Planten drinken veel van het water op dat naar de aarde valt. Ze nemen wat ze nodig hebben voordat ze het vrijgeven door kleine gaatjes aan de onderkant van hun bladeren, net zoals mensen bij elke uitademing waterdamp afgeven.

Hoeveel een plant drinkt en de snelheid waarmee het water afgeeft, of blijkt, is mede afhankelijk van het vochtgehalte in de lucht en de bodem. De opwarming van de aarde zal dit proces meer verschuiven dan eerder werd voorspeld, Dat blijkt uit nieuw onderzoek van Stanford University.

Gepubliceerd op 1 juni in Natuur Klimaatverandering , het artikel laat zien dat huidige klimaatmodellen onderschatten hoe streng planten hun waterverbruik rantsoeneren als reactie op droge lucht, en het effect van droge grond overschatten. De resultaten suggereren dat planten in veel regio's in de toekomst minder water zullen vasthouden dan verwacht tijdens hete droogtes, waardoor er meer water beschikbaar is om in reservoirs te sijpelen, ondergrondse watervoerende lagen, rivieren, meren en beken.

"Dit is goed nieuws, " zei co-auteur van de studie Alexandra Konings, een assistent-professor aardsysteemwetenschap aan Stanford's School of Earth, Energie- en milieuwetenschappen (Stanford Earth). Toch is er ook een duistere kant aan de bevindingen:hoewel de watervoorraden misschien minder afnemen, plantengroei en koolstofopname zullen waarschijnlijk meer lijden dan de meeste modellen voorspellen.

"Of planten het in toekomstige droogtes beter zullen doen, is een complexere vraag, " zei hoofdauteur Yanlan Liu, een postdoctoraal onderzoeker in het lab van Konings. "Maar nu weten we dat planten minder water zullen gebruiken dan verwacht."

Voor landbouwgewassen, dit betekent de best beschikbare schattingen van toekomstige waterbehoeften, groei en kwetsbaarheid zijn "waarschijnlijk onjuist" in perioden waarin de atmosfeer erg droog is, zei een andere van de auteurs van de studie, Mukesh Kumar, die universitair hoofddocent civiele, bouw- en milieutechniek aan de Universiteit van Alabama.

Atmosferische droogte gaat 'door het dak'

De wetenschappers keken specifiek naar een onderdeel van klimaatmodellen die verdamping schatten, die verwijst naar de snelheid waarmee het landoppervlak van de aarde en planten water terugvoeren naar de atmosfeer. "Zoveel van de waterhuishouding in een bepaald ecosysteem gaat naar verdamping, het heeft gevolgen voor hoeveel water er over is voor watervoorraden voor mensen, "Zei Konings. "Het heeft ook grote effecten op weer en klimaat."

Een algemene modelleringsaanpak behandelt dit dynamische proces min of meer als een functie van bodemvocht. "Dat is niet realistisch omdat vegetatie reageert op droogte op basis van de hoeveelheid water in de bladeren, ' zei Konings.

Weinig klimaatmodellen proberen de effecten van droge grond en droge lucht te ontrafelen bij het voorspellen van veranderingen in verdamping. "De modellen die nu in gebruik zijn, werken heel goed als je het gemiddelde neemt van natte en droge omstandigheden over meerdere jaren, maar niet in tijden van droogte, " zei Konings, die ook een centrumgenoot is, uit beleefdheid, aan het Stanford Woods Institute for the Environment.

Deze verstrengeling wordt steeds problematischer onder klimaatverandering. Op sommige hotspots over de hele wereld, afleveringen van gevaarlijk vochtige hitte vallen op met toenemende ernst en frequentie. Maar als de temperatuur stijgt, Konings zei, de meeste droogtes gaan gepaard met relatief droge lucht. Hetere lucht kan simpelweg meer waterdamp bevatten dan koelere lucht, wat betekent dat de atmosfeer minder verzadigd raakt als deze zonder extra water opwarmt. Als resultaat, terwijl toekomstige veranderingen in bodemvocht moeilijk te voorspellen zijn en waarschijnlijk per regio zullen verschillen, ze zei, "Atmosferische droogte gaat door het dak."

Hydrauliek binnenhalen

De onderzoekers modelleerden het effect van dit drogen op de drinkgewoonten van planten door in te zoomen op reacties in het hydraulische systeem van de plant:de leidingen en kleppen in de wortels van een plant, stengel en bladeren. Ze ontwikkelden wiskundige technieken om verdampingssnelheden af ​​te leiden uit een combinatie van algemeen beschikbare datasets, inclusief records van bodemtextuur, luifel hoogten, plantensoorten en koolstof- en waterdampstromen op 40 locaties over de hele wereld. Vervolgens vergeleken ze hun technieken met beperkte real-world metingen van verdamping.

De ontwikkeling van een hydraulisch model, op zichzelf, is geen primeur. Maar de onderzoekers gingen verder, het vergelijken van de verschillende modelbenaderingen om de impact van planthydraulica onder verschillende omstandigheden te begrijpen.

Ze ontdekten dat de meest gebruikte benaderingen voor het schatten van verdamping ongeveer 40 procent van het effect van droge lucht missen. Dit is als een weersvoorspelling die geen melding maakt van gevoelstemperatuur of verstikkende vochtigheid. Het effect is het sterkst - en de huidige voorspellingen zijn het meest afwijkend - op plaatsen waar planten het minst zijn aangepast aan droogte. Konings zei, "We waren verrast dat dit zo'n groot effect had."