Een ondergronds netwerk van schimmels helpt ons in de strijd tegen de klimaatcrisis

Schimmels maken zowat de helft van de levende organismen in onze bodems uit, maar we denken er meestal alleen aan als een opvallende paddenstoel onze aandacht trekt. Toch denken wetenschappers dat vlak onder onze voeten miljarden kilometers aan schimmelnetwerken door de bodem slingeren. Die netwerken vervoeren water en voedingsstoffen vervoeren langs de ecosystemen van de planeet. Ook zouden de schimmels koolstof ondergronds opslaan.

Nu begint een team van specialisten aan de eerste poging ter wereld om deze ondergrondse netwerkvormende schimmels in kaart te brengen, door een wereldwijde database aan te leggen met informatie over waar welke schimmels voorkomen. Het project, geleid door de Vereniging voor de Bescherming van Ondergrondse Netwerken (SPUN), bestaat uit onderzoekers uit Canada, Europa en de VS en heeft tot doel de mondiale hotspots van ondergrondse biodiversiteit te identificeren.

“Hiermee kunnen we voor het eerst informatie over de biodiversiteit van schimmels opnemen in onze besluitvorming rond natuurbehoud”, zegt Colin Averill, wetenschapper aan de technische universiteit Zürich en medeoprichter van SPUN.

Herstel van ecosystemen

Op dit moment lopen we het risico de negen planetaire grenzen van de aarde te overschrijden, waarna ecologisch herstel niet meer mogelijk is. Daarom zeggen experts dat aandacht voor instandhouding en beheer van ecosystemen onder de grond cruciaal kan blijken om het hoofd te bieden aan de klimaatcrisis, verlies van biodiversiteit, verandering van landgebruik en vervuiling van de biosfeer.

Natuurbeschermers pleiten voor een ander landbeheer om schimmels te beschermen, en gebruiken schimmels ook steeds vaker voor op de natuur gebaseerde oplossingen om aangetaste ecosystemen te herstellen, vervuilde bodems te saneren en de overgang naar duurzame landbouw te versnellen.

De bekende natuurbeschermer Jane Goodall bijvoorbeeld zei eerder dat “begrip van ondergrondse schimmelnetwerken essentieel is voor onze inspanningen om de bodem, waarvan het leven afhangt, te beschermen, voordat het te laat is.”

Hotspots van schimmelbiodiversiteit

De onderzoekers maken in eerste instantie gebruik van de GlobalFungi-database, die talloze gegevens over schimmels van over de hele wereld bevat. Vanuit deze database willen ze middels machine learning modellen van schimmeldistributie maken. Die modellen gebruiken ze vervolgens om schimmeldiversiteit te voorspellen in delen van de wereld die nog niet zijn onderzocht.

Vanaf april 2022 gaat het team de eerste veldverzamelingen doen in de hooglanden van Patagonië. Daarna zal het in anderhalf jaar meer dan tienduizend bodemmonsters van over de hele wereld verzamelen. Vervolgens gaan ze met behulp van DNA-sequencing uitzoeken welke soorten waar voorkomen. Het onderzoek is gericht op mogelijke hotspots van schimmeldiversiteit, waaronder de Canadese toendra, het Mexicaanse plateau, de Negev-woestijn in het Midden-Oosten, de graslanden en hoogvlakten van Tibet en de Russische taiga.

Cruciale ecosysteemrollen

Paddenstoelen vormen slechts een deel van de schimmels, vergelijkbaar met de bloemen of vruchten van planten. Het belangrijkste onderdeel van een schimmel is het wortelstelsel, bekend als mycelium, dat bestaat uit webachtige draden, of 'hyfen'. Die strekken zich uit in de bodem en andere vochtige omgevingen zoals rottende boomstammen, op zoek naar voedingsstoffen.

De meest opvallende ondergrondse schimmelnetwerken worden gecreëerd door mycorrhiza, schimmels die in een symbiotische relatie met plantenwortels leven. Hun mycelia vormen enorme, onderling verbonden netwerken die water, stikstof, fosfor en andere voedingsstoffen uit de bodem opnemen en doorgeven aan planten. In ruil daarvoor voorzien planten de mycorrhiza-schimmels van suikers via een proces dat koolstof uit de atmosfeer onttrekt en vastlegt in de schimmels.

Het SPUN-team zal vooral hotspots van mycorrhiza-biodiversiteit documenteren, onder meer vanwege de grote rol die zij spelen in de opslag van koolstof. Ecosystemen met bloeiende ondergrondse schimmelnetwerken hebben aangetoond dat ze acht keer zoveel koolstof opslaan als ecosystemen zonder. Ook vormen mycorrhiza-netwerken een soort “supersnelwegen” voor belangrijke bodemmicroben, en er is zelfs aangetoond dat ze “communicatie” tussen bomen vergemakkelijken.

Experts zeggen dat ook zogenoemde saprobe schimmels - schimmels die van dood plantenmateriaal leven – niet vergeten mogen worden vanwege hun cruciale rol bij de recyclage van voedingsstoffen die anders niet beschikbaar zouden komen voor planten. Bij de afbraak van dode organismen stoten deze schimmels koolstofdioxide uit, dus het is belangrijk om te monitoren wat hun invloed op de wereldwijde koolstofcyclus is.

Lokale experts

“Er bestaan netwerken van schimmels op tal van niveaus”, zegt Lynne Boddy, schimmelecoloog aan de Cardiff University in het VK en niet betrokken bij het nieuwe project. “De saprobe schimmels zijn zeker zo belangrijk als de mycorrhiza... Ze vormen allemaal netwerken, alleen verbinden de mycorrhiza planten, en de saprobe schimmels allerlei dood spul.”

Er zijn naar schatting 2 tot 5 miljoen soorten schimmels wereldwijd, waarvan tot nu toe slechts een fractie is geclassificeerd. Individuele schimmels variëren in grootte van kleine gisten tot enorme mycelia die enkele hectaren beslaan. De grootste schimmel ooit geregistreerd is een Armillaria gallica, die werd gevonden in Michigan en meer woog dan een blauwe vinvis.

Boddy vindt het nog onduidelijk hoe de wetenschappers van plan zijn om op zo’n enorme schaal schimmelnetwerken in kaart te brengen. Toch is het initiatief een welkome stap om meer te leren over schimmelnetwerken en het belang van ondergrondse biodiversiteit te benadrukken, vindt ze.

Gegevens uit de DNA-sequencing zullen niet altijd leiden tot betere kennis over de functie van soorten, zegt ze. “We moeten heel voorzichtig zijn met hoe we soortenlijsten interpreteren. Alleen dat een soort bestaat, wil nog niet zeggen dat hij belangrijk is in de gemeenschap; we weten gewoon dat die er is.” De sleutel is volgens haar ecologische kennis maximaliseren door samenwerking met lokale experts.

Averill van SPUN is het daarmee eens: “Wat we nodig hebben, is een netwerk van wetenschappers over de hele wereld die deze plaatsen het beste kennen.” SPUN is dan ook van plan een programma uit te rollen om expertise te vergroten en samen te werken met lokale gemeenschappen en organisaties om gegevens te verzamelen en habitats te beschermen.

Schimmels herstellen

Een van de vragen die de SPUN-onderzoekers willen beantwoorden, is hoe schimmels worden beïnvloed door wereldwijde bedreigingen, zoals de industriële landbouw, ontbossing, vervuiling, droogte en klimaatverandering.

Ecologen hebben geleidelijke verschuivingen waargenomen in de verspreiding van boom- en plantensoorten, maar het blijft onduidelijk of ondergrondse schimmelnetwerken ook zijn verschoven. Averill: “Het mozaïek van mycorrhiza is fundamenteel aan het veranderen en bewegen, door het klimaat, door stikstof. Wat we niet weten: als die bomen bewegen, nemen ze hun schimmels dan mee of blijven die achter?”

Ontbossing verwoest bodemschimmels, zegt Averill. “En door de bodem om te ploegen, versnipperen we als het ware de hyfennetwerken, de eigenlijke lichamen van de schimmels.” Bodemorganismen worden ook beschadigd door kunstmest die rijk is aan stikstof, fosfor en kalium, en de symbiose tussen mycorrhiza-schimmels en plantenwortels kapotmaken.

Onderzoek heeft bovendien aangetoond dat vervuilde regen (met zwaveldioxide, stikstofoxide en andere luchtvervuiling) mycorrhiza-relaties in bossen afremt.
Herstel van de symbiotische relatie tussen mycorrhiza en planten- en boomwortels zou volgens Averill een grote bijdrage kunnen leveren aan het herstel van aangetaste ecosystemen. Ook zou het kunnen helpen bij het afscheid nemen van chemische bemesting in de landbouw, bijvoorbeeld door te veranderen in de richting van no-till landbouw.

Actief herstel van de mycorrhiza-symbiose in landbouw en herbebossingsprojecten verbetert ook de boomgroei en herstelt natuurlijke mechanismen voor koolstofopslag, zowel bovengronds als ondergronds.

Averill: “Zo zouden we schimmelherstel en herstel van het bodemmicrobioom kunnen integreren in ons idee van ecosysteem- en bosherstel. En zo kunnen we bossen en ecosystemen bouwen die veerkrachtiger, biodiverser en productiever zijn.”

-

Dit artikel is oorspronkelijk verschenen bij IPS-partner Mongabay.