Hoe hittegolven de fotosynthese in bossen platleggen

Bomen hebben een omslagpunt, en een nieuwe studie van het Zwitserse onderzoekscentrum EPFL suggereert dat de tropische bossen ter wereld dat punt steeds vaker bereiken. En de gevolgen raken het klimaat van de hele planeet.

Net zoals hittegolven het voor het menselijk lichaam moeilijker maken om goed te functioneren, kan extreme hitte ook de biochemische machinerie in bladeren platleggen. Wanneer de temperatuur te hoog oploopt, begint het fotosyntheseproces — waarmee planten hun eigen voedsel aanmaken, zuurstof afgeven en koolstofdioxide uit de lucht halen — af te breken. Dat betekent tragere groei en een grotere kans dat de plant volledig afsterft.

Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences en geleid door Charlotte Grossiord en Devis Tuia van de EPFL, is een van de eerste studies die soortspecifieke hittedrempels combineert met grootschalige satellietgegevens om hittestress in tropische bossen te meten.

Een krimpende veiligheidsmarge

Planten zijn minder kwetsbaar dan ze lijken — maar hun buffer is dunner dan vroeger. "Er is een veiligheidsmarge van ongeveer 15 graden waarbinnen planten nog aan fotosynthese kunnen doen. Door de opwarming van de aarde, droogtes en extreme gebeurtenissen is deze marge aanzienlijk kleiner geworden," zegt Grossiord, die aan het hoofd staat van het Plant Ecology Research Laboratory van de EPFL.

Het probleem begint op moleculair niveau. "Wanneer bladeren te heet worden, beginnen de eiwitten die de fotosynthese aandrijven af te breken. Daardoor nemen bomen minder koolstofdioxide op en groeien ze minder efficiënt," legt Grossiord uit.

Groter dan Frankrijk — en het wordt nog groter

Om de omvang van het probleem te meten, vergeleek het team bekende hittetolerantiedrempels van 200 boomsoorten met satellietmetingen van de temperatuur die tussen 2001 en 2020 in tropische bossen werden verzameld.

De resultaten zijn opvallend. In die twee decennia groeide het oppervlak tropisch bos waar de temperatuur aan de boomtoppen de gemiddelde kritieke drempel overschreed van 43 miljoen naar 57 miljoen hectare — een gebied groter dan Frankrijk.

En het gaat nog erger worden. De onderzoekers voorspellen dat tegen 2050 maar liefst 83 miljoen hectare tropisch bos boven de kritieke temperatuurdrempel kan uitkomen. Tegen het einde van de eeuw kan dat cijfer oplopen tot 160 miljoen hectare — een gebied groter dan Zuid-Afrika.

Waarom dit belangrijk is, ver buiten de tropen

Het verlies van individuele bomen is slechts een deel van het verhaal. Naarmate hittegevoelige soorten uitsterven, verandert de samenstelling van het bos, wat door hele ecosystemen kan doorwerken — met minder dierlijke biodiversiteit tot gevolg en bossen die minder bestand zijn tegen toekomstige hittegolven en droogtes.

De belangen zijn wereldwijd, omdat tropische bossen tot de belangrijkste koolstofputten van de planeet behoren. Als hun vermogen om CO₂ op te nemen blijft afnemen, kan de opwarming van de aarde versnellen. Tegelijkertijd geven deze bossen minder waterdamp af aan de atmosfeer naarmate ze meer moeite hebben, wat het risico op droogtes en extreem weer elders in de wereld vergroot.

Er is echter een sprankje hoop op aanpassing. Hoe snel de klimaatverandering ook gaat, ze voltrekt zich nog altijd op een tijdschaal die sommige soorten ruimte geeft om zich aan te passen. "Binnen hetzelfde bos kunnen hittetolerantere soorten zich aanpassen en geleidelijk de plaats innemen van soorten die verdwijnen," merkt Grossiord op — al weten wetenschappers nog niet hoe snel die wisseling kan verlopen, of welke temperatuur zelfs voor de meest robuuste soorten te veel zou zijn.

Niet alleen een tropisch probleem

Hoewel de studie zich toespitste op de tropen, hebben recente hittegolven al enkele Zwitserse bomen en gewassen voorbij hun eigen thermische grenzen geduwd — een teken dat hittestress bij planten zich niet beperkt tot de evenaar. Het voordeel is dat dezelfde satellietgebaseerde methode kan helpen om kwetsbare gebieden dichter bij huis te identificeren. "We kunnen de gebieden die risico lopen opsporen en ons voorbereiden op de komende decennia," zegt Grossiord, die wijst op maatregelen zoals gerichte irrigatie.

Het team wil zijn analyse nu ver uitbreiden voorbij de ongeveer 200 soorten die tot nu toe zijn bestudeerd — op een totaal van meer dan 15.000 soorten die in tropische bossen leven — aangezien, zoals Tuia opmerkt, "zeldzame soorten een onevenredig belangrijke rol kunnen spelen in de werking van ecosystemen." Ze zijn ook van plan om de aanpak uit te breiden naar andere regio's, waaronder de mediterrane bossen van Europa, die al zwaar te lijden hebben gehad onder hittegolven en droogte.