Klimaatverandering maakt planten en ecosystemen dorstiger

Belangrijke functies van ecosystemen zullen in de toekomst steeds meer afhankelijk worden van de beschikbaarheid van water.

Aan de hand van actuele simulaties met klimaatmodellen vond een internationaal onderzoeksteam meerdere regio's waar water in toenemende mate de ecosystemen beperkt. Daaronder ook Centraal-Europa, het Amazonegebied en West-Rusland. Gezonde ecosystemen zijn van levensbelang voor de samenleving, omdat ze meerdere belangrijke functies vervullen, zoals voedsel- en watervoorziening, de opname van door de mens uitgestoten broeikasgassen en de afkoeling van de omgeving.

Gezonde ecosystemen hebben voldoende zonne-energie en water uit de bodem nodig. Alleen zo kan de vegetatie fotosynthese bedrijven en groeien, en bijdragen aan de levering van talrijke belangrijke ecosysteemdiensten. Door de klimaatverandering verandert de beschikbaarheid van energie en water voor planten. Terwijl planten wereldwijd door de opwarming van de aarde voortdurend meer energie krijgen, wordt de regionale beschikbaarheid van water in de toekomst steeds onzekerder.

In een nieuwe studie, die in het vakblad Nature Climate Change werd gepubliceerd, onderzocht een onderzoeksteam uit Duitsland, Nederland en Australië dit probleem met moderne klimaatmodellen. Met actuele simulaties analyseerden ze gegevens voor de periode 1980 tot 2100. Zo ontdekten ze hoe de gelijktijdig optredende veranderingen in de beschikbaarheid van water en energie de functies en prestaties van de ecosystemen beïnvloeden.

«We hebben vastgesteld dat ecosystemen wereldwijd steeds dorstiger worden, ze worden steeds afhankelijker van water«, zegt dr. Jasper Denissen, voormalig promovendus aan het Max Planck Instituut voor Biogeochemie in Jena en hoofdauteur van de studie. De onderzoekers hebben meerdere «hotspotregio's» ontdekt, waar ecosystemen bijzonder snel afhankelijk worden van water. Daartoe behoren grote gebieden in Centraal-Europa, het Amazonegebied en West-Rusland.

De toenemende afhankelijkheid van water komt op verschillende manieren tot stand. In ecosystemen die al eerder te kampen hadden met waterschaarste, neemt de behoefte verder toe. Daarnaast wordt water in veel regio's waar ecosystemen vroeger onvoldoende warmte-energie kregen, nu ook steeds vaker de beperkende factor. De reden hiervoor is de toenemende energietoevoer door de opwarming van de aarde als gevolg van de klimaatverandering. Volgens de studie zal de vegetatie in 2100, vergeleken met 1980, op een extra 6 miljoen vierkante kilometer van onze landoppervlakte worden beïnvloed door de beschikbaarheid van water. En dit effect doet zich niet alleen ruimtelijk voor, maar ook in de tijd. De duur van de waterafhankelijkheid zal in bijna de helft van het onderzochte gebied met tot 2 maanden per jaar toenemen.

“Uit deze ruimtelijke en temporele verschuivingen volgt dat planten in grotere regio's en gedurende langere aaneengesloten periodes op aarde afhankelijk zijn van water“ zegt Dr. René Orth, eveneens hoofdauteur van de studie. Dit brengt de stabiliteit en gezondheid van ecosystemen in gevaar. Belangrijke functies voor de samenleving zouden beperkt kunnen worden. Tot de mogelijke gevolgen behoren voedsel- en waterschaarste, een vermindering van de opname van door de mens uitgestoten kooldioxide (CO2) uit de atmosfeer, alsook een afnemende buffercapaciteit tegen extreem weer zoals hitte en droogte. De verschillende functies en diensten van ecosystemen zijn op velerlei wijze met elkaar verweven, zoals het volgende mechanisme uit de plantenfysiologie duidelijk maakt. Tijdens de fotosynthese openen zich piepkleine poriën op het bladoppervlak, de zogenoemde huidmondjes, om CO2 uit de atmosfeer op te nemen. Door het omzetten van CO2 wint de plant energie en bouwt zij biomassa op. Dit draagt ertoe bij de door de mens veroorzaakte toename van CO2 in de atmosfeer te matigen. Tegelijkertijd verdampt er via de geopende poriën water uit de planten naar de atmosfeer, waardoor een koelend effect ontstaat. Deze afkoeling hangt af van de beschikbaarheid van water en is vooral belangrijk tijdens hittegolven. Zij kan ertoe bijdragen de hoogste temperatuurextremen en de daarmee gepaard gaande hittestress te dempen. Dit voorbeeld onderstreept hoe belangrijk het is om de reactie van ecosystemen op de klimaatverandering te begrijpen. Alleen zo kunnen mogelijke aanpassingen in het land- en bosbouwbeheer worden gepland, om de functies en diensten van ecosystemen voor de samenleving te behouden.