd in Nature Geoscience. Eerste auteur van het artikel Frida Keuper promoveerde in 2012 als ecoloog aan de VU. Laatste auteur Ellen Dorrepaal, nu hoogleraar in Zweden, is ook een oud-ecoloog van de VU.

Een belangrijke onzekerheid in de huidige klimaatmodellen is de hoeveelheid koolstof die wordt uitgestoten door de ontdooiing van de permafrost in het noordpoolgebied. Permafrost is permanent bevroren grond waar ongeveer een derde van de mondiale hoeveel organische koolstof in opgeslagen ligt. Dit heeft een actieve laag die in de zomer ontdooit, waarin het planten- en bodemleven kan gedijen.

 
Toenemende microbiële activiteit
Wanneer micro-organismen ademen, stoten ze broeikasgassen uit. Snel stijgende temperaturen zullen de uitstoot van broeikasgassen met 50-100 gigaton koolstof doen toenemen rond het jaar 2100, doordat de permafrost ontdooit en de microbiële activiteit toeneemt. Daarnaast voeden plantenwortels de micro-organismen in de bodem met suikers; energie die microben kunnen gebruiken om meer organisch materiaal in de bodem af te breken - het zogenaamde priming-effect - met als gevolg een nog hogere uitstoot van broeikasgassen.

"We weten al sinds de jaren vijftig van de vorige eeuw dat het priming-effect bestaat, maar we wisten niet of deze kleinschalige ecologische interactie een significante invloed had op de wereldwijde koolstofcyclus", zegt Frida Keuper van het Franse nationale onderzoeksinstituut voor landbouw, voedsel en milieu (INRAE).


Extra verlies van 40 gigaton koolstof
De onderzoekers combineerden kaarten van de activiteit van planten en gegevens over het koolstofgehalte in de noordelijke permafrostbodems met een uitgebreid literatuuronderzoek naar het priming-effect en de eigenschappen van plantenwortels, om de grootte van het priming-effect in permafrost-ecosystemen en de invloed daarvan op de uitstoot van broeikasgassen te kunnen inschatten.

Ze laten zien dat het priming-effect de microbiële activiteit in de bodem met 12 procent verhoogt, wat een extra verlies van 40 gigaton koolstof rond 2100 veroorzaakt ten opzichte van de huidige voorspellingen voor het permafrostgebied. Ter vergelijking: het resterende 'koolstofbudget' voor menselijke activiteiten om de opwarming van de aarde te beperken tot 1,5°C, wordt geschat op 200 gigaton koolstof. “Het is al lang bekend hoe belangrijk en gevoelig het arctische gebied, met zijn koolstofrijke bodems is, in verband met  klimaatverandering. Onze studie benadrukt het belang van verder onderzoek naar de dynamische wisselwerking tussen planten, bodems en micro-organismen om het functioneren van de aarde beter te begrijpen”, aldus James Weedon (afdeling Ecologische Wetenschappen VU).

Foto: weelderige vegetatie in het noordelijke permafrostgebied. Foto: Ive van Krunkelsven

permafrost 1