Als de permafrost verdwijnt op de Noordpool blijft er kale grond over. Maar het gekke is dat sommige gebieden binnen tien jaar alweer groen zijn, terwijl het herstel elders meer dan een eeuw duurt. Onderzoekers weten nu hoe dat komt.
Het verschil hangt rechtstreeks samen met de zogenoemde bruto primaire productie van elke regio. Dit is een maat voor het fotosynthetisch vermogen. Een interessante ontdekking, want wetenschappers kunnen nu exact voorspellen hoe lang het duurt voordat een specifieke locatie herstelt na het ontdooien van de permafrost.
Dooiverschuivingen
De studie richtte zich op een fenomeen dat bekendstaat als retrogressieve dooiverschuiving, een soort aardverschuiving, die ontstaat als grondijs smelt, waardoor delen van het terrein plotseling instabiel worden. Eén zo’n verschuiving kan vele hectaren land beïnvloeden en het bodemoppervlak kan honderden meters verschuiven of verzakken. Deze verschuivingen ontwortelen en vernietigen een groot deel van de aanwezige vegetatie en veroorzaken verlies van koolstof in de bodem, aldus onderzoeksleider Mark Lara, hoogleraar plantenbiologie aan de University of Illinois Urbana-Champaign. “Plotselinge dooiverschijnselen zoals deze treffen momenteel naar schatting 5 procent van het wereldwijde permafrostgebied, wat neerkomt op ongeveer 905.000 vierkante kilometer grond”, legt hij uit.
Inzicht in hoe planten opnieuw gaan groeien op door dooiverschuivingen aangetaste gebieden kan wetenschappers helpen betere voorspellingen te doen over hoe dit de koolstofkringloop beïnvloedt en bijdraagt aan of mogelijk zelfs helpt bij het beperken van de negatieve effecten van klimaatverandering.
Acht permafrostgebieden onderzocht
De onderzoekers onderzochten de groenheid van de vegetatie in acht permafrostgebieden die door verschuivingen zijn getroffen, waaronder twee in Alaska, drie in Canada, een in Siberië en twee op het Qinghai-Tibetplateau. Ze maakten gebruik van decennia aan satellietgegevens. Daarmee konden ze het optreden en de gevolgen van dooiverschuivingen volgen. Onbemande luchtmetingen leverden meer details op over welke planten de getroffen gebieden opnieuw koloniseerden en hoe snel ze terugkeerden.
De onderzoekers hadden slechts beperkte gegevens voor verschuivingen die meer dan tien jaar geleden plaatsvonden, aldus Lara. “De satellietgegevens gaan maar tot een bepaald aantal jaren terug. Maar we konden kijken naar het type vegetatie dat zich herstelde na verschuivingen uit de jaren vijftig, zestig en tachtig en die vegetatietypen koppelen aan deze chronologische volgorde. Daardoor konden we regionaal zien hoe de vegetatie zich herstelde na een verstoring.”
Het hangt af van de hoogte
Door de hersteltijd van de acht permafrostlocaties te analyseren en te vergelijken, ontdekten de onderzoekers dat dooiverschuivingen op hogere Arctische breedtegraden en in hooggelegen gebieden veel langer nodig hebben om hun groenheid terug te krijgen dan die op lagere breedtegraden. “In laag-Arctische gebieden kan herstel binnen een decennium plaatsvinden. In hoog-Arctische gebieden kan het tientallen tot wel honderd jaar duren.”
De onderzoekers vonden een direct verband tussen de bruto primaire productie van een regio en de hersteltijd, waardoor het mogelijk wordt om te voorspellen hoe lang het duurt voordat een locatie zijn fotosynthetische capaciteit volledig terugkrijgt na een dooiverschuiving.
Om de nauwkeurigheid te testen, evalueerde het team het herstel van vier extra locaties in andere permafrostgebieden. Ze ontdekten dat hun voorspelling voor zeer productieve laag-Arctische gebieden tot op een à twee jaar nauwkeurig was. “De voorspellingen waren minder accuraat op locaties met een lagere productiviteit, waar het herstel van de fotosynthese veel langer duurde”, zegt Lara.
Andere vegetatie
Een belangrijk onderdeel, bevestigd door veldonderzoeken van wetenschappers over de hele wereld, is dat zelfs als een gebied zijn groenheid terugkrijgt na een dooiverschuiving, het waarschijnlijk niet snel terugkeert naar zijn oorspronkelijke samenstelling en diversiteit van planten. Sommige planten, zoals wilgen, zijn veel beter in staat om verstoorde, zeer productieve gebieden te koloniseren. Als ze in de buurt van een verschuiving aanwezig zijn, kunnen ze zich relatief snel vestigen en het gebied domineren voordat andere planten terugkeren.
Er is ook een positief aspect aan de snelle toename van houtige planten. Ten eerste kunnen ze een gebied stabiliseren en verdere verliezen van bodemkoolstof na een verschuiving beperken. Ten tweede kunnen houtige planten mogelijk meer koolstof uit de atmosfeer opnemen en de opslag van koolstof in de bodem sterker bevorderen dan andere planten.
Als dit wordt bevestigd in vervolgonderzoek, “zou dit mogelijk de koolstofbalans van honderden tot duizenden gebieden met dooiverschuivingen kunnen veranderen”, aldus Lara. “Maar planten gaan ons niet redden”, relativeert hij. “Ze kunnen echt niet de hoeveelheid koolstof opnemen die vrijkomt uit permafrost wanneer die opwarmt en ontdooit. Maar ze kunnen mogelijk wel een deel van dat verlies compenseren.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Door abrupte dooi van permafrost komt er nog veel meer CO2 vrij dan gedacht en Bizar: twee in Siberisch permafrost ontdekte rondwormen blijken al 46.000 jaar ’te slapen’ om extreme omstandigheden te kunnen overleven. Of lees dit artikel: Smeltend permafrost geeft behalve broeikasgassen mogelijk ook gevaarlijke virussen, bacteriën en zelfs kernafval vrij.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
