Bjerknessenteret for klimaforskning er et samarbeid mellom Universitetet i Bergen, NORCE, Nansensenteret og Havforskningsinstituttet. 

Med høyere temperatur flyttes tregrensen oppover i fjellsidene. Foto: Ellen Viste

Plantenes rolle i klimasystemet

Blant levende organismer er plantene i klart flertall. Det påvirker jordens klima.

Body

Blant levende organismer er plantene i klart flertall. Til sammen inneholder alle jordens planter mer enn 200 ganger så mye karbon som dyrene. Og uten planter ville jordens atmosfære og klima vært helt annerledes. 

Hvilken rolle spiller planter naturlig i klimasystemet?

Planter omtales ofte som jordens lunger, som et bilde på at de sørger for oksygen til annet liv. Strengt tatt gjør planter det motsatte av lungene. Mens lungene tar opp oksygen og skiller ut CO2, tar plantene opp CO2 og produserer oksygen.

Under fotosyntese tar plantene opp CO2 og vann, H2O. Med energi fra solen bindes karbon og hydrogen fra disse stoffene og blir til sukker. Samtidig frigis oksygengass, O2, til luften. 

Det er dette man mener når man sier at planter tar opp CO2 fra atmosfæren.

Sukkeret inngår senere i mer komplekse molekyler, som fett, stivelse og proteiner. Dette er den eneste måten organisk materiale kan produseres på. Dyr må spise planter eller andre dyr for å få energi og næringsstoffer. Derfor er alle organismer på jorden avhengige av fotosyntese, enten de er planteetere, kjøttetere eller nedbrytere. Noen ganske få unntak finnes det riktignok. Noen organismer er i stand til å utnytte energien som finnes i varme kilde i dyphavet.

Plantene vil ta opp mest CO2 i vekstsesongen. Derfor varierer CO2-innholdet i atmosfæren gjennom året. Fordi landmassene på den nordlige halvkule er større enn på den sørlige, vil det være minst CO2 i atmosfæren når det er sommer på den nordlige halvkule. 

Gjennom fotosyntese binder plantene energi, men som dyrene trenger de også energi til livsprosesser. Det får de gjennom celleånding. Da slipper også plantene ut CO2, men ikke like mye som de tar opp.

Plantene tar altså opp CO2 som de bruker når de binder solenergi i organiske forbindelser, mens lungene tar opp oksygen for å frigi denne energien gjennom cellenes forbrenning. Oksygengassen plantene skiller ut er et produkt av fotosyntesen, mens alle organismer – planter, dyr og mikroorganismer – skiller ut CO2 som et produkt av forbrenning. 

Blomst
Fra den minste blomst til det høyeste tre – alle planter tar opp CO2/ ved fotosyntese. Foto: Anne E. Bjune

Hva skjer når planter og dyr dør?

Når døde planter og dyr råtner, brytes det organiske materialet ned av sopp og mikroorganismer. Da frigjøres karbon i form av CO2 til luften. 

Tar planter opp mer CO2 enn de slipper ut?

Planter tar opp CO2 fra luften så lenge de vokser. Når de brytes ned etter at de er døde, slippes CO2 ut igjen. På lang sikt går opptak og utslipp av karbon opp i opp. En plante slipper ut igjen like mye som den tok opp. 

Hvis planten er blitt spist av et dyr, vil karbon først slippes ut når dyret er dødt, og hvis det er bygget hus av et tre, vil utslippet skje når huset råtner eller brenner. Skogbunnen og jorden under plantene inneholder også store mengder organisk materiale som ennå ikke er brutt ned. Men på et eller annet tidspunkt vil det skje. 

Dette er det korte karbonkretsløpet. I det lange karbonkretsløpet inngår alger og planter som er blitt omdannet til olje, gass og kull under høyt trykk og høy temperatur. 

Myr
Ved våre breddegrader ligger mye av karbonet lagret i skogbunnen og i myrer. Foto: Ellen Viste

Når vi brenner olje og kull, utnytter vi energien som ligger lagret i gamle planterester. Som dagens planter, omgjorde de CO2 i luften til organisk materiale. De falt til bunns på steder med lite oksygen, slik at nedbrytningen gikk sakte. Etter hvert ble de dekket av tykke sedimenter og bevart slik organisk materiale også bevares i myrer i dag.

Når vi brenner fossilt materiale, slippes CO2 ut i atmosfæren igjen, akkurat som når vi brenner planter som nettopp har dødd. Forskjellen er at CO2 fra de fossile produktene kommer i tillegg til det naturlige, korte kretsløpet. Ved å brenne kull, olje og gass tilfører vi mer CO2 til atmosfæren enn plantene klarer å binde gjennom fotosyntese. Vi forstyrrer den naturlige balansen.

Les mer om det korte og det lange karbonkretsløpet her.

Myr
Døde planter blir til jord, og i myr og torv kan karbon lagres lenge. Foto: Anne E. Bjune

Kan vi plante mer gran eller gulrøtter for å veie opp for CO2-utslippene våre?

Hvis man planter skog, vil trærne i en periode ta opp mer CO2 fra atmosfæren, men når trærne hogges og senere brytes ned, vil alt karbonet bli frigitt til luften igjen. Hvis skogplantingen innebærer økt nedbrytning av myr eller annen gammel jord, kan resultatet bli at det slippes ut mer CO2 enn det tas opp. Det kan for eksempel dreie seg om drenering av myrer, slik at mer luft slippes til, eller at man gjødsler og dermed øker aktiviteten til de organismene som bryter ned karbon i jorden.

Vegetasjonsendringer påvirker også hvor mye av strålingen fra solen som reflekteres. Du kan lese mer om skogens rolle og effekten av skogplanting her

Når vi dyrker mat, vil CO2 tas opp fra luften, men brytes ned og slippes ut igjen med en gang maten spises. Hvis naturområder pløyes opp for å bli jordbruksland, kan karbon som er lagret i jorden frigis som CO2. Resultatet av en slik arealendring kan bli høyere klimagassutslipp, ikke mindre.

Hvordan man dyrker jorden har også stor effekt på jordbrukets klimaregnskap. Dyrkingsmåter som bevarer jordsmonnet og stimulerer til økt karbonbinding i jorden er bra for karbonregnskapet og klimaet, mens metoder som fører til at mer organisk karbon i jordsmonnet brytes ned, har negativ effekt.

I mange av de store kornkamrene i verden har tiår med moderne dyrkingsmåter allerede gått hardt utover jordsmonnet. Monokultur, dyp pløying, kunstgjødsel og sprøyting mot skadedyr, sykdom og gress gir store avlinger på kort sikt, men fører til økt nedbrytning i jorden og dermed økte utslipp av CO2. Jord med lavere karboninnhold er mer utsatt for tørkeskader, noe som kan få svært alvorlige konsekvenser for matproduksjon og matsikkerhet, spesielt i et endret klima. 

Her får du tips til en klimavennlig hage.

Er det så farlig om vi dyrker opp myr?

Når man snakker om planter og klima, handler det ofte om regnskog. Høye stammer og ruvende trekroner viser tydelig hvor mye karbon som er lagret i regnskogene og hvor mye disse store trærne bidrar til det globale CO2-regnskapet. Men selv om trærne i vår del av verden er mye mindre, ligger det enorme mengder organisk karbon her. 

Figuren under viser hvor mye karbon som er lagret i jorden og hvor mye som er lagret i plantene over bakken. I de tropiske regnskogene vokser trærne raskt og brytes raskt ned når de dør. Omsetningen er høy, og det tar kort tid fra karbon blir tatt opp fra luften til det slippes ut igjen. 

I nordlige strøk, fra søylene merket "Cool temperate moist" og mot høyre i figuren, ser vi at store mengder karbon er lagret i jordsmonnet. "Boreal moist" viser hvor mye som ligger lagret i de store, arktiske myrene sammenlignet med hvor lite vegetasjon det er over bakken disse områdene.

Hvis vi pløyer opp myrer, slippes dette karbonet ut igjen i atmosfæren som CO2 eller CH4.  

 

Biomasse
I de tropiske regnskogene (lengst til venstre) vokser trærne raskt og brytes raskt ned igjen når de dør. Jordsmonnet er grunt, og det meste av karbonet finnes over bakken. Ved våre breddegrader er trærne mindre, men desto mer karbon finnes i jorden under dem. I myrer i Arktis ligger det aller meste av karbonet under bakken. Figur: U.S. Department of Agriculture (USDA)

Hvordan påvirker klimaendringer planter?

Når temperatur og nedbør i et område endres, er det ikke sikkert de samme plantene kan vokse der. Planter er tilpasningsdyktige, og så lenge endringene ikke skjer for brått, vil mange arter kunne flytte seg med endringene. For eksempel ser vi at tregrensen i Norge har flyttet seg oppover det siste hundreåret. Trær sprer seg høyere og høyere i fjellsidene. 

Noen arter kan vanskeligere tilpasse seg, for eksempel de som allerede vokser høyt til fjells. Hvis det blir for varmt for dem selv på de høyeste toppene, eller hvis de utkonkurreres av arter som flytter oppover, kan de dø ut.

Pollenfelle
Forskerne våre følger med på hvordan klimaendringer påvirker planter. Med denne pollenfellen samler Vivian Felde inn pollen ovenfor Upsete, ikke langt over dagens tregrense. Foto: Ellen Viste

Vil mer CO2 i luften føre til at plantene gror bedre?

I fotosyntesen "spiser" plantene CO2. Noen klimaskeptikere mener det vil være bra for plantene på jorden at CO2-nivået i atmosfæren stiger. Men CO2 er ikke den eneste faktoren som påvirker plantevekst. Vekst krever også:

  • sollys.
  • vann, nitrogen og fosfor.
  • passe høy temperatur.

Forsøk viser at mer CO2 kan gi raskere vekst av visse typer planter og unge planter. Men det fungerer bare en kort stund. 

Om vi bare endrer ett av vilkårene, altså gir plantene mer CO2, vil det ikke ha så mye å si for plantenes vekst. Det er forholdet mellom de begrensende faktorene som avgjør. 

Hvordan kan planter si noe om klimaet som har vært?

Planterester kan brukes til å beregne fortidens klima. Botanikerne finner gammelt pollen og plantefossiler i myrer og i sedimentene på bunnen av innsjøer. Når de finner en bestemt art og også vet når den levde, kan de slutte at klimaet på den tiden må ha vært slik at akkurat denne planten kunne vokse der. 

I Norge kan slike metoder brukes for å studere klimaet tilbake til slutten av istiden, for ca. 12 000 år siden.  

Sedimentkjerne
Ved hjelp av lange rør kan forskerne trekke opp sedimenter fra bunnen av myrer og tjern. Der har jord, sand og planterester lagt seg lagtvis. Foto: Anne E. Bjune

Hvorfor snakker klimaforskere noen ganger om CO2 og andre ganger om karbon?

Temperaturen på jorden avhenger av mengden drivhusgasser i atmosfæren. Når man snakker om global oppvarming, er det derfor disse gassene man er opptatt av. Den viktigste av dem, i tillegg til vanndamp, er CO2 – både naturlig og menneskeskapt. Metan, CH4, er den nest viktigste.

Både CO2 og CH4 inneholder karbon. Karbonatomene beveger seg i en syklus mellom disse gassene og organisk materiale. 

Noen begreper

Når man sier at planter tar opp CO2, mener man at de gjennom fotosyntese bruker CO2 til å danne organisk materiale – materiale som inneholder karbon. I første omgang dannes enkle sukkermolekyler, men sukkeret kan omdannes til fett, stivelse, proteiner og alt planter og dyr er bygget opp av.

Når organisk materiale brytes ned, kombineres karbon i stoffene med oksygen, slik at gassen CO2 frigis til luften. Hvis nedbrytningen skjer uten tilgang til oksygen, blir det i stedet dannet metan, CH4

Når man sier at karbon er lagret i planter eller jord, snakker man om organisk materiale som ennå ikke er brutt ned. Organismene kan være døde, og i fremtiden vil de kunne brytes ned og frigi CO2.  

Sedimentkjerne
Kristine Flacké Haualand og Stefanie Semper studerer en sedimentprøve fra Trettetjørn ved Upsete. Foto: Ellen Viste