Planten zijn de baas op aarde, nu in hogere versnelling



We leven in het Herboceen, tijdperk van de planten en de hoeveelheid chemicalien die deze wezens de atmosfeer in pompen doet alle menselijke activiteit verbleken


Vergeleken met het plantenrijk zijn mensen maar lieverdjes. Liefst 30.000 stofjes spuiten planten in soms grote hoeveelheden de atmosfeer in, zelfs stoffen die de ozonlaag afbreken. Nieuw onderzoek toont dat planten zelfs massa-uitsterven kunnen veroorzaken, als ze in hoge versnelling raken.

22-09-2012

Een nieuwe studie in geologenvakblad Geology van Margret Steinthorsdottir laat er geen gras over groeien. Op de grens tussen de geologische tijdperken Trias en Jura (van Jurassic Park) 210 miljoen jaar geleden, zouden planten de atmosfeer zó hebben uitgedroogd, dat veel andere levensvormen het loodje legden.

Massaal vulkanisme leek eerder een goede kandidaat, voor het massa-uitsterven dat in 10 miljoen jaar tijd plaatsvond. Geologisch gezien is dat snel.‘Maar men had nooit de oorzaak gezocht bij een door planten gedreven kracht op geologische tijdschaal’, verklaart één van de co-auteurs Jennifer Mc Elwain.

De onderzoekers ontdekten fossiele planten in aardlagen in Oost Groenland uit de vroege Jura. In de bladen zaten naar verloop van geologische tijd steeds minder huidmondjes. Die mondjes zijn de sluizen in bladen waarmee planten stoffen als CO2 met de lucht uitwisselen. Doordat vulkanen een grote hoeveelheid CO2 uitbraakten- tot een concentratie van 6 maal die van nu - hadden planten plots veel minder huidmondjes nodig om te ‘ademen’.

Hoewel CO2 tegenwoordig ‘vervuiling’heet, geldt die menselijke kwalificatie niet voor planten. Ze hebben CO2 als ‘luchtmest’nodig om suikers te maken met licht en water. Met meer plantenmest in de atmosfeer, maken planten minder en kleinere huidmondjes: de sluizen hoeven minder open om de zelfde hoeveelheid CO2 te krijgen. Maar het aanvankelijke voordeel voor planten, snellere productie werd voor andere organismen misschien nadelig. Dankzij minder huidmondjes ‘zweten’planten ook minder water uit. De onderzoekers geloven dat de afname van al dat plantenzweet het vochtgehalte van de atmosfeer dramatisch deed dalen. Met liefst 60 procent, waardoor het klimaat drastsich zou verdrogen. Uiteindelijk werd die droogte ook veel- nu uitgestorven- planten te gortig. Die klimaatconclusies – uit modelberekeningen- zijn vooralsnog omstreden.

 

Mc Elwain gaf haar presentatie afgelopen maandag bij de Koninklijke Akademie van Wetenschappen (KNAW) aan de Kloveniersburgwal. Hier vergaderde een internationale groep wetenschappers over de vraag: wat gaan planten doen, nu niet alleen vulkanen maar mensen de concentratie van plantenmeststof CO2 verhogen?

De hoeveelheden die planten produceren en doorgeven zijn enorm, en daarmee ook hun invloed op aarde. ‘Alle CO2 die wij de atmosfeer in brengen is binnen zes jaar door planten rondgepompt’, verklaart emeritus-hoogleraar plantenfysiologie Piet Kuiper. ‘Dus als je je grootmoeder cremeert zit haar CO2 binnen zes jaar in een plant.’ Als planten dus hun hele stofwisseling versnellen door extra CO2, gebeurt dat op grote schaal: maar welke stoffen in welke hoeveelheid is een belangrijk nieuw onderzoeksterrein.

Voor planten overheerst voorlopig het goede nieuws. Binnen de plantenfysiologie is algemeen aangetoond via zogenaamde FACE-experimeten (Free Air Carbon Enrichment), dat een verdubbeling van de meststof CO2 in de lucht, planten tientallen procenten harder doet groeien. Dit biologische principe- het fertilisatieeffect- passen paprikatelers in het Westland ook toe, met extra CO2 van Shell uit Pernis die ze in de kassen blazen. De land- en bosbouw profiteert eveneens van de stijging van CO2 in de atmosfeer. Ook een beetje met dank aan Shell, maar dan onbedoeld.

 

Nu planten in hogere versnelling staan dan een eeuw geleden, zijn biologen benieuwd welke andere stoffen nu méér vrijkomen, of juist minder. ‘Er zijn wel 30.000 stoffen bekend die planten via hun huidmondjes uitwisselen’, stelt de Estlandse plantfysioloog Ulo Niinemets bij zijn presentatie. ‘We ontdekken dat planten met elkaar kunnen praten via stofjes, bijvoorbeeld als ze door insecten worden aangevallen.’

Planten ademen niet alleen met huidmondjes, ze ‘praten’er ook mee tegen buurplanten, zo is bij berken aangetoond. Eén stof uit Niinemets zijn presentatie- linalol- komt vrij door de huidmondjes bij stress, zoals droogte of na een aanval van insecten. Buurplanten kunnen dan meer insectengif gaan produceren, zoals nicotine. Andere planten maken weer terroristengif Rhicine. Meer droogte kan meer stress betekenen en dus meer linalol in de atmosfeer. Gelukkig is linalol zelf een onschuldig goedje, veel gebruikt in cosmetica.

 

Maar planten zijn specialist in chemische oorlogvoering. In 2010 beschreven wetenschappers in Biogeosciences, dat bomen zoveel mierenzuur de atmosfeer in kunnen blazen via hun huidmondjes, dat ze zure regen veroorzaken. Hoeveel mierenzuur kunnen bomen dus loslaten, nu de plantaardige productie in steeds hogere versnelling verloopt? En al in de jaren ’70 werd bekend dat planten stoffen produceren die de ozonlaag afbreken (zie kader). Toch geen goedje dat planten in grotere hoeveelheden moeten maken.

Klimaatwetenschappers van het KNMI maakten zich alvast zorgen, over de planten in hogere versnelling. Tot nu toe zit de invloed van planten op het klimaat nauwelijks in hun klimaatmodellen verpakt, terwijl planten in de geologische geschiedenis grote klimaatinvloed hadden. ‘Planten kunnen ook tegen een limiet aanlopen’, verklaart Bart van den Hurk van het KNMI.

Maar Kuiper- archetypische bioloog met lange grijze baard - gelooft niet dat planten zo maar van de kook raken. ‘Alleen in extreme omstandigheden, zoals de woestijn of arctisch gebied lopen planten tegen grenzen aan’, reageert hij. ‘Verder zijn ze zó ongelooflijk efficient met energie, dat ze zich kunnen gedragen als een rijke vent met geld over. Ze kunnen gewoon energie uitdelen aan de rest van het leven.’

Toch zou het niet de eerste maal zijn dat planten de aarde vervuilen. Zij spoten al meer dan een miljard jaar geleden massaal een giftig goedje de atmosfeer in: zuurstof. Veel bacterien moesten daardoor ondergronds gaan- zoals de stankveroorzakers in riolering- andere organismen stierven uit. Nog steeds hebben planten de atmosfeer vervuild met 21 procent zuurstof. Gelukkig voor ons, die zuurstof, maar het kán een keer negatief uitpakken.

 

////kaders

Antropoceen? We leven in het Herboceen

Milieujournalist Andrew Revkin van de New York Times berichtte maandag over een slepende discussie tussen milieuactivisten en wetenschappers. Is het niet de hoogste tijd om het tijdperk na de Industriele Revolutie een nieuwe wetenschappelijke naam te geven? Het Antropoceen, zou dit tijdperk moeten heten, een vervolg op het tijdperk na de laatste ijstijd waarin we nu leven: het Holoceen. De periode van ijstijden heet het Pleistoceen.

‘Antropo’ verwijst naar mens: overal op aarde is nu invloed van mensen meetbaar. De naam is bedacht door de wetenschapper die in de jaren ’70 wees op een verband tussen afbraak van de ozonlaag en CFK’s uit koelkasten: Paul Crutzen. De meeste geologen protesteren nu tegen die overhaaste naamgeving voor een nieuw geologisch tijdvak. Ook veel plantenfysiologen lachen in hun vuistje bij deze menselijke zelfoverschatting.

Eigenlijk leven we met 21 procent zuurstof in de atmosfeer in het tijdperk van de planten: het Herboceen. Zij zijn de grootste chemiefrabrieken op aarde. Stoppen planten met hun chemische oorlogvoering, dan is binnen 500 jaar alle zuurstof uit de atmosfeer verdwenen. En ook de ozonlaag verdwijnt zonder planten. Want ozon ontstaat, doordat ultraviolette straling zuurstofmoleculen in tween splijt en opnieuw laat reageren. Tegelijk produceren planten stoffen die ozon afbreken.

 

Optioneel, bij genoeg ruimte:

 

Steenkool verbranden brengt CO2 uit Carboon naar planten

Al in de jaren ’60 vorige eeuw ontdekten wetenschappers dat planten minder huidmondjes kregen sinds de Industriele Revolutie van 1850. Planten gingen steeds efficienter met water om, en groeiden sneller doordat mensen fossiele brandstoffen verbranden. Steenkool is een biobrandstof. De kool komt van planten uit een geologisch tijdperk met ongeveer 10 maal zoveel CO2 in de atmosfeer: het Carboon ruim 300 miljoen jaar terug, toen veel varens groeiden in warme moerasbossen.

Via verbranding van steenkool brengen wij die fossiele plantenresten weer als mest voor hun moderne collega-planten de lucht in. Alsof moderne planten de mens gebruiken, om het zelf beter te krijgen na miljoenen jaren relatief gebrek aan CO2. Uiteindelijk zijn mensen nog maar een paar miljoen jaar te gast op aarde, terwijl plantaardig leven met bladgroen al miljarden jaren meedraait.

De fossiel plantkundige David Beerling schreef een zeer goede bespreking van de enorme invloed van planten op het aardse leven, en op aardlagen in de geologische tijd: The Emerald Planet, de smaragdgroene planeet. De theorie dat planten ons ‘gebruiken’is verwant aan Gaia van James Lovelock. Zijn Gaiatheorie stelt dat het leven op aarde omstandigheden voor zichzelf gunstig maakt. In theorie zou de biosfeer op aarde- de levende laag- dus ook mensen kunnen gebruiken om zichzelf te verwennen.