De bodemschimmels: een web van leven dat bomen beschermt en klimaatverandering tegengaat

Open PDF in new window.

Olivia Azevedo 1 and Frank Ashwood 2*

1 Biological and Environmental Sciences, University of Stirling, Stirling, United Kingdom2 Forest Research, Northern Research Station, Roslin, United Kingdom

Ectomycorrhiza (spreek uit: Ek-to-mi-ko-ri-za)-schimmels zijn een soort schimmels die een wederzijds gunstige relatie aangaan met plantenwortels. Deze schimmels vormen al sinds mensenheugenis uiterst succesvolle partnerschappen met bosbomen over de hele wereld. De bomen en de bijbehorende schimmels hebben een wisselwerking ontwikkeld: de schimmels helpen de planten om moeilijk bereikbare voedingsstoffen te verkrijgen en in ruil daarvoor krijgen de schimmels constant en ononderbroken toegang tot koolhydraten (zoals suikers) uit de plant. Deze grotendeels onzichtbare interactie heeft invloed op de opslag en kringloop van koolstof in de bodem en is gunstig voor de gezondheid en voeding van planten. Ectomycorrhiza-schimmels zijn ook belangrijk voor het afbreken van dode planten en dieren. Deze schimmels dragen bij aan de biodiversiteit van de bodem en kunnen ons helpen onze bossen te beschermen tegen bedreigingen voor het milieu, zoals klimaatverandering en overmatig landgebruik.

SCHIMMELS EN HUN ROL IN BOSECOSYSTEMEN

We horen vaak dat afwisseling het leven kleur geeft. Deze uitspraak kun je makkelijk toepassen op de vele interacties in de natuur, zoals die in bosecosystemen. Om lang en gezond te leven, zijn bijna alle planten in het wild afhankelijk van een ingewikkeld en gevarieerd netwerk van bodemorganismen die elkaar voeden. Dit meestal onzichtbare ondergrondse netwerk bestaat uit kleine bacteriën, archaea, schimmels en veel andere microscopisch kleine organismen.

In bosbodems spelen schimmels een cruciale rol in het grotere ecologische netwerk. Schimmels hebben veel ecologische functies, maar twee daarvan zijn bijzonder belangrijk. Ten eerste spelen schimmels een belangrijke rol als afbrekers. Schimmels zijn uitstekend in het afbreken van dood plantmateriaal (ook wel organisch materiaal genoemd), omdat ze beter dan andere organismen in staat zijn om de bijzonder taaie materialen in de cellen van houtige planten volledig af te breken [1]. Ze beschikken over een breed scala aan enzymen, speciale eiwitten die chemische reacties op gang brengen en versnellen, waardoor ze organisch materiaal kunnen afbreken en moeilijk verkrijgbare voedingsstoffen vrijmaken, die vervolgens beschikbaar komen voor planten en andere bodembewoners. Tijdens de afbraak geven schimmels echter CO2-gas af als afvalproduct, waardoor koolstof uit de bodem in de atmosfeer terechtkomt. Schimmels zijn zulke uitstekende afbrekers dat schimmelafbraak een van de grootste bronnen van koolstofemissies ter wereld is, waarbij jaarlijks 85 gigaton (één gigaton is gelijk aan 1 miljard ton) koolstof in de atmosfeer vrijkomt. Ter vergelijking: in 2018 produceerde de verbranding van fossiele brandstoffen ongeveer 10 gigaton [2].

In dit artikel zullen we ons richten op een andere belangrijke rol die schimmels ook spelen: hun symbiotische relatie met bomen en andere planten. Een symbiotische relatie waarin beide soorten voordeel hebben, wordt mutualisme genoemd. Schimmels die mutualistische relaties aangaan met planten staan bekend als mycorrhiza-schimmels, afgeleid van ‘myco’, wat ‘met betrekking tot schimmels’ betekent, en ‘rhizal’, wat ‘wortels’ betekent. Mycorrhiza-schimmels vormen al sinds mensenheugenis mutualistische relaties met de wortels van ongeveer 80% van alle terrestrische plantensoorten [1]. Zelfs het schijnbaar kale Antarctica heeft fossiele resten van mycorrhiza-gemeenschappen. Studies tonen aan dat deze samenwerking al 400 miljoen jaar bestaat, sinds planten het land begonnen te koloniseren [3]. Net als alle schimmels kunnen mycorrhizae geen eigen voedsel maken, dus krijgen ze suikers van hun plantengastheren en in ruil daarvoor voorzien ze de planten van water en voedingsstoffen, zoals stikstof en fosfor, uit de bodem.

In tegenstelling tot de afbrekende schimmels die voornamelijk in het bovenste deel van de bodem leven en veel koolstof vrijgeven door hun activiteiten, dringen symbiotische mycorrhiza-schimmels dieper in de bodem door. Hierdoor wordt het schimmelnetwerk een belangrijke koolstofopslagplaats, wat betekent dat deze schimmels de koolstof uit de atmosfeer vasthouden en opslaan als moeilijk afbreekbaar organisch materiaal in de bodem. Geschat wordt dat planten met mycorrhiza-associatie tot 35% meer koolstof in de bodem kunnen opnemen dan planten zonder mycorrhiza, en dat een aanzienlijk deel van de koolstof in mycorrhiza-weefsels vele jaren in de bodem kan blijven [4]. Dit is belangrijk omdat we koolstof voor lange tijd in de bodem moeten opslaan, zodat er minder in de atmosfeer terechtkomt en de opwarming van de aarde wordt tegengegaan.

Ondanks de cruciale rol die schimmels spelen in bosecosystemen, wordt de diversiteit aan schimmels vaak over het hoofd gezien bij beslissingen over bosbeheer. Menselijke ingrepen, zoals houtkap of het willekeurig gebruik van meststoffen, kunnen het ondergrondse netwerk veranderen en het evenwicht van het hele ecosysteem verstoren. Net als bij elk ander web kan het hele bouwwerk schade oplopen als slechts één van de verbindende segmenten ontbreekt of verzwakt is.

DE SCHIMMELWERELD

Er zijn twee hoofdtypen mycorrhiza-schimmels. Het ene type, endomycorrhiza genaamd, leeft in plantencellen. Hoewel we ons in dit artikel niet op deze schimmels zullen richten, zijn ze interessant omdat ze zich uitstekend kunnen aanpassen aan veel verschillende omgevingen. Endomycorrhiza-schimmels worden onderverdeeld in arbusculaire, ericoïde en orchideeënmycorrhiza’s. De belangrijkste focus van ons artikel ligt echter op ectomycorrhiza (mv. ectomycorrhizae), die aan de buitenkant van plantencelwanden leven. Hoewel meerdere soorten mycorrhiza in een ecosysteem naast elkaar kunnen bestaan, zijn ectomycorrhiza dominant in gematigde en boreale bossen, waar ongeveer 6000 schimmelsoorten een symbiotische relatie aangaan met veel bomen en houtige planten.

Ectomycorrhizae bestaan uit twee soorten belangrijke structuren: vruchtlichamen en hyfen. Vruchtlichamen zijn structuren die sporen bevatten die door ectomycorrhizae worden gebruikt om zich voort te planten. Ongeveer 4500 soorten ectomycorrhizae hebben bovengrondse vruchtlichamen (paddenstoelen), terwijl tot een kwart ondergrondse vruchtlichamen heeft (bijvoorbeeld truffels). Ectomycorrhizae hebben ook hyfen (van het Griekse woord voor ‘web’), lange dradachtige of buisvormige structuren die door de schimmels worden gebruikt om voedingsstoffen op te nemen en te transporteren. Hyfen vormen een mat van schimmelweefsel rond plantenwortels, waardoor een omhulsel ontstaat dat de wortels omhult als een gipsverband om een gebroken been (afbeelding 1). Schimmelhyfen groeien ook naar buiten toe, zoals aderen, en wringen zich tussen bodemdeeltjes, wortels en rotsen om voedingsstoffen op te nemen die buiten het normale bereik van plantenwortels liggen. De ectomycorrhiza-associatie produceert ook antibiotica, hormonen en vitamines die nuttig zijn voor de plant, en beschermt plantenwortels tegen schadelijke omstandigheden in de bodem, zoals voedseltekorten, ziekteverwekkende organismen en giftige stoffen. In ruil daarvoor krijgen de schimmels constante en directe toegang tot koolhydraten (zoals suikers) die door hun gastheerplanten tijdens fotosynthese worden aangemaakt.

ECTOMYCORRHIZAE EN BOSSEN: TEAMWORK OP Z´N BEST

Ectomycorrhizae geven de voorkeur aan houtachtige plantensoorten zoals bomen en struiken als partners. Soms kunnen ze exclusieve relaties aangaan, waarbij slechts één schimmelsoort zich verbindt met een specifieke boomsoort. Ectomycorrhizae gaan echter meestal een verbinding aan met een breed scala aan boomsoorten. Het is gebruikelijk om verschillende mycorrhiza-schimmels aan te treffen op de wortels van één enkele boom, of één schimmelsoort die verbonden is met verschillende boomsoorten. Zo kan de Noorse spar symbiotische relaties aangaan met meer dan 100 verschillende schimmelsoorten. De bekende giftige paddestoel, de vliegenzwam, kan de wortels van verschillende boomsoorten koloniseren, waaronder dennen, berken, sparren en eucalyptusbomen (afbeelding 2).

Het aantal plantensoorten dat door ectomycorrhizae wordt gekoloniseerd, is relatief klein: slechts ongeveer 2% van alle planten ter wereld. De planten waarmee ectomycorrhizae samenwerken, beslaan echter grote landoppervlakken en hebben een hoge economische waarde, bijvoorbeeld als bron van hout. In gematigde gebieden op het noordelijk halfrond vertonen dennen, populieren, sparren, dennen, wilgen, beuken, berken en eiken allemaal ectomycorrhiza-associaties, terwijl eucalyptus en zuidelijke beuken worden geassocieerd met ectomycorrhizae op het zuidelijk halfrond.

Ectomycorrhizae zorgen ervoor dat bomen en bossen zich kunnen aanpassen aan seizoensgebonden en landschappelijke veranderingen, bijvoorbeeld door het hele jaar door voor voldoende water te zorgen en te helpen bij de vestiging van planten in nieuwe bodems. De schimmels beschermen de planten ook tegen bodemdegradatie, vervuiling en veranderende klimatologische omstandigheden. Wetenschappers hebben een direct verband vastgesteld tussen de achteruitgang van ectomycorrhiza-schimmels en de afnemende gezondheid van bomen. Omdat elke soort ectomycorrhiza-schimmel zijn eigen unieke kenmerken heeft, is elke soort noodzakelijk en onvervangbaar. Sommige soorten geven bijvoorbeeld de voorkeur aan koele of vochtige omstandigheden, andere functioneren beter tijdens warme of droge seizoenen, weer andere zijn experts in het verkrijgen van fosfor en stikstof uit de bodem, en andere zijn effectiever in het verkrijgen van deze voedingsstoffen uit rottend organisch materiaal [5].

Ectomycorrhiza-schimmels vormen ook een uiterst belangrijke schakel tussen planten en het voedselweb in de bodem, de ingewikkelde gemeenschap van organismen die in de bodem voorkomt. Deze schimmels leveren belangrijke voedingsstoffen aan organismen die in de bodem rond plantenwortels leven, zoals andere kleine schimmels, bacteriën, protozoa en ongewervelde dieren. De schimmels produceren ook vruchtlichamen, die essentieel voedsel zijn voor wilde dieren in bosecosystemen. Veel knaagdieren, zoals de noordelijke vliegende eekhoorn en de westelijke roodrugwoelmuis, zijn bijvoorbeeld afhankelijk van truffels als hun belangrijkste voedselbron. Ook veel andere zoogdieren eten schimmels, waaronder beren, herten en muizen. Mensen verwonderen zich over de complexe en vaak mooie structuren van paddenstoelen, vinden het leuk om ze te leren herkennen en hun ecologie te bestuderen, en genieten ervan als culinaire delicatessen. Wilde schimmels worden ook gebruikt voor medicijnen, en de farmaceutische industrie doet veel onderzoek naar de antibacteriële eigenschappen van ectomycorrhiza-schimmels.

BESCHERMING VAN ONZE BOSSEN EN SCHIMMELS

Ondanks het belang van mycorrhiza-symbiose in bossen wereldwijd, wordt bij beslissingen over bosbeheer zelden rekening gehouden met het behoud van ectomycorrhiza-schimmels en hun monitoring om de gezondheid van bossen te beoordelen. De functies en diensten die bossen leveren, zijn afhankelijk van de biodiversiteit in de bodem. Schimmels vormen een belangrijk onderdeel van deze biodiversiteit, waardoor ze een belangrijke partner zijn bij het overwinnen van de wereldwijde uitdagingen waar we momenteel voor staan. Schimmels kunnen bijdragen aan de langdurige verwijdering van koolstof uit de atmosfeer, wat ons kan helpen de gevolgen van klimaatverandering tegen te gaan. Door essentiële voedingsstoffen te recyclen, kunnen schimmels ook helpen de aantasting van bodems te voorkomen, zodat het land voedsel kan blijven produceren en leven kan blijven ondersteunen. Wetenschappers en landbeheerders moeten ectomycorrhiza-schimmels blijven bestuderen en beschermen, zodat deze belangrijke organismen hun cruciale rol in het netwerk van leven op onze planeet kunnen blijven vervullen.

WOORDENLIJST

Afbrekers

Dit zijn bacteriën, schimmels of ongewervelde dieren die dode planten en dieren afbreken, waardoor voedingsstoffen weer in de bodem terechtkomen. Zonder hen zouden dode organismen en afval zich gewoon opstapelen en zouden planten geen essentiële voedingsstoffen kunnen opnemen.

Organisch materiaal

Alle materiaal dat oorspronkelijk door levende organismen zoals planten, dieren en micro-organismen is geproduceerd en dat terugkeert naar de bodem en verder kan worden afgebroken (ontbonden). Organisch materiaal is rijk aan koolstof.

Symbiose

Elke vorm van nauwe, langdurige biologische interactie tussen twee verschillende organismen.

Mutualisme

Een relatie tussen twee of meer soorten, waarbij elke soort voordeel heeft.

Mycorrhiza-schimmels

Schimmels die een mutualistische relatie aangaan met de wortels van planten. De planten krijgen voedingsstoffen en bescherming van de schimmels en de schimmels krijgen suikers van de planten.

Ectomycorrhiza

De relatie tussen een schimmel en de wortels van bepaalde planten (meervoud: ectomycorrhiza’s of ectomycorrhizae).

Vruchtlichaam

Structuren die door schimmels worden gemaakt om zich voort te planten. Een paddenstoel is een veelvoorkomend type vruchtlichaam.

Hyfen

Lange, vertakte structuren van een schimmel die zich door de bodem verspreiden om voedingsstoffen op te nemen en te transporteren .(enkelvoud: hyfe).

BRONNEN

BEWERKT DOOR: Rémy Beugnon, German Centre for Integrative Biodiversity Research (iDiv), Germany

CITATIE: Azevedo O and Ashwood F (2022) The Soil Fungi: A Web of Life That Protects Trees and Fight Climate Change. Front. Young Minds 10:652660. doi: 10.3389/frym.2022.652660

AUTEURSRECHT © 2022 Azevedo and Ashwood: Dit is een openbaar toegankelijk artikel dat wordt verspreid onder de voorwaarden van de Creative Commons Attribution License (CC BY). Het gebruik, de verspreiding of reproductie in andere fora is toegestaan, mits de oorspronkelijke auteur(s) en de auteursrechthebbende(n) worden vermeld en de oorspronkelijke publicatie in dit tijdschrift wordt geciteerd, in overeenstemming met de gangbare academische praktijk. Gebruik, verspreiding of reproductie die niet aan deze voorwaarden voldoet, is niet toegestaan.

JONGE RECENSENTEN

ANNA, 16 Jaar

Ik wilde meedoen aan Frontiers for Young Minds omdat ik dacht dat het een geweldige kans zou zijn om meer te leren over de wereld om me heen! Ik ben dol op wetenschappen, vooral biologie en natuurkunde. Na mijn schooltijd zou ik graag iets met die vakken willen doen.

CATHERINE, 15 Jaar

Ik hou van muziek en zingen, ik speel viool en gitaar en ik hou ook van schrijven! Ik maak deel uit van een highland dance-groep en doe vrijwilligerswerk met kinderen bij lokale kinderclubs en gidsen. Ik vind het leuk om jeugdevenementen bij mijn kerk bij te wonen en aan fitness te doen. Ik hoopte dat ik door deze artikelen te lezen nieuwe en interessante dingen zou leren!

JONGE RECENSENT (VERTALING)

JULIAN, 11 Jaar

Mijn naam is Julian en ik houd van lezen, dieren, gamen en pianospelen. Ik doe aan taekwondo, een koreaanse vechtsport. Op school heb ik al wat over microbiologie geleerd, en dit boek sluit daar heel goed op aan.

AUTEURS

OLIVIA AZEVEDO

Ik ben een voormalig journalist die besloot om bodemwetenschapper te worden. Ik ben van Portugal naar Schotland verhuisd, waar ik momenteel als promovendus aan de Universiteit van Stirling studeer. Mijn onderzoek omvat veel graafwerk in bosbodems, in de hoop antwoorden te vinden op een belangrijke vraag: wat gebeurt er met bodems en de organismen die daarin leven wanneer je bomen plant? Mijn onderzoeksinteresses omvatten, maar zijn niet beperkt tot, de volgende gebieden: bodembiodiversiteit; voedingsstoffenkringloop; mutualistische relaties tussen bovengrondse en ondergrondse componenten van terrestrische ecosystemen; bodemdegradatie en -beheer; historische bodemlandschappen. *olivia.azevedo@stir.ac.uk

FRANK ASHWOOD

Mijn passie voor de natuur heeft me ertoe aangezet om biologie te gaan studeren aan de universiteit, waar ik vrijwilligerswerk deed voor onderzoeksprojecten naar de ecologie van ongewervelde dieren in Schotland en Mexico. Na een paar jaar als milieuadviseur te hebben gewerkt, ben ik teruggegaan naar de universiteit en heb ik een PhD gehaald, waarbij ik onderzoek deed naar regenwormen op teruggewonnen stortplaatsen. Nu heb ik een geweldige baan als bodemecoloog bij Forest Research, waar ik de biodiversiteit van de bodem in Britse bossen bestudeer. In mijn vrije tijd ben ik docent bodembiologie en doe ik aan macrofotografie (het fotograferen van de kleine dieren die in de bodem leven).

VERTALER

LIESBETH VAN DEN BRINK

Liesbeth is ecoloog en doet onderzoek naar interacties tussen bodem, planten, dieren en klimaatverandering. Ze werkt als PostDoc bij het Botanische Instituut, University of Natural Resources and Life Sciences, Wenen.

FINANCIERING (VERTALING)

Het team Translating Soil Biodiversity bedankt het Duitse Centrum voor Integratief Biodiversiteitsonderzoek (iDiv) Halle-Jena-Leipzig, gefinancierd door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG FZT 118, 202548816), voor hun steun.

CITATION (TRANSLATION)

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC-BY 4.0). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.

Recommended citation format: Azevedo O and Ashwood F (2025) The Soil Fungi: A Web of Life That Protects Trees and Fight Climate Change (Dutch translation: Liesbeth van den Brink). Translating Soil Biodiversity & Front. Young Minds. Originally published in 2022, doi: 10.3389/frym.2022.652660

Figures

Figuur 1: De ectomycorrhiza-schimmel Lactarius camphoratus, die een witte schil rond de wortels van een eik vormt (Foto: Laura Martinez-Suz).

Figuur 2: De bekende giftige paddenstoel vliegenzwam (Amanita muscaria) kan een mycorrhiza-associatie vormen met verschillende soorten bomen, waaronder dennenbomen, zoals hier te zien is (Afbeelding: Angela Mele).