Visionair

Bomen zijn niet alleen een welkome afwisseling van de barre woestijn. Ze zorgen ook voor een koeler klimaat, zo blijkt uit berekeningen.

‘Bomen koelen aarde’

8 reacties / Wereld, Wetenschap / Door Germen Roding / 15 september 2011 16 september 2011

Het aanleggen van bossen legt niet alleen CO2 vast. Het blijkt de aarde ook rechtstreeks af te koelen, volgens internationaal onderzoek. Tijd om de woestijnen vol te planten met bomen dus?

Planten moeten veel water verdampen om aan voedingsstoffen te komen
In veel opzichten kan je planten beschouwen als obligate waterverdampers. Hun bladeren hebben een enorm oppervlak, waardoor grote hoeveelheden waterdamp kunnen ontsnappen. De plant gebruikt de sapstroom die zo van de wortels naar de bladeren wordt opgewekt, om voedingsstoffen zoals mineralen uit de bodem naar de bladeren te transporteren. Geen wonder dus dat planten enorme hoeveelheden water verdampen.
Tot op heden was er de nodige onenigheid onder klimaatwetenschappers, of waterdamp per saldo voor meer of juist minder opwarming zorgt. Immers, de energie die wordt opgenomen door verdamping, wordt weer afgegeven als de waterdamp condenseert tot water. Ook is waterdamp een gas met broeikaswerking.

Meer wolken
Een team onderzoekers van diverse universiteiten sloeg aan het rekenen met een klimaatmodel en kwamen tot een verrassende conclusie. Per saldo blijkt een grotere verdamping te leiden tot wereldwijde afkoeling. De reden: door de waterdamp vormen zich laaghangende wolken, die zonlicht reflecteren terug het heelal in. Dit heeft per saldo een afkoelend effect, zelfs als het grotere broeikaseffect door waterdamp mee wordt genomen. Inderdaad zie je op satellietfoto’s van de aarde dat de gedeelten van de aarde waarboven wolken zweven, een veel hoger albedo hebben, dus veel meer licht weerkaatsen. Dus hoewel bomen donkerder zijn dan gesteente (en hiermee meer zonne-energie absorberen) is het extra wolkenvormende effect toch zo groot dat ze hiermee deze effecten meer dan compenseren.

Klimaat redden door woestijnen vol te zetten met bomen?
Zo warm is het niet en de extra kooldioxide in de atmosfeer komt als geroepen voor de kwijnende vegetatie op aarde, die het de laatste vijftien miljoen jaar uiterst moeilijk heeft wegens het dalende CO2 gehalte. Ook als de temperatuur iets stijgt is dat per saldo gunstig, omdat zo grotere gebieden in bijvoorbeeld Rusland en Canada bewoonbaar worden, terwijl de neerslag in woestijnen vaak toeneemt. Niettemin is een te snelle stijging ongewenst, want planten en dieren kunnen zich niet snel genoeg aan een snelle verandering aanpassen. Er zijn ook voldoende andere redenen om het beplanten van woestijnen toe te juichen. Denk alleen al aan de voedselvoorziening. Het principe van Permacultuur berust op het nabootsen van een natuurlijk bos, maar dan met fruitbomen en eetbare gewassen. Ook werken bomen en groen positief op de stemming en de gezondheid van mensen.

Bron:
George A. Ban-Weiss, Govindasamy Bala, Long Cao, Julia Pongratz, Ken Caldeira. Climate forcing and response to idealized changes in surface latent and sensible heat. Environmental Research Letters, 2011

Oude bemoste bomen zijn de grootste stikstofbronnen van het bos. Bron: bterrycompton, Flickr

‘Mosbacteriën bemesten bomen’

4 reacties / Wetenschap / Door Germen Roding / 9 juni 2011 8 juni 2011

Wacht nog even met het kappen van die bemoste oude bomen. Mosbacteriën blijken namelijk twee keer zoveel stikstof vast te kunnen leggen als de bacteriën in de bodem. Zouden we deze bacteriën kunnen gebruiken voor biologische landbouw?

Mos als kunstmest

Een nieuwe studie door Dr. Zoë Lindo, een post-doc fellow van de faculteit Biologie van de McGill Universiteit en Jonathan Whiteley, a doctoraalstudent van dezelfde faculteit hebben aangetoond dat grote, oude bomen wel eens erg belangrijk kunnen zijn voor de gezondheid van bossen. Dit onderzoek toont aan dat er een essentieel verschil is tussen productiebossen met alleen jonge, snelgroeiende bomen en oudere bossen, waar veel eeuwenoude bomen voorkomen. Lindo’s onderzoek laat zien dat de interactie tussen oude bomen, mossen en cyanobacteriën de kringloop van nutriënten zo ondersteunen dat het bos van veel stikstof wordt voorzien.

Stikstofbinding kost veel energie
Onze lucht bestaat voor bijna viervijfde uit stikstofgas: moleculen die uit twee stikstofatomen. Het kost helaas extreem veel energie om de twee stikstofatomen uit elkaar te trekken omdat er een driedubbele atoombinding tussen zit. Planten lukt dat niet. Alleen bepaalde bacteriën krijgen dat voor elkaar, bijvoorbeeld de rhizobium-bacteriën in de wortels van vlinderbloemigen zoals erwten en bonen. In een kunstmestfabriek wordt het energievretende Haber-Bosch proces gebruikt waarbij stikstof en waterstof met elkaar worden verhit. De ecologische relatie is ingewikkeld: de bomen bieden onderdak aan mos, dat weer onderdak biedt aan de cyanobacteriën die de stikstof vastleggen. Een belangrijk deel van ons energiegebruik komt voor rekening van stikstofbinding.

Stikstof uit cyanobacteriën in mossen
De groei en ontwikkeling van veel wouden wordt beperkt door een gebrek aan stikstof. Al eerder is gevonden dat cyanobacteriën in mossen op de bodem stikstof aan arctische wouden leveren, maar tot nu toe zijn cyanobacteriën niet bestudeerd in de kustbossen aan de Amerikaanse westkust of op de bovenkant van bomen. Lindo verzamelde met haar doctoraalstudent mos in bomen van vijftien tot dertig meter hoog en toonde aan dat cyanobacteriën op dertig meter hoogte veel meer voorkomen en ook twee keer zoveel stikstof vastlegden als hun soortgenoten op de bodem.

Mos is cruciaal. De hoeveelheid stikstof van het bladerdek hangt af van de hoeveelheid mos die op bomen groeit. “Je hebt bomen nodig die groot en oud genoeg zijn, zodat hun schors dik genoeg is en ze gekoloniseerd worden door mos. Pas dan vestigen zich de stikstofbindende cyanobacteriën,” aldus Lindo. “Bomen beginnen pas met het vergaren van mos als ze ouder zijn dan een eeuw. Dus is vooral de dichtheid van oude bomen die begroeid zijn in mos belangrijk. We onderzochten bomen die naar schatting vijfhonderd tot achthonderd jaar oud waren.”

Cyanobacteriën als kunstmest
Mogelijk zijn deze bacteriën ook in te zetten in de landbouw, bijvoorbeeld door ze te laten groeien op landbouwgewassen of de bodem daartussen. Ze zouden hiervoor gesproeid kunnen worden.Dit zou veel kunstmest besparen en hiermee energie. Ook zou deze natuurlijke bemestingsmethode veel fossiele brandstofverbruik schelen. Op dit moment wordt veel aardgas gebruikt voor de productie van nitraatmeststoffen en ammoniummeststoffen. Zo gaat bijna de hele aardgasproductie van Bangladesh hieraan op.

Bronnen
1. Bacteria on Old-Growth Trees May Help Forests Grow, Science Daily
2. Z. Lindo en J.A. Whiteley, Old trees contribute bio-available nitrogen through canopy bryophytes, Plant and Soil, 2011

Boomvarens (en vroeger: reuzenpaardestaarten) verschillen biologisch gezien sterk van zaadplanten als dennen, palmen en loofbomen. Toch vormen ook zij bossen van hoge verticale planten. Dat is op een exoplaneet niet anders, denken exobiologen daarom.

Bomen waarnemen op exoplaneet

Laat een reactie achter / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 20 mei 2011 20 mei 2011

Een boom waarnemen op lichtjaren afstand is onmogelijk, zegt het gezonde verstand. Toch hebben onderzoekers nu een methode bedacht. Kunnen we Pandora-achtige oerwoudplaneten nu vanaf aarde waarnemen?

Op aarde komen bossen voor, die uit planten uit heel verschillende plantenfamilies bestaan. In Noord-Australië komen bijvoorbeeld boomvarens voor. Bekend zijn loofwouden en naaldwouden. In de tropen komen palmbossen voor. Je zou zelfs de bizarre saguarocactussen van Arizona als een vorm van – zeer dunbegroeid – bos kunnen zien.

Al deze bossen bestaan uit verticale planten. De reden daarvoor is eenvoudig. Bomen overleven vooral als ze hoger zijn dan de concurrent, want dan vangen ze meer licht op. De dominerende planten in bossen zijn dus meestal (niet altijd, denk bijvoorbeeld aan de banyan en mangrovebossen) hoge, verticale structuren. Deze ecologische concurrentie treedt in elk ecosysteem op waarin meercellige planten bestaan. Dat zal dus op buitenaardse planeten niet anders zijn.

De kleuren en reflectie van bossen verandert al naar gelang de hoe waaronder de zonnestraling op het bos valt. Midden op de dag zijn er bijvoorbeeld nauwelijks schaduwen. Het bos weerkaatst dan het meeste licht. Interessant is dat we de effecten daarvan waar kunnen nemen vanaf zeer grote afstand. Als de ster vrijwel tussen onszelf en een exoplaneet in staat, zien we een korte, scherpe toename in helderheid van de planeet als het licht van het exo-bos precies onze richting op weerkaatst. Dit effect is veel minder groot bij natuurlijke hoogteverschillen.

Andere onderzoekers hebben voorgesteld te letten op spectraallijnen van zuurstof of biomoleculen. Het probleem is dat het zo niet mogelijk is onderscheid te maken tussen een planeet, bedekt met een slijmlaag van eencelligen (het uiterlijk van de aarde gedurende drie miljard jaar, toen er alleen nog bacteriën voorkwamen) en een buitenaards bos met hoogontwikkeld leven. Met de nieuwe methode kan dat wel. Wel moet dan eerst de aanwezigheid van leven zijn aangetoond (met een van de andere genoemde methoden), zodat dat specifieke spectrum als uitgangspunt kan worden gebruikt.

Bron:
Physorg