Bladerdak van Toona ciliata in een bos in Australië. Foto Sophie Zwartsenberg Planten groeien door fotosynthese, het proces waarbij kooldioxide (CO2) en water met behulp van licht worden omgezet in glucose en zuurstof. Door de nog steeds toenemende uitstoot van CO2 verandert het klimaat. Planten veranderen mee, laat onderzoek van promovendus Sophie Zwartsenberg zien. Hun fotosynthese wordt efficiënter naarmate er meer CO2 in de lucht zit.
Die verbeterde efficiëntie zit ‘m in de werking van rubisco, het sleutelenzym in de fotosynthese. Rubisco vangt CO2 en maakt daar glucose van. Maar het kan in plaats van CO2 ook zuurstof vangen, waarmee een proces wordt gestart dat fotorespiratie heet. Het verschil tussen beide processen is af te zien aan de glucose die wordt gevormd.
‘Zware glucose’
Daarvoor moet je inzoomen op het kleine deel van de gevormde glucose waar een zogeheten zwaar waterstofatoom (deuterium) is ingebouwd. Dit is een waterstofatoom met een extra proton in de kern. NMR-apparatuur kan op basis van deze ‘zware glucose’ onderscheid maken tussen fotosynthese en fotorespiratie. Zwartsenberg gebruikt dit cadeautje van de natuur.
Ze deed dat door glucose te onderzoeken in jaarringen van Toona ciliata, de Australian Red Cedar, een tropische boom uit de mahoniefamilie. Ze gebruikte bomen uit Australië, Thailand en Bangladesh die een periode omspannen van meer dan honderd jaar. De resultaten waren eensluidend: de bomen zijn de laatste honderd jaar door de verhoogde concentratie CO2 in de atmosfeer meer aan fotosynthese gaan doen.
Door de stijging van CO2 in de atmosfeer is de verhouding tussen de opname van kooldioxide (fotosynthese) en zuurstof (fotorespiratie) veranderd ten gunste van de fotosynthese
Sophie Zwartsenberg, promovendus bij leerstoelgroep Bosecologie en -beheer
‘De fysiologie van de boom is veranderd’, zegt Zwartsenberg. ‘Door de stijging van CO2 in de atmosfeer is de verhouding tussen de opname van kooldioxide (fotosynthese) en zuurstof (fotorespiratie) veranderd ten gunste van de fotosynthese.’ Oftewel, de fotosynthese is efficiënter geworden. Het ligt voor de hand om die hogere efficiëntie als bewijs te zien voor CO2-fertilisatie, het veronderstelde positieve effect van klimaatverandering op de groei van planten.
Geen bewijs
Zwartsenberg wil en kan die conclusie evenwel niet trekken. ‘Wat dit voor de boom betekent, weet ik eigenlijk niet. De verandering die wij meten zegt op zichzelf niets over de groei. Dit is dus geen bewijs voor meer groei door CO2-bemesting, zoals sommige media het brachten. Ik heb mijn best gedaan om die strekking te vermijden, maar het is ingewikkeld om een genuanceerde boodschap over dit onderwerp te brengen. Ik weet zelfs niet of er door die hogere efficiëntie extra suiker wordt gevormd. Het is waarschijnlijk, maar ik weet het niet.’
Een heel beperkte dataset en toch komt er zo’n duidelijk resultaat uit
Sophie Zwartsenberg, leerstoelgroep Bosecologie en -beheer
Een boom kan ook efficiënt zijn en toch weinig suiker produceren, legt Zwartsenberg uit. ‘Dat is denk ik ook de reden waarom in deze studie kleinere bomen efficiënter zijn dan grotere. Kleinere bomen vangen minder licht. Dat beperkt de hoeveelheid fotosynthese, waardoor minder CO2 wordt opgebruikt. De concentratie CO2 in het blad stijgt, rubisco vangt vaker CO2 en de fotosynthese is dus efficiënter.’
Beperking
Zwartsenberg ontdekte de fysiologische verandering door onderzoek aan slechts negen bomen. ‘Drie per locatie en maar drie tot vijf monsters per boom, verdeeld over de verschillende jaarringen. Dat is een heel beperkte dataset. En toch komt er zo’n duidelijk resultaat uit.’ Die beperking heeft een praktische oorzaak. ‘Het duurt twee weken om vier monsters te verwerken. En dat is alleen het labwerk, dus om ‘losse’ glucose van hout te maken.’
De analyse van die suikers werd gedaan door de Zweedse Umeå University. De methode werd daar ook ontwikkeld en toegepast op onder meer suikerbieten. Zwartsenberg is de eerste die het heeft toegepast op bomen.
