Met de effecten van klimaatverandering aan de gang, wordt droogte in veel delen van de wereld een steeds groter probleem. Michael Bahn, onderzoeker van de afdeling Ecologie aan de Universiteit van Innsbruck, was betrokken bij verschillende onderzoeken naar de impact van droogte op ecosystemen. Deze onderzoeken, die onlangs in vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften zijn gepubliceerd, geven inzicht in de complexiteit van processen die ten grondslag liggen aan de reacties van ecosystemen op droogte. Ze benadrukken het belang van biodiversiteit om natuurlijke systemen in staat te stellen droogte te weerstaan.

Het recente IPCC-rapport maakt sterk dat met aanhoudende klimaatverandering, extreme weersomstandigheden vaker zullen voorkomen en droge perioden steeds intenser zullen worden. Professor Bahn en zijn collega's hebben onlangs verschillende onderzoeken gepubliceerd over verschillende aspecten van de effecten van droogte op ecosystemen.

Kijken in de tijdmachine

"Om te onderzoeken hoe ecosystemen worden beïnvloed door droogte, hebben we schuilplaatsen geïnstalleerd in graslanden en bossen. Het doel is om te begrijpen hoe een heel ecosysteem met zijn talrijke interacties reageert op droogte", legt Bahn uit. "Door graslanddelen te verwarmen met heaters en CO₂ toe te voegen aan hun atmosfeer kunnen we de effecten van droogte in een toekomstige wereld nabootsen."

Terwijl opwarming zowel droogte als hittestress verhoogt, verhoogde CO₂ helpt planten water te besparen door het verlies van bladwater te verminderen. De multifactorexperimenten van Bahn suggereren dat de gevolgen van droogte onder toekomstige klimaatomstandigheden ernstiger zullen zijn, maar dat het herstel van droogte ook sneller zal zijn. "Met deze experimentele benadering kunnen we de toekomstige omstandigheden van vandaag voorspellen. Het is als een tijdmachine", zegt Bahn.

Dergelijke studies zijn van onschatbare waarde voor het testen en verbeteren van ecosysteemmodellen. Hiermee kunnen wetenschappers anticiperen op veranderingen in de omgeving van ecosystemen en hoe deze veranderingen het klimaat beïnvloeden. Deze feedback wordt voornamelijk gemedieerd door broeikasgassen, waaronder CO₂ en lachgas (N₂ O). "Onze studies tonen aan dat droogte de opname van CO₂ . sterk vermindert door ecosystemen. Tegelijkertijd leidt de regenval na droogte vaak tot een verhoogde uitstoot van broeikasgassen. Dergelijke 'hete momenten' zijn met name van cruciaal belang voor N₂ O-emissies, vooral van bemeste bodems", legt Bahn uit.

Een synthesestudie van vele experimentele en observationele studies die eerder dit jaar werden gepubliceerd in Nature Ecology &Evolution bleek dat het productiviteitsverlies als gevolg van droogte tot 50% groter kan zijn dan door experimenten wordt gesuggereerd. Daarom moeten bij modellen en grootschalige beoordelingen ook rekening worden gehouden met veldwaarnemingen op lange termijn en grootschalige analyses van satellietgegevens. In een ander recent artikel in hetzelfde tijdschrift suggereren de wetenschappers dat naarmate de klimaatverandering voortschrijdt, de mechanismen die in de mondiale droge gebieden werken een steeds grotere rol zouden kunnen spelen in veel van de momenteel vochtigere regio's.

Veerkracht door diversiteit

De onderzoekers zijn ook begonnen te onderzoeken hoe de verwachte toekomstige toename van de droogtefrequentie ecosystemen zou kunnen beïnvloeden. "Ons recent overzichtsartikel in Global Change Biology benadrukt dat droogte sterke gevolgen kan hebben voor ecosystemen, wat de manier kan veranderen waarop ecosystemen reageren op daaropvolgende droogtes", zegt Bahn. In een langdurig droogte-experiment uitgevoerd door Bahn werd bijvoorbeeld waargenomen dat terugkerende droogte de samenstelling van de microbiële bodemgemeenschap veranderde en, onverwacht, maakte de bodem minder vatbaar voor droogte.

De auteurs concludeerden in hun artikel in Nature Communications dat terugkerende droogte het ecologische geheugen van de bodem verandert. Dit zou de veerkracht van ecosystemen in het licht van toekomstige droogte kunnen vergroten. In een ander artikel dat onlangs is gepubliceerd in Science Advances , toonden de onderzoekers aan dat droogte bodembacteriën en schimmels anders aantast en dat het bodempathogenen begunstigt. De wetenschappers toonden aan dat deze verschuiving in bodemgemeenschappen de manier waarop biodiversiteit de effecten van droogte op de productiviteit van ecosystemen buffert, kan veranderen.

Biodiversiteit verhoogt de stabiliteit van ecosystemen omdat verschillende soorten verschillende manieren hebben om met omgevingsstress om te gaan. Bahn en collega's merkten bijvoorbeeld op dat in berggraslanden snelgroeiende plantensoorten gevoeliger zijn voor droogte, maar ook snel herstellen; langzaam groeiende planten zijn resistenter maar herstellen langzamer. In de bodem zijn het de schimmels die resistenter zijn, terwijl bacteriën zich snel kunnen herstellen na droogte. Bij herbevochtiging geven bacteriën stikstof af, wat de snelgroeiende planten ten goede komt.

"Plant-bodem-interacties zijn belangrijke mechanismen die ten grondslag liggen aan de reacties van ecosystemen op droogte", legt Bahn uit. Hij benadrukt ook het belang van het ondersteunen van biodiversiteit bij het beheer van ecosystemen:"Om de veerkracht van ecosystemen in het licht van klimaatverandering te versterken, moeten we af van de voorkeur voor monoculturen, zoals de wijdverbreide sparrenbossen in Oostenrijk."

Klimaatneutraliteit is de belangrijkste maatregel

Bahn was recentelijk betrokken bij de wetenschappelijke adviesraad van de Oostenrijkse Klimaatraad. 100 burgers, geselecteerd om de Oostenrijkse bevolking statistisch te vertegenwoordigen, identificeerden mogelijke maatregelen om tegen 2040 klimaatneutraliteit te bereiken. Bahn merkte op dat de burgers er een groot belang bij hadden om de kwestie van klimaatverandering en aanpassing actief en constructief aan te pakken.

"Politici mogen de bereidheid van de burgers om maatregelen te steunen om de klimaatcrisis te verzachten niet onderschatten", zegt Bahn. "Hoewel maatregelen ter bescherming en verbetering van de biodiversiteit belangrijke stappen zijn om de klimaatbestendigheid te vergroten, is er een dringende noodzaak om snel actie te ondernemen om de klimaatverandering te vertragen. Dit is de belangrijkste oorzaak van de recente en aanstaande toename van de frequentie en intensiteit van droogtes." + Verder verkennen

Reacties van zaadeigenschappen op extreme droogte impliceren sterke relaties met droogtegevoeligheid