Onverwacht: klimaatverandering gaat mogelijk herfst vervroegen

De Natuurkalender, Wageningen University
28-NOV-2020 - Verrassende nieuwe inzichten in fenologieland. Tot nu toe gingen we er van uit dat een warmere herfst resulteert in latere bladverkleuring en bladval. Dat zien we ook in Nederland gebeuren. Een studie in het wetenschappelijke tijdschrift Science laat echter zien dat een hogere productiviteit tijdens het groeiseizoen door klimaatverandering tot vervroeging van de herfstverschijnselen kan leiden.
Deel deze pagina

Tientallen jaren gingen fenologen ervan uit dat herfstverschijnselen zich steeds later in het jaar voordoen bij stijgende temperaturen. Waarnemingen van bladverkleuring en bladval bevestigen tot nu toe ook dit beeld. Ook in de data van ons fenologische netwerk De Natuurkalender zien we die verlating (morgen meer hierover op Nature Today). Er zijn wel nog veel onduidelijkheden over welke factoren nu precies het moment van bladverkleuring en bladval bepalen. De vervroeging van de bladontplooiing in het voorjaar in combinatie met een vertraging van de herfst leidt tot een verlenging van het groeiseizoen. Een grootschalige studie naar Europese bomen suggereert dat deze trend van latere herfst aan het veranderen is. De herfst zou wel eens eerder kunnen gaan beginnen als de productiviteit door klimaatverandering verder toe gaat nemen.

CO2-concentratie atmosfeer

Planten zijn in staat om met hun bladeren en energie uit licht koolstofdioxide (CO2) uit de lucht om te zetten in koolhydraten. De mate waarop deze fotosynthese plaatsvindt varieert sterk gedurende een jaar. In de winter ligt het proces grotendeels stil omdat loofbomen geen blad hebben. In de zomer is de productiviteit het hoogst. Het effect van fotosynthese is goed zichtbaar op het verloop van de CO2-concentratie in de lucht. In onderstaande figuur staat de dagelijkse, wekelijkse en maandelijkse CO2-concentratie op de berg Mauna Loa in Hawaii weergegeven sinds eind november 2018. Van oktober tot en met mei neemt de CO2-concentratie toe. Door afbraak van plantmateriaal komt er meer CO2 vrij dan er door planten wordt opgenomen. Van mei tot oktober daalt de concentratie omdat bladeren meer CO2 opnemen dan dat er vrij komt.

Verloop van de dagelijkse, wekelijkse en maandelijkse CO2-concentratie van 24 november 2018 tot en met 24 november 2020 op de berg Mauna Loa, Hawaii. De concentratie staat weergegeven in het aantal deeltjes CO2 per miljoen deeltjes lucht (parts per million, ppm)

Meer fotosynthese, eerdere herfst

De gedachte was tot nu toe dat in een warmere wereld loofbomen bomen een langer groeiseizoen krijgen en dan via fotosynthese meer koolstof kunnen vastleggen. Deborah Zani en haar collega’s laten met een publicatie in het wetenschappelijke tijdschrift Science zien dat de fotosyntheseactiviteit gedurende het groeiseizoen de timing van bladverkleuring en bladval beïnvloedt. Maar anders dan verwacht. Ze analyseerden ruim 430 duizend fenologische waarnemingen van zes bladverliezende boomsoorten in Centraal Europa (beuk, witte paardenkastanje, Europese lariks, zomereik, wilde lijsterbes en berk). Het betrof bijna 15 duizend tijdseries, variërend van 15 tot 65 jaar tussen 1948 en 2015. Uit de analyse bleek zoals verwacht dat een hogere herfsttemperatuur een latere herfst tot gevolg had. Ze toonden echter ook aan dat bij elke tien procent stijging van de fotosyntheseactiviteit de herfst acht dagen eerder begint. De invloed van fotosynthese op de timing van de herfst blijkt zelfs sterker dan de herfsttemperatuur. Dat de bladverkleuring en bladval zich eerder voordoet bij meer productiviteit gedurende het groeiseizoen komt waarschijnlijk doordat wortels en het hout maar een beperkte opslagcapaciteit hebben. Als de opslag vol zit is het ‘kostbaar’ om bladeren langer vast te houden.

Om deze bevindingen te toetsen hebben ze ook experimenten uitgevoerd om de koolstofopname gedurende het groeiseizoen te beïnvloeden en te bepalen wat de gevolgen voor bladverkleuring en bladval waren. Ze plaatsten verschillende planten van beuk, de Japanse spirea, onder verschillende omstandigheden: schaduw, vijf graden hogere temperatuur en een verdubbeling van de CO2-concentratie. Bij planten die in de schaduw opgroeiden nam de productiviteit meer dan 45 procent af en deden de herfstverschijnselen zich meer dan tien dagen later voor. Planten die bloot werden gesteld aan een temperatuurstijging van vijf graden warmer en een twee keer zo hoge CO2-concentratie lag de productiviteit juist veertig procent hoger en vervroegde de herfst met twintig dagen.

Volledige bladverkleuring beuk

Eind deze eeuw

Tot nu toe vertraagde de herfst, maar wat kan er gebeuren als de CO2-concentratie en de temperatuur op aarde blijft stijgen? De onderzoekers hebben met hun nieuwe inzichten een model gemaakt waarmee ze de timing van herfstverschijnselen in de rest van deze eeuw kunnen voorspellen. Uit de berekeningen met een scenario van sterke klimaatverandering blijkt dat de bladval aan het einde van deze eeuw niet twintig dagen later plaats zal vinden, maar juist zeven dagen eerder.

Met een verder gaande klimaatverandering zal de lengte van het groeiseizoen dus minder toenemen dan eerst werd gedacht. Dit betekent dat loofbomen beduidend minder koolstof vast kunnen leggen gedurende het groeiseizoen, wat weer gevolgen heeft voor het verloop van de broeikasgasconcentratie. Of de vervroeging van de herfst zich overal gaat voordoen is nog de vraag. Er zijn aanwijzingen dat in gebieden met veel stikstof bomen meer mogelijkheden hebben om koolstof vast te leggen en ze dus minder snel aan hun productiviteitslimiet zitten. In Nederland is de stikstofdepositie uit de lucht hoog, waardoor een toename van fotosynthese mogelijk tot een minder sterke vervroeging zal leiden.

De studie laat maar weer eens het belang zien van fenologishe waarnemingen. Morgen publiceren we een natuurbericht met een overzicht van het verloop van de herfstverkleuring dit jaar in Nederland.

Tekst: Arnold van Vliet, De Natuurkalender, Wageningen University
Foto’s: Arnold van Vliet en Scripps Institution of Oceanography

Deze website maakt gebruik van cookies. Wilt u meer informatie over cookies en welke worden opgeslagen?
Lees de cookieverklaring. Niet meer tonen