Schimmels zijn thuis misschien niet welkom, in de strijd tegen klimaatopwarming vervullen ze een belangrijke rol. Amsterdamse onderzoekers brachten voor het eerst een wereldwijde schimmelpopulatie in kaart.
‘Mag ik je een schimmel laten zien?’, vraagt ecoloog Justin Stewart. Zijn scherm vult zich met een stelsel vol buizen waar witte bolletjes doorheen tuimelen. De bolletjes zijn koolstofdioxide, legt hij uit, en we bevinden ons in een ondergronds schimmelnetwerk dat stoffen uitwisselt met een bovengrondse plant.
De meeste mensen komen in aanraking met schimmels op oud brood of het plafond van de badkamer. Stewart bestudeert een ander soort schimmels: de arbusculaire mycorrhiza, een ondergrondse soort die met 70 procent van alle planten een samenwerkingsverband heeft. De schimmeldraden dringen diep door in de plantencelwand en ruilen ‘als een soort beurshandelaren’ mineralen voor koolstofdioxide die planten afvangen, vertelt Stewart.
Zo spelen ze een belangrijke rol bij het vasthouden van CO2, die dan niet bijdraagt aan het broeikaseffect. Daarvoor is het cruciaal om te weten waar alle mycorrhiza precies liggen en wat hun totale massa is, maar niemand die dat kon zeggen.
Tot deze week. Toen konden Stewart en collega’s in Science melden dat de totale lengte van alle arbusculaire mycorrhiza een miljard keer van de aarde naar de zon reikt en hun biomassa vier tot zes keer zo groot is als die van alle mensen op aarde. Van hun metingen maakten ze een interactieve wereldkaart, waarmee geïnteresseerden van elke vierkante kilometer aarde de schimmeldichtheid kunnen achterhalen.
Maar hoe doe je dat, de lengte en biomassa van alle schimmels van een bepaalde soort berekenen? Ter vergelijking: bij bomen is dat een makkie. Op basis van satellietfoto’s kun je al een behoorlijke schatting maken. Schimmels zijn grilliger; iemand moet ze opgraven en één monster zegt weinig over andere plekken.
‘Er is pas net genoeg data om dit onderzoek te kunnen doen’, vertelt Stewart vanuit zijn werkkamer aan de Vrije Universiteit Amsterdam. Om de wereldkaart te maken bundelde hij met zijn team de ruim driehonderd bodemonderzoeken die er tot nu toe wereldwijd beschikbaar waren. ‘Gelukkig zijn de methoden overal hetzelfde: je gaat naar een plek, neemt een gram grond mee, gooit die door een zeef en meet onder de microscoop de schimmels.’
Probleem: sommige gebieden, zoals Europa en de Verenigde Staten, zijn veel uitvoeriger in kaart gebracht dan bijvoorbeeld Noord-Afrika. Om tot een wereldkaart te komen gebruikten Stewart en zijn team daarom machinelearningmodellen. Op elke plek waar de monsters genomen werden, noteerden ze dertig variabelen, van temperatuur en neerslag tot grondgebruik. Op basis daarvan kwam het model met een voorspelling van de lengte aan schimmels op bijna elke vierkante kilometer aarde.
‘De laatste stap heb je op de middelbare school al geleerd’, vertelt Stewart. ‘We wisten de dichtheid en lengte, dan heb je om de biomassa te berekenen alleen nog de straal nodig.’ Daarvoor werkte het team van Stewart samen met onder anderen hoogleraar Tom Shimizu van het Instituut voor Fundamentele Natuurkunde Amolf. De natuurkundigen van Amolf ontwikkelden een robot die uitgerust met een microscoop zeer nauwkeurig de diameter van schimmels kon meten.
Stewart en zijn team lieten hun schimmelcollectie vrij groeien op een vel plastic, terwijl de natuurkundigen hun robot erover lieten zweven en 300 duizend foto’s maakten. Uit die foto’s maakten ze een 2D-model, waaruit ze de gemiddelde diameter van een netwerk van arbusculaire mycorrhiza konden berekenen.
Zo restte voor de onderzoekers een simpel rekensommetje om voor het eerst de biomassa, lengte en locatie van alle arbusculaire mycorrhiza op aarde te berekenen. De conclusie: ‘Vanaf nu moeten klimaatmodellen ook rekening gaan houden met schimmels’, aldus professor evolutiebiologie Toby Kiers, die ook bij het onderzoek betrokken was.
Per jaar verhuizen arbusculaire mycorrhiza namelijk 4 miljard ton CO2 de grond in, 11 procent van de uitstoot van fossiele brandstoffen, aldus Kiers. Door het nieuwe onderzoek is nu ook duidelijk hoeveel biomassa aan schimmel daarvoor verantwoordelijk is en waar die schimmelnetwerken precies liggen.
Omdat ze bijna vijftig keer zo lang zijn als plantenwortels, komen schimmels veel dieper de grond in, vertelt Kiers. ‘De schimmels bestaan uit koolstof, en als ze doodgaan binden ze aan mineralen. ‘Die koolstof blijft honderd tot duizend jaar begraven en is dus een belangrijke buffer voor klimaatverandering.’
De onderzoekers hopen dat hun onderzoeksresultaten leiden tot meer aandacht voor het belang van schimmels. ‘95 procent van de hotspots voor biodiversiteit van arbusculaire mycorrhiza is onbeschermd’, voegt Kiers toe. Vooral onder akkers zagen de onderzoekers een lage dichtheid aan schimmels. ‘We kunnen niks zeggen over specifieke soorten landbouw, maar we weten dat onder andere fungiciden, kunstmest en grondbewerking slecht zijn voor schimmels.’
Als leden van de Society for the Protection of Underground Networks strijden Kiers en Stewart dan ook voor betere bescherming van ondergrondse schimmelnetwerken. Sinds januari werken ze samen met juristen van de New York-universiteit aan het project Underground Advocates, waarmee ze wetenschappers helpen zich met data te wapenen om schimmelnetwerken te beschermen.
Qua kennis over de ondergrond lopen we dertig jaar achter op wat we weten over het leven boven de grond, zegt Stewart: ‘Schimmels hebben geen brein, vertonen complex gedrag en dat allemaal in één cel. Het zijn net aliens: ik hoop dat mensen ze nu gepaste aandacht gaan geven.’
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant