De bodem van het Noordpoolgebied raakt door de opwarming uitgeput aan stikstof, de uitstoot ervan schiet omhoog

Stijgende temperaturen als gevolg van de opwarming van de aarde zorgen ervoor dat de bodem van het Noordpoolgebied stikstof verliest, een essentiële voedingsstof voor planten. Zonder dit voedsel groeien ze minder en hebben ze daardoor minder vermogen om CO2 op te nemen en vast te houden, aldus een onderzoek onder leiding van het Centrum voor Ecologisch Onderzoek en Bosbouwtoepassingen (CREAF) en de Autonome Universiteit van Barcelona.

Het tegenovergestelde van wat gedacht werd

De helft van de koolstof op aarde blijft opgeslagen in de bevroren bodems van het Arctisch en Subarctisch gebied, die gebieden zoals Groenland, Canada, Alaska, Scandinavië en IJsland bestrijken. Tot nu toe was bekend dat bij hogere temperaturen de micro-organismen in dit ecosysteem actiever zijn, meer koolstof verbruiken en deze in de vorm van CO2 uitstoten in de atmosfeer.

Uit een nieuw onderzoek, gepubliceerd in Global Change Biology, komen echter gevolgen naar voren die we voorheen niet konden voorzien: door hitte raakt de bodem ook uitgeput aan stikstof, een essentiële voedingsstof voor planten.

Zonder voldoende stikstof groeit de vegetatie minder dan verwacht en kan deze niet zoveel CO2 opnemen of emissies uit de bodem compenseren. Hierdoor neemt het algehele evenwicht onomkeerbaar en onverwacht toe .

Concreet betekent dit dat voor elke extra graad temperatuur, er 1,7% tot 2,6% stikstof uit de bodem verloren gaat, wat leidt tot een evenredig verlies van koolstof in de vorm van CO2 aan de atmosfeer.

Tien jaar experimenteren in IJsland

De ontdekking werd gedaan dankzij een tien jaar durend experiment op IJsland, een 'natuurlijk laboratorium' waar dankzij geothermische activiteit de temperatuur van de grond met 0,5 tot 40°C boven de omgevingstemperatuur stijgt en waar het mogelijk is om live te observeren wat er gebeurt als de grond op hoge breedtegraden opwarmt.

We wisten al dat door klimaatverandering meer CO2 uit de bodem van het Noordpoolgebied vrijkomt, maar we dachten dat een deel van deze uitstoot gecompenseerd zou worden door plantengroei, die licht toeneemt naarmate de opwarming toeneemt.

Het onderzoek toont echter het tegenovergestelde aan: er gaat stikstof verloren, de bodemvruchtbaarheid neemt af en als gevolg daarvan kunnen de ecosystemen in het Noordpoolgebied deze microbiële CO2-uitstoot niet compenseren", aldus Sara Marañón, de onderzoeker die het onderzoek leidde.

Ontkoppeling tussen vraag en aanbod

Onder normale omstandigheden zijn micro-organismen het meest actief in de lente en de zomer. Ze verbruiken stikstof en zetten dit om in ammonium en nitraten, stoffen die planten als voedsel gebruiken.

Maar met de stijgende temperaturen raakt dit proces verstoord: micro-organismen zijn in de winter al ‘klaar wakker’, wanneer planten nog in rust zijn door het gebrek aan licht en deze voedingsstoffen niet nodig hebben. Hierdoor ontstaat ‘een ontkoppeling tussen vraag en aanbod’.

Het resultaat: de omgezette stikstof wordt niet gebruikt en gaat verloren. Een deel kan in de vorm van nitraten in het grondwater sijpelen en aquatische systemen verontreinigen, terwijl een ander deel kan vrijkomen als lachgas, een broeikasgas dat bijna 300 keer krachtiger is dan CO2.

Bovendien neemt het vermogen van de bodem om stikstof op te slaan af bij hogere temperaturen, onder andere omdat door warmte het aantal en de omvang van micro-organismen afneemt, evenals het aantal fijne wortels (natuurlijke stikstofvoorraden) waardoor er steeds minder reserves beschikbaar zijn.

Volgens dezelfde bron vinden de grootste stikstoflekken plaats tijdens de dooi, omdat dit de periode is waarin deze "natuurlijke voorraad" stikstof het meest overvloedig aanwezig is en de planten nog niet voldoende zijn gegroeid om het op te nemen.