IN DE WOLKEN MET ATTO (2)
In het natuurreservaat Uatumã, 150 kilometer ten noordoosten van Manaus, rijst sinds 2015 ATTO (Amazonian Tall Tower Observatory) op uit het tropisch regenwoud. De stalen onderzoekstoren van 325 meter hoog is een gezamenlijk Duits-Braziliaans project. ATTO is een ‘Atmospheric Laboratory’, opgezet om te begrijpen op welke wijze het Amazonewoud de verandering van het klimaat beïnvloedt en omgekeerd, hoe klimaatverandering de gezondheid van het Amazonewoud aantast.
Door de grote hoogte van de ATTO toren kunnen wetenschappers over een dusdanig uitgestrekt gebied metingen in de atmosfeer verrichten, dat zij in staat zijn om met grote precisie te voorspellen wat de invloed van allerlei factoren – inclusief menselijk handelen – op het klimaat zal zijn.
De data van de computers op ATTO worden in real time verzameld en gaan naar de betrokken onderzoeksinstituten in Duitsland en Manaus. In Manaus is dat het Nationaal Instituut voor Amazone Onderzoek INPA, in Duitsland het Max Planck Instituut voor Biochemie in Jena en het Max Planck Instituut voor Chemie in Mainz.
De Colombiaan Carlos Sierra is een van de wetenschappers die met behulp van ATTO onderzoek doet. Hij is verbonden aan het Max Planck Instituut voor Biochemie in Jena. Daar leidt hij de onafhankelijke onderzoeksgroep Theoretical Ecosystem Ecology. De groep richt zich onder andere op het bestuderen van niet-lineariteiten in biogeochemische kringlopen. Ter verduidelijking: biogeochemie behandelt de chemische, biologische en fysische processen die ten grondslag liggen aan de structuur en functies van ecosystemen of zelfs landschappen.
Als stadskind in Medellin in Colombia zag Carlos Sierra in zijn jeugd weinig bos. Toch werd hij later boswetenschapper. Bij toeval. Carlos Sierra: “Ik ging naar de universiteit om chemische technologie te studeren. Maar omdat er op de universiteit werd gestaakt kwam ik op een andere universiteit waar ze een programma bosbouw hadden. En daar werd ik verliefd op bossen in natuurlijke gebieden.”
Hoe was je eerste ontmoeting met het bos en wat fascineerde je?
“Moeilijk te zeggen. Het was het gevoel van in die volledig andere omgeving buiten de stad te zijn. Alles was anders, van de temperatuur tot de verhouding met de bosmensen. Het was deel van het programma van onze klas. Er was dus een instructeur die uitlegde hoe de dingen werken en het hele gebeuren was fascinerend. Veel mensen die het over de Amazone hebben, noemen de gevaarlijke zaken, giftige slangen of grote katten als jaguars. Maar de Amazone bestaat uit zoveel meer. Er is een enorme verscheidenheid van ecosystemen. De soorten van rivieren. De soorten van geologie. De soorten van ecologie. Tegelijkertijd is er een grote verscheidenheid van mensen die leven in de Amazone.”
Je werd gegrepen door het woud. Hoelang heb je gewerkt met bosbouw?
“Best wel een tijdje. Mijn hele studie ging over bosbouw. Ik startte met een bosbouwprogramma in 1994, toen een master tot 2002, en daarna ging ik meteen door met mijn PhD. Het was 2010 toen ik dat afrondde. Al die tijd heb ik gekeken naar de verschillende aspecten van het woud, woudecologie en de koolstofkringloop.”
Sinds wanneer ben je verbonden aan de wereld van ATTO?
“Wij brachten ons eerste bezoek aan het gebied voordat de toren klaar was, zo’n vijf jaar geleden. Dit jaar zijn we een project gestart en hebben we onze eerste samples verzameld. Maar daarvoor waren wij bezig met een subsidieverzoek aan de Duitse overheid en met het vinden van studenten die aan het project wilden meewerken. Allemaal voorbereidingen die tijd kostten.”
Veel mensen die het over de Amazone hebben, noemen de gevaarlijke zaken, giftige slangen of grote katten als jaguars. Maar de Amazone bestaat uit zoveel meer.
Je werkt met koolstofkringlopen rondom de wereld? Wat doe je precies?
“Onze onderzoeksvragen hebben te maken met de tijd die koolstof doorbrengt in de terrestrische biosfeer, de biosfeer van de aarde (lees: terrestrial biological carbon cycle – CCE). Wanneer wij mensen koolstof uitstoten in de atmosfeer, dan blijft die koolstof daar enige tijd. Maar tegelijkertijd nemen bossen een deel van de koolstof op. Wij willen begrijpen hoe lang koolstof in het bos blijft, want hoe langer de koolstof in het bos blijft, hoe minder koolstof zich in de atmosfeer bevindt. Koolstof in de atmosfeer houdt zonnestraling vast, houdt energie vast en daarom warmt de planeet op.”
Kunnen bossen verzadigd raken?
“Het bos neemt altijd koolstof uit de atmosfeer op en geeft ook weer koolstof af. Die twee dingen gebeuren gelijktijdig. Maar de koolstof zal een tijdje in het bos aanwezig blijven.”
Een boom absorbeert koolstof en geeft koolstof af. Is er een zekere verhouding?
“Dat maakt deel uit van wat wij proberen te begrijpen. Fotosynthese zorgt ervoor dat de koolstof in de bomen wordt opgenomen. Dan verspreidt de koolstof zich over verschillende delen van de plant. Er blijft wat koolstof in de bladeren, er gaat koolstof naar de stam en de wortels, en sommige delen van de plant sterven af en de koolstof daarin komt in de bodem terecht. In elk deel van het ecosysteem is de aanwezigheidsduur van de koolstof anders. Koolstof blijft veel langer in de stam dan in de bladeren.”
De koolstof in de grond heeft de langste verblijfsduur?
“Ja. We weten dat de bodem de koolstof langer vasthoudt, maar we weten ook dat dit afhankelijk is van welk deel van de bodem. De bovenlaag van de bodem, met al het verse materiaal, houdt de koolstof minder lang vast. Dieper in de grond blijft het veel langer opgeslagen. We weten dit kwalitatief, maar de precieze getallen zijn moeilijk vast te stellen.
Je bent leider van een onderzoeksgroep. Wat doet jouw groep met de data van ATTO?
“Op dit moment verzamelen we data. We verzamelen organisch materiaal. Op verschillende niveaus van het bladerdak verzamelen wij bladeren. Wij verzamelen stamdelen en wortels. Wij verzamelen ook bodemdelen. Wij kijken daarbij naar de aanwezigheid van radiocarbon. Dat is een radioactieve isotoop van koolstof die ons kan helpen begrijpen hoe lang de koolstof in die materialen opgeslagen is geweest. Deze isotoop, radiocarbon* – we schrijven het ook als 14C omdat het een hogere massa heeft dan een meer normaal atoom met een massa van 12 – is een tracer (radioactieve isotoop gebruikt om bepaalde biologische, chemische of fysische processen te volgen – CCE). In de jaren vijftig en zestig van de vorige eeuw testten verschillende landen nucleaire bommen in verschillende luchtlagen en creëerden daarmee een grote hoeveelheid 14C. Die bleef in de atmosfeer maar kwam ook terecht in levende organismen op de planeet. Dat is niet schadelijk en als een tracer helpt het ons te begrijpen hoeveel radiocarbon een organisme heeft opgenomen, zodat wij de opnamesnelheid waarmee dit organisme opereert kunnen afleiden. Het helpt ons ook te bepalen hoe lang de koolstof die wij meten zich in een deel van het ecosysteem bevond. Hoe lang bevond het zich in de atmosfeer. Hoelang duurde het voordat wij het in sommige componenten van het ecosysteem konden vinden. Omdat er in een uitgestrekt bos veel organismen zijn, proberen we zoveel mogelijk materiaal te verzamelen, om zo te weten wat de opnamesnelheid is van het hele ecosysteem.”
Al die met elkaar verbonden kringlopen in de Amazone maken het systeem erg complex. Maakt dit het kwetsbaar of juist sterk? Of beide?
“Het is een kwestie van hoe je het bekijkt. Er zijn eerder in de Amazone experimenten gedaan waarin werd gekeken hoe lang het duurt voor een bos, nadat het is gekapt, herstelt. Inheemse volken hebben al eeuwen lang het woud gekapt, het gebied gecultiveerd en vervolgens het bos weer terug laten groeien. Het duurt tussen de 80 en 120 tot 140 jaar om de biomassa van het oorspronkelijke woud te herstellen. Dit woud groeit tamelijk snel. Neem een gebied in de Amazone, laat het groeien, raak het niet aan, en na 80 jaar is er al een hoog bladerdak. De biomassa heeft dan waarschijnlijk al zo’n 90 procent van zijn oorspronkelijke grootte. Voorwaarde is wel dat de aanwezige voedingsstoffen van het ecosysteem intact blijven. Wanneer je een bos kapt en je verbrandt het, dan blijven veel van de voedingsstoffen achter. De bodem daar is goed in het opnemen en vasthouden van voedingsstoffen. Daarom kunnen de planten terugkomen. Maar als de bodem ernstig wordt beschadigd kan het erg lang duren voordat de oorspronkelijke biomassa terugkeert.”
Dus als het bos een eeuw of zo met rust wordt gelaten, kan het ecosysteem teruggroeien. Maar in die tijd interfereert het gebied wel met andere gebieden in de Amazone.
“Klopt. Wat ik beschrijf is een enkel stuk bos. Kijk je naar het hele gebied, of een landschap, dan zie je bossen van verschillende leeftijden en zijn er verschillende processen in verschillende delen van het landschap. En dan moet je dus kijken naar wat er in een veel groter gebied gebeurt. Het ligt voor de hand dat de combinatie van alles wat er in deze grote gebieden gaande is, zal uitmaken wat voor koolstofopslag of bos je hebt.”
Het zogenaamd duurzame kappen, waarna een gebied 35 jaar met rust wordt gelaten, klopt dus niet?
“Precies. Je kunt met dit argument mensen misleiden, maar het is belangrijk om in gedachte te houden op welke schaal de dingen gebeuren.”
ATTO is nu enkele jaren in gebruik. Jij doet er onderzoek. Was er al een ‘wauw’-moment?
“Jammer genoeg zijn we pas vrij recent begonnen met het verzamelen van materialen. Er zijn groepen voor ons mee bezig geweest. Ik weet dat er verrassingen zijn in de data van andere mensen, dat er bijvoorbeeld hoeveelheden methaan zijn waargenomen die moeilijk zijn uit te leggen. We weten niet precies waar het methaan vandaan komt. Dat is een van de gebieden die actief worden onderzocht. Wij hebben ook waargenomen dat veel CO2 zich ophoopt binnenin het woud. Meer dan wij dachten. We weten wel waarom maar hadden niet gedacht dat het zoveel zou zijn. Op dit moment bevinden we ons met al ons werk bij ATTO in een erg voorbereidende fase. Mijn groep heeft tenminste nog niets over ATTO gepubliceerd. We hebben nog niets interessants om te publiceren. Maar we beginnen interessante dingen te zien in de data van anderen.
De hoeveelheden water die worden verdampt en naar noord en zuid bewegen zijn echt enorm en dat beïnvloedt het klimaat in gebieden elders in de tropen en buiten de tropen.
Zullen we ooit precies weten hoe het Amazonesysteem werkt?
“We weten eigenlijk al heel veel. Mensen doen al heel lang onderzoek in de Amazone. We weten al vrij aardig hoe de systemen werken. Natuurlijk willen we dit begrijpen verbeteren. Er zijn nog veel dingen die we niet weten. Maar ik denk dat we al genoeg weten om mensen het belang van de Amazone uit te kunnen leggen. We weten hoe belangrijk de hele Amazone is voor de waterkringloop. We weten dat er veel water wordt rondgepompt in de Amazone. En dat als het woud wegvalt, dat extreem grote gevolgen zou kunnen hebben voor de beschikbaarheid van water in het hele Amazonebekken. Dat is al geruime tijd bekend. En het is een hele goede reden om het stroomgebied te behouden. Wij weten ook dat er een grote diversiteit van soorten is, waarschijnlijk meer dan waar ook in de wereld, en dat deze diversiteit belangrijk is. Tegelijkertijd weten we veel niet over de chemische processen die met deze diversiteit verband houden. Maar ik denk dat we wel al genoeg weten om iedereen te laten weten dat wij de Amazone MOETEN behouden.”
Het is bekend dat de Amazone profiteert van fosfor, een belangrijke meststof, die in enorme stofwolken vanuit de Sahara over de Atlantische oceaan wordt aangevoerd. Zijn er andere delen in de wereld die het Amazonesysteem kunnen beïnvloeden?
“Ik weet dat de Amazone beïnvloed kan worden door wat er gebeurt in de Andes. Er is daar een sterke connectie met dingen die gebeuren in de Amazone. Het meest belangrijk is de waterkringloop; die brengt water naar de Andes en naar de mensen die daar leven. De waterkringloop is naar mijn gevoel de meest belangrijke verbinding van de Amazone met andere gebieden. De hoeveelheden water die in de Amazone worden verdampt en naar noord en zuid bewegen zijn echt enorm en dat beïnvloedt het klimaat in gebieden elders in de tropen en buiten de tropen.”
Wat als de windrichting verandert door omstandigheden elders in de wereld?
“Het is niet zozeer wind alswel zonnestraling. Zonnestraling creëert temperatuurverschillen en als gevolg daarvan ontstaan er verschillen in luchtvochtigheid en deze veroorzaken dan weer de grote bewegingen van luchtmassa’s en dus wind. Op hele grote schaal kunnen er echt sterke consequenties zijn mocht de Amazone zijn capaciteit verliezen om water te verdampen, uit te zweten. Want dat het woud water uitzweet, dat is eigenlijk het belangrijkste proces. Een ander belangrijk proces heeft te maken met de chemische samenstelling van de lucht. Dat is een actief onderdeel van het onderzoek dat wij doen in ATTO of tenminste mijn collega’s in Mainz. Zij onderzoeken hoe aërosolen reageren met bepaalde verbindingen of moleculen, die wij in de lucht uitstoten, en zo de levensduur van sommige chemische soorten reduceren, in zekere zin helpen de lucht te reinigen.”
De Amazone als schoonmaker van de lucht.
“Er gebeurt zoveel aan chemische processen in de lucht. Dat was de hoofdreden waarom ATTO moest worden gebouwd. Omdat wij MOETEN begrijpen hoe die chemische soorten reageren op verschillende niveaus in de atmosfeer.”
*Koolstofdatering
C14-datering of koolstofdatering is een methode van radiometrische datering waarmee de ouderdom van organisch materiaal en ecofacten wordt bepaald met behulp van de isotoop koolstof-14. Koolstof-14 (14C) is een isotoop van koolstof die in de atmosfeer uit stikstofkernen gevormd wordt. Dit gebeurt (in eerste instantie) door kernreacties ten gevolge van de kosmische straling waaraan de aarde voortdurend blootstaat. Planten nemen deze licht radioactieve vorm van koolstof op via hun gaswisseling en bouwen deze in door hun fotosynthese en stofwisseling.(bron: wikipedia)
Foto ATTO: Raphael Alves
Dit artikel is mede mogelijk gemaakt door het Matchingfonds van De Coöperatie, een initiatief voor freelance journalisten.
