Bionieuws

Ecologie & Evolutie

Planten reageren onverwacht op extra kooldioxide

Luchtfoto van de experimenten in Cedar Creek met verhoogd kooldioxide. Foto BioCON experiment - NSF Long Term Ecological Research, Cedar Creek

Planten groeien beter als de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer stijgt, zo is de gedachte. Maar op lange termijn reageert het merendeel van de planten niet op extra CO2, blijkt nu uit onderzoek aan de universiteit van Minnesota (Science, 20 april).

Planten zetten CO2 met behulp van energie uit zonlicht om in suikers. Bijna alle planten leggen CO2 in de eerste stap van deze fotosynthese vast in een molecuul met drie koolstofatomen. 3 procent van de soorten maakt echter eerst een verbinding met vier koolstofatomen. Het enzym dat deze zogenoemde C4-planten gebruiken bindt CO2 sterker dan dat van C3-planten, zodat C4-planten CO2 efficiënter gebruiken. Daarom was het idee dat C4-planten bij een toenemend CO2-gehalte niet zullen reageren met een hogere opname, want die is al maximaal. Maar C3-planten zullen dan wel meer CO2 opnemen en sneller groeien. De tot nu toe gepubliceerde experimenten bevestigden deze theorie: bij een verhoogd aanbod van CO2 groeiden C3-planten sneller, maar C4-planten niet. Zulke proeven duurden echter hooguit zes jaar.

Proefveldjes
Nu presenteren de auteurs in Science resultaten van twintig jaar onderzoek aan vier C3-grassen en vier C4-grassen. In sommige van de 88 proefveldjes stond een afzonderlijke soort, in andere plots stonden de vier soorten van één groep bijeen. In de helft van de plots werd de hoeveelheid CO2 verhoogd met een hoeveelheid die aan het eind van de eeuw wordt verwacht. De eerste jaren verliepen niet verrassend: C3-grassen deden het met extra CO2 beter dan bij de normale luchtsamenstelling (20 procent meer biomassa). Voor C4-grassen maakte het niet uit. Maar daarna veranderde het patroon geleidelijk, en uiteindelijk reageerden C3-grassen niet meer op de extra CO2, maar de C4-planten juist wel (24 procent meer biomassa). Dat was onverwacht.

Ecologen doen experimenteel veldonderzoek in vegetaties waarbij extra kooldioxide is toegevoegd via buizen. Photo: Credit: BioCON Experiment/NSF Cedar Creek LTER Site

De onderzoekers brengen het in verband met de snelheid waarmee bodembacteriën stikstof uit dood organisch materiaal voor planten beschikbaar maken: ook die mineralisatie is de eerste jaren hoger in C3-plots met extra CO2, maar daarna in C4-plots. De bevindingen hebben onder meer gevolgen voor modellen die berekenen hoeveel CO2 planten zullen vastleggen bij een stijgende hoeveelheid in de atmosfeer. Omdat de vegetatie grotendeels uit C3-planten bestaat, zal dat minder zijn dan tot nu toe verwacht, stelt een begeleidend commentaar in Science.

Uitgangssituatie
‘Ik ben onder de indruk van de langdurige inspanning’, zegt gewasfysioloog Paul Struik van het Wageningse Centre for Crop Systems Analysis en niet betrokken bij het onderzoek. ‘Maar het gevonden interactie-effect is statistisch niet heel overtuigend: het is maar net significant.’ Hij vindt bovendien de vergelijking moeilijk omdat de C3-plots in het eerste jaar een veel grotere biomassa hadden dan de C4-plots. ‘Dat verschil in uitgangssituatie heeft gevolgen voor de verdere groei van de planten. Een andere kanttekening is dat de auteurs het effect op de stikstofmineralisatie niet verklaren.’

Dit artikel verscheen in Bionieuws 8 van 28 april 2018.