Felle strijd in de ruimte om virtuele plantenproductie in Science

Best handig als extraatje, de Nasa-blingbling om productiviteit van gewas te meten. Maar de echte voor mensen relevante productiviteit van landbouw en gewas meet je aan de grond

In de Staat van het Klimaat gaan we uitgebreid in op de vele experimentele studies als in Face die wijzen op gunstige vooruitzichten van planten bij een stijging van de CO2-concentratie en gematigde temperatuurverhoging. Zolang er genoeg neerslag valt is de 21ste eeuw die van de plantaardige productiviteit, en dus hogere opbrengst in oogsten van landbouwgewassen en hout. Geen speld tussen te krijgen, tenzij je doof, blind of onwillig bent.

De plantaardige productiviteit krimpt?
Groot was de verbazing dan ook toen klimaatalarmisten Maosheng Zhao en Steven Running vorig jaar in Science claimden dat sattellietdata van 2000 tot 2009 zouden tonen dat de mondiale plantaardige productiviteit (de netto omzetting van CO2 en water in suikers en zuurstof) zou zijn afgenomen, waarna ze het einde van de wereld als we kennen claimden.

Dat virtuele plantenleed baseerden zij vooral op modelsimulaties aan de invloed van droogtes op het Zuidelijk Halfrond en dan vooral de Amazone. Die blijken echter met 28 procent af te wijken van de productiviteitsontwikkeling van planten in de echte Amazone, zo stelt lead author van een nieuwe technical comment in Science, Arindam Samanta

Zhao en Running gebruikten in hun model data van de Modis-satelliet zonder te corrigeren voor de invloed van wolkenbedekking. Het nieuwe team claimt de data uit Modis wel op de juiste wijze te corrigeren, en stelt dat er in 85 procent van de gevallen geen trend was. En dat er geen model nauwkeurig genoeg is om over één decade een 0,1 procent afname te voorspellen.

Biologie met blingbling
Simpele biologie leert dat je ook Samanta’s claims sceptisch moet bejegenen, want je zou natuurlijk een TOENAME verwachten dankzij de toegenomen CO2-concentratie en het feit dat de temperatuur op een aangenamer niveau stagneerde tot 2009. De eerste pogingen om de globale productiviteit van planten te vangen met satelliet stammen uit de toepassing van AVHRR in 1981.

Momenteel proberen wetenschappers met remote sensing de verandering van plantaardige productiviteit te meten.De stralingsreflectie van planten is vanuit de ruimte herkenbaar door de aparte wijze waarop bladgroen zichtbaar en bijna infrarood licht (NIR) weerkaatst. Uit veranderingen in die weerkaatsing bereken je de Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), en dus ontwikkelingen in groene (=productieve) stof.

De NVDI is via vergelijking met labexperimenten afgesteld op de verhouding droge stof ten opzichte van bladgroen en de ontwikkeling van biomassa maar ook bruine en groene droge stof. Hele wetenschapstakken gooiden zich vervolgens op de vraag hoe je nog meer nauwkeurigheid kan persen uit de weinige biologische data die je kunt halen uit een stukje weerkaatste straling in een satelliet.

Vanuit de ruimte meet je dus niet direct de fotosynthese.
Dat doen wetenschappers ook weer indirect, door de hoeveelheid zonnestraling te meten die is geabsorbeerd door planten. Zo heb je al weer een parameter in handen, waarmee je ‘iets’ kunt zeggen vanuit de ruimte over planten, wat je beter aan de grond zou kunnen doen als je het bos in zou gaan om dáár te meten.

Maar in de echte Amazone is het onderzoek beperkt omdat onderzoekers de vele insecten daar niet blieven. Geef ze ongelijk, zelfs onder biologen was Van Roosmalen een uitzondering. Voor studie aan apen moest hij verwijzen naar Alfred Wallace, 150 jaar eerder. Dat was de enige die daar vóór hem onderzoek deed.

Waar gebruiken ze dan weer modellen voor?
Bijvoorbeeld om de weinige concrete zaken die je meet met de satelliet (stralingsreflecties, die je moet corrigeren voor atmosferische factoren) te kunnen combineren met andere variabelen als klimaat, neerslag en dan hopen dat je met steeds meer data een steeds betere schatting maakt van de echte wereld. Hoe reageert de globale productiviteit op globale gemiddelden van neerslag, en dan toon je ook de zwakte: zijn zulke gemiddelden wel betekenisvol in biologisch opzicht?

Dat is heel knap!
En laat ze vooral doorgaan met slagen in de ruimte over plantaardige productiviteit, wie weet worden schattingen over de globale koolstofcyclus dan ook eens wat nauwkeuriger (nu zien we nog verschillen van een factor tien). Maar hun globale gedoe vanuit de ruimte haalt het qua nauwkeurige biologische informatie niet bij simpele normale experimenten aan de grond, met echte planten zoals in FACE, of via Fluxnet waar wetenschappers de reactie van planten op respectievelijk CO2-verhoging, en droogte direct meten. Laatste door respiratie.

En die laten duidelijk zien wat iedere plantenfysioloog en tuinder al langer weet: een plant die voldoende water en CO2 krijgt groeit letterlijk als kool, ook of juist vooral bij temperatuurstijging. (de tropen zijn niet voor niets zo plantenrijk vergeleken met de Noordpool)Dus waarschijnlijk kloppen de schattingen van Samanta óók niet helemaal met de echte plantenwereld.

Simpele experimenten aan de grond zeggen in biologie vaak meer dan veel hightech modellenwichelarij en NASA-blingbling, al lijkt je werk met al dat dure speelgoed wel meer wetenschappelijk voor mensen zonder een paar degelijke wollen sokken aan de voeten.