Klimaatveranderingssceptici hebben een arsenaal aan argumenten waarom de mens zijn koolstofuitstoot niet hoeft te verminderen. Sommigen beweren dat planten baat hebben bij de stijgende CO2-niveaus, zodat de opwarming van de aarde niet zo erg is als wetenschappers beweren. “Een hogere concentratie kooldioxide in onze atmosfeer zou de fotosynthese bevorderen, die op zijn beurt bijdraagt aan een grotere plantengroei,” schreef Rep. Lamar Smith (R-Texas) vorig jaar in een opiniestuk. “Dit leidt tot een grotere voedselproductie en een betere kwaliteit van het voedsel.” Wetenschappers en anderen die oproepen tot emissiereducties zijn hysterisch, stelt hij.
Dus is het waar dat stijgende atmosferische CO2 planten zal helpen, inclusief voedselgewassen? Scientific American vroeg verschillende deskundigen om te praten over de wetenschap achter deze vraag.
Er zit een kern van waarheid in dit argument, zeggen deskundigen, gebaseerd op wat wetenschappers het CO2-bevruchtingseffect noemen. “CO2 is essentieel voor fotosynthese,” zegt Richard Norby, een corporate research fellow in de Environmental Sciences Division en Climate Change Science Institute van het Oak Ridge National Laboratory. “Als je een blad isoleert en je verhoogt het niveau van CO2, dan zal de fotosynthese toenemen. Dat is een vaststaand feit.” Maar Norby merkt op dat de resultaten die wetenschappers in laboratoria produceren over het algemeen niet overeenkomen met wat er in de veel complexere wereld buiten gebeurt; veel andere factoren spelen een rol bij de plantengroei in onverzorgde bossen, velden en andere ecosystemen. Zo is “stikstof vaak schaars genoeg om te bepalen hoeveel biomassa er wordt geproduceerd” in een ecosysteem, zegt hij. “Als stikstof beperkt is, is het voordeel van de CO2-verhoging beperkt…. Je kunt niet alleen naar CO2 kijken, want de algehele context is echt van belang.”
Wetenschappers hebben het CO2-bemestingseffect waargenomen in natuurlijke ecosystemen, waaronder in een reeks proeven die de afgelopen decennia zijn uitgevoerd in bospercelen in de open lucht. Bij deze experimenten heeft een kunstmatige verdubbeling van de CO2-uitstoot ten opzichte van het pre-industriële niveau de productiviteit van de bomen met ongeveer 23 procent doen toenemen, aldus Norby, die bij de experimenten betrokken was. Bij één van de experimenten nam dat effect na verloop van tijd echter aanzienlijk af als gevolg van een stikstofbeperking. Dat suggereert dat “we er niet van uit kunnen gaan dat het CO2-bemestingseffect tot in het oneindige zal aanhouden”, aldus Norby.
Naast het negeren van de langetermijnvooruitzichten, zegt hij, verzuimen veel sceptici ook het potentieel schadelijkste resultaat van de stijgende atmosferische CO2 op de vegetatie te vermelden: de klimaatverandering zelf. De negatieve gevolgen daarvan – zoals droogte en hittestress – zouden waarschijnlijk alle directe voordelen die de stijgende CO2-uitstoot voor de plantenwereld zou kunnen opleveren, overtreffen. “Het is niet juist om het CO2-bemestingseffect geïsoleerd te bekijken,” zegt hij. “Er kunnen positieve en negatieve dingen tegelijk gebeuren, en het is de nettobalans die telt.” Dus hoewel er een kern van waarheid zit in de bewering van de sceptici, zegt hij, “ontbreekt in dat argument dat het niet het hele plaatje is.”
Wetenschappers hebben ook specifiek gekeken naar de effecten van stijgende CO2 op landbouwgewassen en vonden een bemestingseffect. “Voor veel gewassen is het alsof ze extra materiaal in de atmosfeer hebben dat ze kunnen gebruiken om te groeien”, zegt Frances Moore, assistent-professor milieuwetenschap en -beleid aan de Universiteit van Californië, Davis. Zij en andere deskundigen merken op dat er een uitzondering is voor bepaalde plantensoorten zoals maïs, die op een unieke manier toegang hebben tot CO2 voor fotosynthese. Maar voor de meeste andere planten die mensen eten – waaronder tarwe, rijst en sojabonen – “zal een hogere CO2-uitstoot hen direct helpen”, aldus Moore. Een verdubbeling van de CO2-uitstoot ten opzichte van het pre-industriële niveau, voegt ze eraan toe, verhoogt de productiviteit van gewassen als tarwe met ongeveer 11,5 procent en die van gewassen als maïs met ongeveer 8,4 procent.
Een gebrek aan stikstof of andere voedingsstoffen heeft dankzij kunstmest niet zo’n grote invloed op landbouwplanten als op wilde planten. Toch blijkt uit onderzoek dat planten “in een vroeg stadium voordeel hebben van een hogere CO2-uitstoot, maar dat dit verzadigt” als het gas een bepaald niveau bereikt, aldus Moore, die eraan toevoegt: “Hoe meer CO2 je hebt, hoe minder en minder voordeel je ervan hebt. En hoewel de stijgende kooldioxide een zegen lijkt voor de landbouw, benadrukt Moore ook dat alle potentiële positieve effecten niet op zichzelf beschouwd kunnen worden, en waarschijnlijk tenietgedaan zullen worden door de vele nadelen. “Zelfs met het voordeel van CO2-bemesting, als je begint te komen tot 1 tot 2 graden opwarming, zie je negatieve effecten,” zegt ze. “Er zijn veel verschillende manieren waarop de temperatuur de opbrengst van gewassen negatief kan beïnvloeden: bodemvochttekort, warmte die de planten direct beschadigt en hun voortplantingsproces verstoort. Daar komt nog bij dat Moore erop wijst dat een toename van CO2 ook gunstig is voor onkruid dat concurreert met landbouwgewassen.
Het effect van stijgende CO2 op gewassen kan ook schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. “We weten ondubbelzinnig dat wanneer je voedsel verbouwt met verhoogde CO2-niveaus in velden, het minder voedzaam wordt,” merkt Samuel Myers op, hoofdonderzoekswetenschapper op het gebied van milieu en gezondheid aan de Harvard University. ” verliezen aanzienlijke hoeveelheden ijzer en zink, en granen verliezen eiwitten.” Myers en andere onderzoekers hebben ontdekt dat atmosferische CO2-niveaus die voor het midden van de eeuw worden voorspeld – rond 550 deeltjes per miljoen – ervoor kunnen zorgen dat voedselgewassen genoeg van deze belangrijke voedingsstoffen verliezen om een proteïnetekort te veroorzaken bij naar schatting 150 miljoen mensen en een zinktekort bij nog eens 150 miljoen tot 200 miljoen mensen. (Beide cijfers komen bovenop het aantal mensen dat nu al een dergelijk tekort heeft). Een totaal van 1,4 miljard vrouwen in de vruchtbare leeftijd en jonge kinderen die leven in landen met een hoge prevalentie van bloedarmoede zouden meer dan 3,8 procent van hun voedingsijzer verliezen bij dergelijke CO2-niveaus, aldus Meyers.
Onderzoekers weten nog niet waarom hogere atmosferische CO2 de voedingsinhoud van gewassen verandert. Maar, zegt Myers, “het komt erop neer dat we weten dat stijgende CO2 de concentratie van kritieke voedingsstoffen over de hele wereld verlaagt,” eraan toevoegend dat dit soort voedingstekorten nu al belangrijke bedreigingen voor de volksgezondheid zijn, en alleen maar zullen verergeren naarmate de CO2-niveaus stijgen. “Het probleem met dit argument is dat het lijkt alsof je het CO2-bevruchtingseffect uit het totale effect van de toevoeging van kooldioxide aan de atmosfeer kunt plukken,” zegt Myers. Maar dat is niet hoe de wereld – of het klimaat – in elkaar zit.