Hoewel veel mensen hebben beweerd dat een stijging van het kooldioxidegehalte de gewasproductie ten goede zou komen, een recent model van de effecten van verhoogde CO2 laat zien dat het niet zo eenvoudig is en dat verhoogde niveaus een veel minder positief effect op de fotosynthese van planten kunnen hebben dan eerder werd voorspeld.

Purdue University-onderzoekers testten de effecten van verhoogde CO2 en warmere temperaturen op het gebruik van plantenwater. Hoewel verhoogde koolstofdioxide en warmere temperaturen over het algemeen de fotosynthese verbeteren, in deze experimenten ontdekten de onderzoekers dat poriën op plantenbladeren, bekend als de huidmondjes, onder deze omstandigheden werd voorspeld dat ze kleiner zouden worden, het verminderen van de hoeveelheid vocht die planten in de lucht afgeven.

Hoewel deze verandering kan betekenen dat sommige planten in sommige droge gebieden efficiënter zijn in hun watergebruik, over het algemeen zal deze verandering in de plantenfysiologie zijn eigen klimaateffecten hebben, wat resulteert in minder regenval in sommige regio's, schadelijke planten en gewasopbrengsten, zegt Qianlai Zhuang, hoogleraar aard- en atmosferische wetenschappen.

"Deze studie laat zien dat, hoewel het verhogen van kooldioxide in de atmosfeer de opname van CO2 door planten direct kan versterken, het kan ook de transpiratie van planten verminderen, invloed hebben op wereldwijde neerslagpatronen, en de opwarming plaatselijk verhogen, " hij zegt.

Het onderzoek is gepubliceerd in een recent nummer van Geofysische onderzoeksbrieven . Zhuang's afgestudeerde student Zhu is de hoofdauteur van het papier.

Lisa Welp, assistent-professor biogeochemie bij Purdue's Department of Earth, Sfeervol, en Planetaire Wetenschappen, en een co-auteur op het papier, zegt dat in veel terrestrische ecosystemen, neerslag is afkomstig van water dat door planten tegen de wind in naar de atmosfeer wordt gerecycleerd, invloed op zowel de neerslag als de temperatuur.

"De rol die terrestrische vegetatie speelt bij het recyclen van regenval op het land wordt vaak vereenvoudigd of over het hoofd gezien, maar het is een belangrijke speler bij het bepalen van regionale neerslagpatronen en, daarom, productiviteit in waterbeperkte ecosystemen, Welp zegt. "Als sommige planten hun wateroverdracht naar de atmosfeer verminderen door de transpiratiesnelheid te verlagen, dit resulteert in regionale neerslagdalingen. Het resulteert ook in lokale verwarming omdat verdampend water uit plantenbladeren werkt als een airconditioner, oppervlaktetemperaturen koeler te houden."

Algemeen, het effect is sterk genoeg dat er geen netto toename is van de wereldwijde landbouwproductie, zegt Zhuang. In feite, naarmate koolstofdioxide wereldwijd toeneemt, de modellering toonde aan dat het plantenleven in de meeste regio's van de wereld aanzienlijk te lijden heeft van stijgende temperaturen en verminderde neerslag.

"Je kunt niet naar één effect afzonderlijk kijken, zoals fotosynthese, en bepalen hoe dit de wereldwijde gewasproductie zal beïnvloeden, " zegt Zhuang. "Er zijn zowel directe als indirecte effecten, en beide moeten worden overwogen."

Atmosferische koolstofdioxide is gestegen van 280 delen per miljoen vóór het industriële tijdperk, die aan het eind van de 18e eeuw begon, tot het huidige niveau boven 400 delen per miljoen.

Zhuang en afgestudeerde student Peng Zhu bedachten zes modelexperimenten met behulp van historische klimaatgegevens van 1850 tot 2011. Ze ontdekten dat, hoewel een paar gebieden een verbeterde plantengroei zouden zien, waaronder delen van Canada, het grootste deel van Madagaskar, en de zuidpunt van India - andere regio's op de planeet zouden eronder lijden.

"Deze studie geeft aan dat het netto CO2-bemestingseffect zal worden overschat, tenzij rekening wordt gehouden met de effecten van vegetatie-klimaatfeedback, "zegt Zhu.