Het positieve effect van plantenrijkdom op bodemademhaling neemt af bij toenemende productiviteit in wereldwijde bossen

Waarom dit belangrijk is voor klimaat en bossen

Bossen "ademen" stilletjes via hun bodems en geven kooldioxide vrij terwijl wortels en microben organisch materiaal afbreken. Deze bodem‑"ademhaling", bodemademhaling genoemd, is een van de grootste koolstofstromen op aarde en beïnvloedt het klimaat sterk. Tegelijkertijd verliezen bossen snel plantensoorten. Deze studie stelt een schijnbaar eenvoudige vraag met grote implicaties: zorgt meer plantendiversiteit in een bos ervoor dat de bodem meer ademhaalt, en verandert dat effect tussen dunne, worstelende bossen en weelderige, zeer productieve bossen?

Leven in de bodem en de verborgen adem van het bos

Bodemademhaling is de continue vrijgave van kooldioxide uit de grond wanneer wortels groeien en microben dode bladeren en hout afbreken. Wereldwijd is deze flux alleen kleiner dan de fotosynthese door planten, dus zelfs kleine procentuele veranderingen kunnen bepalen hoeveel koolstof in bodems blijft vastgelegd in plaats van terug te keren naar de lucht. Veel kleinschalige experimenten hebben aangetoond dat meer plantensoorten de bodemlevensgemeenschap en organische stof doorgaans stimuleren, wat erop wijst dat biodiversiteit ook de bodemademhaling zou kunnen verhogen. De meeste van die experimenten waren echter kortdurend, gericht op graslanden of beperkt tot een handvol soorten, waardoor de vraag openblijft hoe plantenrijkdom bodemademhaling vormt in de bossen en klimaten wereldwijd.

Een globaal beeld bouwen uit verspreide metingen

Om dit aan te pakken verzamelden de auteurs meerdere grote datasets en combineerden die met moderne machine learning. Ze gebruikten meer dan 6.000 veldmetingen van bodemademhaling die wereldwijd zijn verzameld en trainden een deep learning‑model om maandelijks bodemademhaling op fijne resolutie te voorspellen op basis van klimaat, bodem- en vegetatiekenmerken. Vervolgens legden ze wereldwijde kaarten van boomsoortenrijkdom en de totale vaatplantenrijkdom (inclusief bomen, struiken en kruiden) over elkaar, samen met een satellietgebaseerde maat voor bosproductiviteit, netto primaire productie. Door te corrigeren voor temperatuur, neerslag, bodemkenmerken en vegetatiekenmerken konden ze uitkoken welk aandeel van de variatie in bodemademhaling alleen aan plantenrijkdom toegeschreven kan worden.

Diversiteit helpt het meest waar hulpbronnen schaars zijn

De mondiale analyses laten een duidelijk maar genuanceerd patroon zien. In bossen met lage tot matige productiviteit, waar groei beperkt wordt door kou, droogte of beperkte voedingsstoffen, hangt meer plantendiversiteit sterk samen met hogere bodemademhaling. Daar lijken diverse plantengemeenschappen het bodemsysteem effectiever te voeden, via een mix van worteldieptes, worteluitscheidingen en littertypen die actieve microbioomgemeenschappen ondersteunen. Maar naarmate de productiviteit stijgt en bossen rijker worden aan biomassa, neemt het voordeel van extra soorten af. In zeer productieve bossen — zoals warme, vochtige gebieden met dichte kruinen — wordt de extra impuls door diversiteit klein of kan zelfs licht negatief worden wanneer het effect van klimaat en bodems is meegenomen.

Wanneer meer soorten weinig meer toevoegen

De studie suggereert meerdere redenen voor dit afnemende diversiteitseffect in zeer productieve bossen. Waar de omstandigheden al gunstig zijn, kunnen enkele dominante soorten grote hoeveelheden organisch materiaal aan de bodem leveren, waardoor een hoge basisactiviteit van microben en bodemademhaling ontstaat. Extra soorten vervullen mogelijk vergelijkbare rollen, zodat hun aanwezigheid weinig extra functie toevoegt — een concept dat bekendstaat als functionele redundantie. Sterke concurrentie om licht en voedingsstoffen kan bovendien een kleine groep succesvolle soorten bevoordelen, waardoor de betekenis van de overige soorten voor bodemprocessen afneemt. In zulke systemen worden temperatuur, vochtigheid en andere abiotische factoren de belangrijkste drijfveren van bodemademhaling, en neemt de marginale bijdrage van biodiversiteit af.

Wat dit betekent voor het behoud van koolstof en diversiteit

Voor niet‑specialisten is de kernboodschap dat plantenrijkdom niet overal dezelfde rol speelt. In bossen met lage en middelmatige productiviteit kan iedere extra plantensoort bodems actiever maken, wat bijdraagt aan nutriëntenkringloop en koolstofverplaatsing. In de meest productieve bossen kan het simpelweg toevoegen van soorten de bodemademhaling echter weinig veranderen omdat het systeem al dicht bij zijn capaciteit draait. Dit contextafhankelijke gedrag is relevant voor klimaatbeleid. Het beschermen van plantenrijkdom in minder productieve bossen is extra belangrijk, omdat het verdwijnen van soorten daar bodemprocessen kan verzwakken die langdurige koolstofopslag en ecosysteemgezondheid ondersteunen. Het opnemen van realistische biodiversiteitseffecten in koolstof‑ en klimaatmodellen zal onze mogelijkheid verbeteren om te voorspellen hoe bossen, bodems en de atmosfeer zullen reageren op de voortdurende veranderingen in het milieu.

Bronvermelding: Laffitte, B., Yang, Z., Jian, J. et al. Plant diversity’s positive effect on soil respiration diminishes with increasing productivity in global forests. Nat Commun 17, 3023 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69594-8

Trefwoorden: bossen biodiversiteit, bodemademhaling, koolstofcyclus, ecosysteemproductiviteit, klimaatfeedbacks