Onderzoekers waarschuwen: ‘Groot reservoir’ van koolstof in veengebieden loopt gevaar van vrijgave

Veengebieden vormen slechts 3% van het aardoppervlak, maar slaan meer dan 30% van de koolstof in de bodem op. Ze bewaren organisch materiaal en sequestreren koolstof gedurende tienduizenden jaren. Een nieuwe studie luidt de alarmbel dat een extreme droogte gebeurtenis het koolstofverlies in veengebieden vier keer kan vergroten in een opwarmend klimaat.

In de studie, gepubliceerd in Science, ontdekten onderzoekers dat, onder omstandigheden die een toekomstige klimaat nabootsen (met hogere temperaturen en verhoogde kooldioxide), extreme droogte de koolstofafgifte in veengebieden met bijna drie keer verhoogt. Dit betekent dat droogtes in toekomstige klimaatcondities een waardevolle koolstofput in een koolstofbron kunnen veranderen, waardoor tussen de 90 en 250 jaar aan koolstofopslag in enkele maanden verloren gaat.

“Naarmate de temperaturen stijgen, worden droogteperiodes vaker en ernstiger, waardoor veengebieden kwetsbaarder worden dan voorheen,” zei Yiqi Luo, hoofdauteur en de Liberty Hyde Bailey Professor in de afdeling Bodem- en Gewaswetenschappen van de School of Integrative Plant Science aan het College of Agriculture and Life Sciences (CALS). “We voegen nieuw bewijs toe waaruit blijkt dat de inzet met veengebieden hoog is. We hebben waargenomen dat deze extreme droogteperiodes honderden jaren aan verzamelde koolstof kunnen vernietigen, wat enorme implicaties heeft.”

Het was al goed vastgesteld dat droogte de productiviteit van ecosystemen vermindert en de koolstofafgifte in veengebieden verhoogt, maar deze studie is de eerste die onderzoekt hoe dat koolstofverlies verergerd wordt naarmate de aarde opwarmt en er meer kooldioxide in de atmosfeer komt.

Het Intergouvernementeel Panel voor Klimaatverandering schat dat extreme droogte in de nabije toekomst 1,7 tot 7,2 keer waarschijnlijker zal worden. Met die waarschijnlijkheid, zei Luo, zijn de resultaten van de studie een andere waarschuwing over de ernstige gevolgen van de opwarming van de aarde en een oproep om meer aandacht aan veengebieden te besteden, ondanks hun kleine geografische voetafdruk. “Het is een enorme koolstofreservoir vergeleken met elk ander ecosysteem,” zei hij. “We moeten een manier vinden om klimaatverandering te verlichten en de opwarmingscurve om te buigen.”

Luo en zijn team, inclusief eerste auteur en postdoctoraal onderzoeker Quan Quan, gebruikten gegevens van de Spruce and Peatland Responses Under Climatic and Environmental Change (SPRUCE), een lopend veldexperiment in een natuurlijk boreaal sparrenmoeras in het noorden van Minnesota, waar het Oak Ridge National Laboratory een wereldwijde veranderingsexperiment heeft uitgevoerd in 10 testkamers van 20 meter breed, soort van yurt-achtige structuren. Binnen de kamers kunnen onderzoekers de temperaturen manipuleren, evenals de niveaus van kooldioxide.

Deze studie richtte zich op het koolstofverlies in veengebieden tijdens een extreme droogte gebeurtenis in juli en augustus 2021, onder 10 toekomstige klimaatveranderingsscenario’s op de SPRUCE-locatie. De onderzoekers ontdekten dat de verlaagde grondwaterstand tijdens droogte langer nodig had om te herstellen bij hogere temperaturen en verhoogde kooldioxide niveaus, wat leidde tot meer koolstofafgifte.

Luo verwachtte dat hogere temperaturen meer koolstofverlies tijdens droogte zouden veroorzaken, maar de impact van verhoogde kooldioxide—het feit dat het ook het koolstofverlies verergert—was verrassend. Verhoogde niveaus van kooldioxide in “hooglanden,” gebieden op hogere elevatie dan veengebieden of wetlands, kunnen feitelijk de fotosynthese stimuleren en de watergebruiksefficiëntie van planten verbeteren, wat gedeeltelijk de effecten van extreme droogte verzacht.

“Eerdere studies gaven aan dat verhoogd kooldioxide meestal extreme gebeurtenissen minder impactvol kan maken, maar onze resultaten wijzen op het tegenovergestelde,” zei Luo. In veengebieden ontdekte het team dat verhoogd kooldioxide alleen, zonder verhoogde temperaturen, de productiviteit van het ecosysteem verbeterde. Maar met zowel verhoogde temperaturen van 9 graden Celsius als verhoogde kooldioxide niveaus, schrijven de auteurs dat er een “dramatische” toename in koolstofemissies was tijdens de droogte van 2021.

Quan dook in de gegevens en ontdekte dat verhoogde kooldioxide niveaus de hoeveelheid substraat en opgeloste koolstof in het moeras verhoogden. Wanneer die opgeloste koolstof aan zuurstof wordt blootgesteld onder droogte, wordt er meer kooldioxide in de atmosfeer vrijgegeven.

Luo maakt sinds 2015 deel uit van het team van het Oak Ridge National Laboratory, dat uit meer dan 250 onderzoekers bestaat, en zijn groep werkt aan het integreren van de gegevens die op de site zijn verzameld met modellen om beter te begrijpen hoe de veengebieden reageren op milieuwijzigingen.