Wereldwijd groeien planten als kool doordat er steeds meer koolstofdioxide in de atmosfeer zit, maar daardoor blijkt nu een strijd om voedingsstoffen los te barsten. Sommige planten snakken naar stikstof.
Planten groeien aanvankelijk harder door de hoge uitstoot van het broeikasgas koolstofdioxide (CO2), maar de hoeveelheid beschikbare voedingsstoffen blijft gelijk. Daardoor krijgen ongeremd groeiende planten relatief weinig voedingsstoffen zoals stikstof in hun bladeren. Na verloop van tijd kan dat schadelijk zijn voor de ecosystemen in natuurgebieden, redeneren Amerikaanse onderzoekers in een nieuwe overzichtsstudie in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
De nieuwe studie lijkt een ‘tekort’ van stikstof aan te tonen, maar het gaat eerder om een overmaat aan CO2 – en wat dat doet met natuurgebieden. De vraag naar stikstof door planten wordt steeds groter naarmate CO2 in de atmosfeer toeneemt, terwijl de hoeveelheid stikstof in een natuurgebied gelijk blijft. De onderzoekers spreken daarom van een tekort aan ‘beschikbare stikstof’ – een subtiel verschil.
Op zoek naar de vliegroute van de grote stern
Ecoloog Ruben Fijn bracht met gps voor het eerst uitgebreid het vlieggedrag van de grote stern in kaart. Zijn onderzoek laat ...
Ongezonde blaadjes
Stikstof (N) is essentieel voor ecosystemen, waar het in allerlei vormen voorkomt. Nitraatmoleculen (NO3) laten planten groeien, waarna de plant de stikstofatomen ervan verwerkt in eiwitten in de bladeren. Die eiwitten maken bladeren voedzaam. Planteneters zoals insecten of grazers voeden zich ermee, en zetten het weer om in ammonium (NH4). Bacteriën en schimmels zetten dat vervolgens weer om naar nitraat. Daarmee zou de cirkel rond moeten zijn.
Planten groeien nu steeds harder, doordat zij goed gedijen op het hoge gehalte CO2 in de lucht. De concentratie van dat gas nam door menselijke toedoen de laatste honderdvijftig jaar met vijftig procent toe. Maar op een gegeven moment belemmert een eindige voorraad stikstofverbindingen alsnog de plantengroei.
Door de ‘schaarse’ stikstof eindigen ondertussen minder stikstofrijke eiwitten in de bladeren. Volgens de onderzoekers leidt dat ertoe dat planteneters zoals insecten zich steeds minder goed kunnen voeden met bladeren en minder nakomelingen krijgen, waardoor insectenpopulaties afnemen. Uiteindelijk gaan ook dieren hoger in de voedselketen dat voelen: vogels en vleermuizen hebben minder insecten te eten.
Te veel of te weinig
‘Het is verrassend omdat verreweg de meeste aandacht, terecht, naar stikstofvervuiling gaat’, zegt Scott Ollinger. Hij is hoogleraar milieuwetenschappen en auteur van de studie. Hij doelt op stikstofproblematiek zoals in Nederland, waar juist een grote overmaat aan stikstof schade brengt aan natuurgebieden. ‘Maar in delen van Europa, Centraal-Azië, en Afrika ten zuiden van de Sahara is een dalende trend zichtbaar in de concentratie stikstof in bladeren.’
Bij de stikstofcrisis in onder andere Nederland is dan ook juist het tegenstelde aan de hand. Juist een overmaat aan stikstof zorgt hier op diverse manieren voor afnemende biodiversiteit, vertelt Jan Willem Erisman. Hij is hoogleraar milieu en duurzaamheid aan de Universiteit Leiden, en is gespecialiseerd in stikstof. Sommige planten floreren bij hogere stikstofbeschikbaarheid, waardoor ze andere planten gaan verstikken. Daarnaast leidt te veel stikstof ertoe dat planten sneller last krijgen van ziektes en insectenplagen. En de grond verzuurt, waardoor wortels minder diep nestelen en voedzame mineralen verdwijnen.
Geen gemakkelijke oplossing
Zo ontstaan twee tegenstelde, gelijktijdige stikstofproblemen. Een simpele oplossing voor de stikstofarme planten – meer stikstof aan de bodem toevoegen – is dan ook niet mogelijk. Meer voedzame stikstof leidt tot meer groei van een bos, maar tegelijkertijd tot lagere biodiversiteit.
Dat bevestigt ook Wim de Vries, hoogleraar milieusysteemanalyse aan de Wageningen Universiteit. ‘De grote diversiteit aan planten is juist onder stikstofarme omstandigheden ontstaan. Afnemende stikstofgehalten zijn daardoor veelal gunstig voor de biodiversiteit.’
Het resultaat: natuurgebieden over de wereld zitten al op hun stikstofmaximum, terwijl sommige snel groeiende planten nog steeds ‘hongerig’ zijn naar meer. Maar meer stikstof toevoegen is vrijwel overal ongezond voor ecosysteem.
Andere tekorten
Bovendien belemmert niet alleen stikstof, maar ook een eindige voorraad van andere voedingsstoffen de planten, merkt zowel De Vries als Erisman op. ‘In het ene ecosysteem is eerst een tekort aan stikstof, in het andere komt er een fosfaatgebrek. Misschien zijn er ook nog tekorten van mangaan, selenium of magnesium. De natuur is geen maakbaar systeem’, zegt Erisman.
‘Zeker op de plekken in Europa die decennialang zijn overbelast met stikstof, treden eerst andere tekorten op’, vult De Vries aan. ‘Zoals de hele Benelux, grote delen van Duitsland en Bretagne.’
‘Het probleem is echt de hoge concentraties CO2 in de atmosfeer’, reageert Ollinger instemmend. ‘Wij denken ook dat er gevaren zijn als je je met ecosystemen gaat bemoeien wanneer je de gevolgen niet begrijpt. We raden niet aan om extra stikstof over de wereld te verspreiden. Het enige wat we kunnen doen, is de gevolgen van stijgende CO2 goed in kaart brengen. Het is nu nog lastig om te voorspellen hoe planten gaan reageren op klimaatverandering.’
Verdeelsleutel
Toch zou de toevoeging van extra stikstof aan natuurgebieden in theorie een voordeel hebben, schrijven de onderzoekers. Weliswaar zal biodiversiteit achteruitgaan, maar bossen zouden groeien, en zo meer CO2 uit de lucht opslaan. Dat zou in kleine mate klimaatverandering tegengaan.
De Vries wijst echter op meerdere eerdere experimenten met extra stikstofbemesting in bossen, die maar weinig effecten op de groei laten zien. Tekorten van andere voedingsstoffen zoals fosfaat beperken de groei vaak al eerder. ‘Daardoor is de geschatte bijdrage van stikstof aan koolstofopslag in bossen op wereldschaal maximaal 10, en mogelijk zelfs minder dan 1 procent. Bemesting vereist een gebalanceerde toevoer van vele voedingsstoffen.’
‘Misschien is er in de toekomst een innovatie waardoor je uit een vervuild ecosysteem stikstof kan verwijderen, dat je herverdeelt over stikstofarmere gebieden’, zegt Ollinger. ‘Maar dat zouden we nog lang niet aanraden.’
