Onderzoekers brengen wereldwijd in kaart hoe bomen, schimmels en bacteriën samenwerken

Nieuws

Onderzoekers brengen wereldwijd in kaart hoe bomen, schimmels en bacteriën samenwerken

Gepubliceerd op
15 mei 2019

Tussen de wirwar aan wortels in de bosbodem, leven schimmels en bacteriën in symbiose met bomen. Ze werken samen aan de uitwisseling van nutriënten voor koolstof. Een nieuwe studie waarin meer dan 1,1 miljoen locaties en 28.000 boomsoorten onderzocht zijn, laat zien hoe factoren als klimaat, bodem en decompositie bepalen welk type symbiose op welke plek floreert. Deze studie helpt wetenschappers om te begrijpen hoe symbiotische relaties de structuur van bossen bepalen en hoe deze samenwerking beïnvloed wordt door een opwarmend klimaat. Het artikel is vandaag gepubliceerd in wetenschappelijk tijdschrift Nature.

Een team van meer dan 200 wetenschappers van onder meer Stanford University en Wageningen University & Research, heeft samengewerkt aan het wereldwijd in kaart brengen van de symbiotische relaties tussen schimmels, bacteriën en bomen. Deze relaties zijn zeer divers en spelen zich in de bodem af, vaak verborgen voor het oog van onderzoekers. In deze studie hebben de onderzoekers zich gericht op het in kaart brengen van de meest voorkomende typen van symbiose: arbusculaire mycorrhizavormende schimmels, ectotroof mycorrhizavormende schimmels en stikstofbindende bacteriën. Deze typen bevatten duizenden soorten schimmels en bacteriën die elk een unieke samenwerking aangaan met verschillende boomsoorten. “Deze studie laat zien hoe bomengroepen samenwerken met schimmels en bacteriën en hoe deze kwetsbare relaties van elkaar verschillen,” legt Gert-Jan Nabuurs uit, professor Europese Bossen aan Wageningen University & Research en een van de auteurs van deze studie.

Read’s Rule

Het team heeft in het onderzoek een nieuwe biologische regel vastgesteld: Read’s Rule, vernoemd naar Sir David Read, pioneer in onderzoek naar symbiose. Read tekende dertig jaar geleden met de hand kaarten van plekken waarvan hij dacht dat er symbiotische schimmels konden voorkomen, op basis van de nutriënten die ze leveren. Ectotroof mycorrhizavormende schimmels leveren bomen stikstof vanuit organisch materiaal, zoals bladeren die afbreken. Hij veronderstelde dat deze schimmels succesvoller zijn op plekken waar het koeler is, de afbraak van stoffen minder snel gaat en veel bladafval aanwezig is. Aan de andere kant bedacht hij dat arbusculaire mycorrhizavormende schimmels veel meer voorkomen in de tropen, waar fosfor de bomengroei beperkt. Onderzoekers die volgden voegden aan zijn theorie toe dat stikstofbindende bacteriën minder groeien bij lage temperaturen.

Global Forest Biodiversity Initiative (GFBI)

Read’s theorie kon alleen bewezen worden door enorme aantallen bomen in diverse werelddelen te bekijken. Dit werd mogelijk met de komst van het Global Forest Biodiversity Initiative (GFBI). “De waarde van deze wereldwijde bossendatabase is nu echt bewezen,” zegt Gert-Jan Nabuurs. “We brachten de locaties van 31 miljoen bomen uit deze database in een ‘lerend algoritme’ samen met informatie over welke symbiotische schimmel of bacterie het meeste geassocieerd met een bepaalde bomensoort. Dit algoritme heeft bepaald hoe factoren als klimaat, bodemchemie, vegetatie en topografie van invloed lijken op het voorkomen van een bepaald type symbiose. We vonden dat stikstofbindende bacteriën mogelijk beperkt worden door de temperatuur en de pH van de bodem, terwijl de twee types schimmel in symbiose sterk worden beïnvloed door variabelen die samenhangen met de snelheid van decompositie, zoals de temperatuur en het vochtgehalte.

Tien procent verlies aan biomassa kan leiden tot meer koolstofuitstoot

De groep gebruikte een kaart uit dit algoritme, om te voorspellen hoe symbiotische relaties in 2070 veranderd kunnen zijn bij ongewijzigde koolstof emissies. Dit scenario resulteerde in een afname van tien procent biomassa van boomsoorten die geassocieerd worden met schimmels die voorkomen in koudere gebieden. De onderzoekers waarschuwen dat zo'n afname kan leiden tot meer koolstof in de atmosfeer, omdat de schimmels juist zorgen voor het vastleggen van koolstof in de bodem. “Er zijn maar een paar verschillende typen van symbiose. Wij laten zien dat zij heel nauw bepaalde regels volgen,” zegt Brian Steidinger, onderzoeker aan Stanford Universiteit en hoofdauteur van de studie. “Onze modellen voorspellen grote veranderingen in symbiose in bossen over de hele wereld."

Samenwerking aan de database

Gegevens in de database zijn afkomstig van bomen uit meer dan 70 landen en een samenwerking tussen honderden onderzoekers. Auteurs van Wageningen University & Research zijn Mart-Jan Schelhaas, Geerten Hengeveld, Lourens Poorter, Frans Bongers, Martin Herold en Mathieu Decuyper. De kaarten uit deze studie zijn openbaar beschikbaar om andere wetenschappers te helpen de symbiotische relaties in bossen op te nemen in hun eigen onderzoek. In de toekomst zijn de onderzoekers van plan hun werk ook tot buiten de bosgebieden uit te breiden en door te gaan met het begrijpen van de effecten van klimaatverandering op ecosystemen.

Klik op de afbeelding om deze te vergroten

fungi-am (002).png
fungi-em (002).png
fungi-nfixer (002).png