N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Klimaatverandering Normaal gesproken nemen bomen in de zomer koolstof op uit de atmosfeer. Maar als het heet en droog is lukt dat niet. Dan wordt het bos een bron van CO2.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/bvhw/files/2023/04/data99495677-9841f6.jpg)
Foto Dieuwertje Bravenboer
Het Loobos, ten westen van de Hoge Veluwe, ziet eruit als een typisch Nederlands bos: her en der wat mos, grove dennen (Pinus sylvestris) die het landschap domineren en kleinere loofbomen die een paar meter boven de grond staan te wapperen. „In al dat groen wordt jaarlijks heel wat koolstof opgeslagen”, zegt Michiel van der Molen, meteoroloog aan Wageningen University & Research en gespecialiseerd in koolstofopslag in bossen. „En dat is belangrijk, want als die bossen dat niet zouden doen, dan zou de concentratie CO2 in de atmosfeer nog een stuk hoger liggen.” Zo’n ecosysteem dat koolstof opslaat heet een carbon sink.
Maar de capaciteit van bossen om koolstof op te nemen staat onder druk, en dat kan verstrekkende gevolgen hebben voor de opwarming van de aarde. De oorzaak: extreme droogte en warmte door klimaatverandering. Grondwaterspiegels dalen waardoor bomen niet diep genoeg kunnen wortelen. Klimaatgrenzen schuiven noordwaarts waardoor boomsoorten niet meer overleven in het klimaat van de nabije toekomst. Daarmee rijst de vraag: wat is de toekomst van bossen als carbon sinks?
Meten boven de boomtoppen
Achter enkele opgestoven zandheuvels ligt een grote open plek in het Loobos. Hier rijst een steiger van een kleine veertig meter de lucht in. Hij reikt tot ver boven de boomtoppen. Van der Molen beheert de toren en voert hier sinds een paar jaar metingen uit aan de CO2-opslag van het Loobos: per vierkante meter zo’n 500 gram koolstof per jaar. Zo compenseert dit gehele bos voor ongeveer 2.600 Nederlandse huishoudens aan CO2-uitstoot. Het gros ervan zit in de bodem, wortels, bladeren en schors.
Van der Molen legt uit hoe het daar terechtkomt. Hij grijpt naar een klein boompje van een paar meter hoog. Het is een Amerikaanse vogelkers (Prunus serotina) die volhangt met ovale bladeren. De lichtgroene nerven zijn goed zichtbaar. Tussen de plantaardige aders zit het bladmoes, een ogenschijnlijk egaalgroen oppervlak.
„Hier begint de koolstofopslag”, zegt hij, terwijl hij met zijn vinger het blad op z’n plek houdt. „In dit bladmoes zitten microscopisch kleine huidmondjes. Ze zuigen als het ware CO2 uit de lucht zodat bladgroenkorrels in het blad – ook wel chloroplasten genoemd – het kunnen gebruiken voor hun fotosynthese.” Tijdens deze chemische reactie worden CO2 en water uit de bodem door zonlicht omgezet in zuurstof (O2) en glucose (C6H12O6), en worden de koolstofatomen vastgelegd in organisch materiaal. In de naalden van de dennenbomen is het opnameproces identiek. Door de ontstane goedjes kan een boom leven, bloeien en groeien.
Foto’s Dieuwertje Bravenboer
„Bomen nemen overigens niet het hele jaar CO2 op”, merkt Van der Molen op. „In de winter stoot een bos zelfs CO2 uit.” Dat proces heet respiratie. Bomen groeien in de winter niet omdat er nauwelijks zonlicht is. Intussen vallen en vergaan de bladeren, en gebruiken ze zuurstof waardoor CO2 vrijkomt.
Dit in- en uitademen meet Van der Molen nauwkeurig met een instrumentje dat in de top van de toren hangt. Van der Molen gaat voorop, en al klimmend passeren de lichtgroene kruinen van de grove dennen. Hij wijst naar drie pootjes die vastzitten aan een lange buis op veertien meter boven het bladerdak. „Daarop zitten sensoren die de verticale windrichting meten door kleine geluidspulsen uit te zenden. Tegelijkertijd meet het apparaat de concentratie CO2 en waterdamp in de lucht.” Als de verticale windrichting naar het bladerdak gericht is, waait CO2-rijke lucht naar de bomen. Deze halen daar met fotosynthese CO2 uit. Daarnaast brengen ze er door transpiratie waterdamp in. Wanneer de windrichting van het bladerdak af komt, is de lucht daardoor CO2-arm en rijk aan waterdamp. „Die verhouding berekenen we en door de windsnelheden daar aan toe te voegen kunnen we de opslag en respiratie van CO2 in het bos bepalen”, zegt Van der Molen.
Stilgevallen bossen
„Dat doen we twintig keer per seconde, 24 uur per dag, zeven dagen in de week, jarenlang.” Zo is te zien dat een bos in de zomer gemiddeld CO2 opneemt en in de winter CO2 verliest. Het nettoverschil bepaalt de opslagcapaciteit van koolstof in een bos, ofwel hoe goed de carbon sink functioneert.
In de zomer van 2022 zagen collega’s van Van der Molen iets opmerkelijks. Een team onder leiding van Wouter Peters, hoogleraar koolstofkringloop en atmosferische samenstellingen in Wageningen, vond „beduidend hogere concentraties CO2 boven grote delen van Europa, en vooral Frankrijk”. Peters maakt gebruik van metingen hoger in de atmosfeer, op zo’n 60 tot 200 meter. Via de windrichting en de verdunning van de lucht kon hij aan de hand van gemeten concentraties uitrekenen waar bepaalde hoeveelheden CO2 vandaan kwamen. Satellietbeelden helpen daarbij om bosbranden te onderscheiden, die in Europa overigens maar een heel kleine rol spelen in de uitstoot van CO2.
„We konden de verhoogde concentraties terugleiden naar een aantal Franse bossen die simpelweg gestopt waren met het opnemen van CO2, midden in de zomer”, zegt Peters. „En dat is gek, want dat is juist het seizoen dat ze normaal gesproken bloeien en groeien en dus volop aan fotosynthese doen.” Lokale metingen bevestigden dat de bossen daar compleet stilgevallen waren. „Zonder de opname van bossen in hartje zomer, tja, dan stijgt de concentratie CO2 in de atmosfeer natuurlijk snel.”
Grofweg blijft de helft van al onze uitstoot van CO2 achter in de atmosfeer
Wouter Peters hoogleraar
Bomen in Nederland zijn ook gevoelig voor soortgelijke droogtes. In twintig Nederlandse boomreservaten wordt sinds 2007 met dendrometers elk uur de stamdiameter van honderd individuele bomen geregistreerd. Gedurende de extreme droogte in 2018 lieten deze metingen hetzelfde zien als wat Peters zag in 2022: stilgevallen bossen.
Er bestaan grofweg twee verklaringen voor deze zomerstop: door klimaatverandering wordt de atmosfeer warmer en kan deze meer vocht vasthouden, daardoor wordt er via huidmondjes van bladeren meer water uit de boom gezogen dan gewoonlijk. Om uitdroging te voorkomen, sluiten de huidmondjes. Maar hierdoor wordt er ook geen CO2 meer opgenomen.
Daarnaast daalt de grondwaterspiegel, en dan heeft de vegetatie onvoldoende toegang tot water. Dit remt het fotosynthese-proces, waardoor de CO2-opname van een bos daalt.
Een atmosferisch ommetje
In de wetenschap zijn er meer voorbeelden van de klimaatdruk op bossen. Zo nam het Tharandter Wald, in het Duitse Saksen, in de zomer van 2018 ongeveer twee keer minder CO2 op dan in 2021, enkel door droogte. Een recente publicatie in Nature waarschuwt voor de destabilisatie van koolstofopslag in bossen, omdat bomen met stijgende fossiele emissies gedwongen zijn te veel CO2 op te nemen, en dat mogelijk niet aankunnen. In 2021 stelde Unesco dat mede door hogere temperaturen en droogte ten minste tien Werelderfgoedlocaties fungeerden als bron van CO2 in plaats van als sink. En Duitse onderzoekers waarschuwen voor een overschatting van toekomstige koolstofopslag in Europese bossen door klimaatverandering.
Wat betekent dat voor de totale hoeveelheid CO2 in onze de atmosfeer, en daarmee voor klimaatverandering? Peters: „Veel.” Hij onderzoekt de koolstofcyclus door specifiek te kijken naar waar CO2 in de atmosfeer vandaan komt, en waar dit na een atmosferisch ommetje weer wordt opgeslagen. „Grofweg blijft de helft van al onze uitstoot van CO2 achter in de atmosfeer”, zegt Peters. „En een kwart verdwijnt in de bodem en planten op land, en een kwart in de oceaan.”
Een dalende opnamecapaciteit in carbon sinks verstoort deze verhouding. Peters heeft uitgerekend welke invloed de droogte van 2022 had in Europa: er zat zo’n 200 megaton CO2 meer in de atmosfeer dan gedurende zomers waarop de bossen aan optimale fotosynthese konden doen. „Dat is meer dan de jaarlijkse uitstoot van Nederland”, zegt Peters. „Zo’n 5 procent van de jaarlijkse uitstoot in Europa.”
Laatst sprak ik een collega die metingen doet in bossen in het Duitse Harzgebergte, en zij zijn de helft van hun bomen kwijtgeraakt
Michiel van der Molen meteoroloog
Daarnaast laten de bossen in Europa ook geen duidelijk herstel zien. Sinds de heftige droogte in 2018 zijn er volgens Peters „geen compenserende jaren met hoge opname geweest”.
Dat alles baart Peters „wel echt zorgen”. Dat heeft te maken met de totale balans van de koolstofcyclus. De opslag van CO2 in sinks is volgens Peters al drie decennia meegegroeid met onze uitstoot, tot zo’n 11 gigaton. „Als dat niet zo was geweest, zou de CO2-concentratie in onze atmosfeer nu bijna 30 procent hoger liggen dan in 1990.” Op dit moment houden volgens Peters maar een paar landen rekening met een afname van deze sink in hun klimaatplannen, terwijl 1 op de 3 landen momenteel extra opslag van CO2 in bossen of bodems opvoert als manier om klimaatneutraal te worden. „Dit moet geen dure misrekening blijken.” De Nederlandse overheid moet er nog over beslissen.
Klimaatbestendige bossen
Het Loobos is vooralsnog een gezond bos waar het goed gaat met de CO2-opslag. Michiel van der Molen denkt dat het komt omdat dit bos voldoende water krijgt vanuit de hoger gelegen Veluwe. „De wortels kunnen daardoor nog prima bij het grondwater.”
Toch stemmen verhalen van collega’s hem somber. Zo blijkt dat in onder andere Tsjechië, Finland en Ierland, de CO2-balans van het totale bosareaal al is omgeslagen naar een bron van CO2 in plaats van een sink. „Laatst sprak ik een collega die metingen doet in bossen in het Duitse Harzgebergte, en zij zijn de helft van hun bomen kwijtgeraakt, en daarmee de helft van hun CO2-opslag”, zegt Van der Molen. „En dat in een paar jaar tijd.”
In het Harzgebergte kwam alles samen: door een drietal warme, droge jaren vond er steevast minder fotosynthese plaats. Hierdoor holde de kwaliteit van de fijnsparren (Picea abies) aldaar achteruit, en nam de CO2-opslag gestaag af. Door de aanhoudende droogte produceerden bomen te weinig hars, en zo werd het voor schorskevers steeds makkelijker de schors te doorboren. Zo konden ze de boom van binnenuit oppeuzelen – met name de letterzetter (Ips typographus) was een taaie klant. Dat resulteerde in massale sterfte van dit bos. Sindsdien is het bos geen carbon sink meer.
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data49748550-c984e0.jpg)
Lees een reportage over schade in Nederland: De bossen zijn een feestmaal voor knagende kevertjes
De reden dat de letterzetter hier zo zijn gang kon gaan: een monocultuur, ofwel een heel bos met louter dezelfde boomsoort. Zodra de kever er vat op krijgt, is hij niet meer te stoppen. Ook het Loobos is zo’n monocultuur. Van der Molen: „Stel zoiets zou hier plaatsvinden, tja dan is de kans groot dat hetzelfde gebeurt.”
Klimaatbestendige bossen bieden een uitkomst. „Dat zijn bossen die vooral kunnen omgaan met toenemende droogte-extremen”, zegt Harrie Hekhuis, programmadirecteur Bos & Klimaat bij Staatsbosbeheer en gespecialiseerd in koolstofopslag. „In 2050 hebben we hier mogelijk het drogere en warmere klimaat van Bordeaux, daar moet je op anticiperen.”
Typische boomsoorten die nu in Nederland voorkomen kunnen niet leven in dat klimaat. De beuk (Fagus sylvatica), de fijnspar (Picea abies), de lariks (Larix) hebben het al moeilijk, „als we niets doen moeten we daar binnenkort misschien wel afscheid van nemen, nog los van hele ecosystemen die daardoor onder druk staan”.
Klimaatverandering gaat te snel, en bossen passen zich van nature traag aan
Harrie Hekhuis Staatsbosbeheer
Volgens Hekhuis kun je nu al beginnen met het aanplanten van boomsoorten die nu in Zuid-Europa dominant zijn. Zoals de elsbes (Sorbus torminalis), boomhazelaar (Corylus colurna), tamme kastanje (Castanea sativa) en de walnoot (Juglans regia). „Deze kunnen allemaal prima tegen droogte en verdringen geen andere boomsoorten”, zegt Hekhuis. „Maar dan moet je wel beginnen met planten want 2050 lijkt ver weg, maar bomen groeien traag.” Niet alle typisch Nederlandse soorten zullen overigens verdwijnen. „Sommige Nederlandse soorten doen het eigenlijk best goed, bijvoorbeeld de zomereik (Quecus robur), al heeft die wel weer erg veel last van stikstof.” Daarnaast is het mogelijk zaden van dezelfde soort, met een ander genotype – uit bijvoorbeeld Frankrijk of Spanje – te halen.
Het planten van nieuwe soorten en alternatieve genotypes is één ding, maar volgens Hekhuis hebben klimaatbestendige bossen vooral een stabiele grondwaterspiegel, voldoende nutriënten en minder stikstofdepositie in de bodem nodig. Daarvoor is het belangrijk dat er meer gemengde bossen met meerdere boomsoorten komen. „Hoe meer verschillende soorten bomen je hebt, hoe beter je nutriëntenkringloop is”, stelt Hekhuis. „En als er dan toch een soort bezwijkt door klimaatverandering, is niet in één keer heel je bos weg, en zo behoud je dus je carbon sink.” Als laatste noemt hij de continue verjonging van bossen erg belangrijk, waarvoor kleinschalige houtkap van oude bomen essentieel is, om zo de jonge bomen meer licht te geven. „Via natuurlijke concurrentie zullen de jonge bomen die beter tegen droogte kunnen overleven, en daarmee wordt het bos weerbaarder.
De conclusie van Hekhuis is recht door zee: „Klimaatverandering gaat te snel, en bossen passen zich van nature traag aan, we moeten ze dus echt een handje helpen om hun gezondheid en de toekomstige opslag van CO2 in bossen te garanderen.”
