Het Wood Wide Web is echter maar een klein deel van het complexe ecosysteem onder onze voeten, zoals onderstaande afbeelding probeert duidelijk te maken.
|
| Source:
https://www.nature.com/articles/s41579-022-00695-z.epdf?sharing_token=
zKlsAsTuRJHA82XfEse509RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PkPNkytQPPklIQBUdmp
Memo8jymWoU7bOBSbGWnZv91h1NWS322Wz9OvPsPAMUmP0x
Zigpb2YiSVG8qub0ehnS9VqZQnR4Yv119iTLOdkTbLxK-Xh6G68XS72XK3fnuAg%3D |
Maar inzomend op dat ondergrondse wood wide web (de gele lijnen in bovenstaande afbeelding), dat netwerk verbindt kennelijk bomen met elkaar, hoe ziet dat wood wide web er dan uit? Hoe zijn de verbanden tussen planten? Hoe stromen de stoffen die door het netwerk gaan? Daar gaat deze blog over.
Voor deze blog is dankbaar gebruik gemaakt van de papers die zijn geciteerd in het fascinerende boek Verweven Leven van Merlin Sheldrake - als je meer over het Wood Wide Web wilt lezen, lees dit boek.
Hoe ziet een netwerk tussen schimmels en bomen er uit?
In 2010 is een interessant artikel verschenen, waarin de onderlinge verbindingen tussen Douglassparren en 2 schimmelsoorten (Rhizopogon vesiculosus en Rhizopogon vinicolor) zijn onderzocht.Hierbij is een gebiedje van 30 m bij 30 m zeer intensief onderzocht. Met DNA technieken kon worden achterhaald of bomen met een van de twee schimmels waren verbonden, en met welke andere bomen deze bomen waren verbonden. Hierdoor kon het netwerk tussen de bomen in kaart worden gebracht.
Dit is dus een zeer beperkte kartering van het gehele netwerk, aangezien er alleen is gekeken naar 2 schimmelsoorten die al dan niet zijn verbonden met 1 type boom. Het geeft echter wel een aantal goede inzichten in de opbouw van de ondergrondse netwerken.
In onderstaande figuur is het belangrijkste resultaat van de studie weergegeven. In de figuur is het volgende weergegeven:
- alle groene vormen zijn de verschillende bomen
- alle zwarte stippen zijn locaties waar monsters zijn genomen
- de zwarte stippen binnen de blauwe gebieden zijn schimmels van de soort Rhizopogon vesiculosus
- de zwarte stippen binnen de roze gebieden zijn schimmels van de soort Rhizopogon vinicolor
- de lijnen geven verbanden tussen bomen aan, elke kleur is een ander boomgenotype
- de boom die met de zwarte pijl wordt aangeduid is de meest verbonden boom
|
| Bron: https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1469-8137.2009.03069.x |
Hoewel dit dus een heel klein deel van het gehele netwerk is, laat het een aantal dingen zien. Te zien is dat sommige bomen niet zijn verbonden (zie de boom links boven die niet verbonden is) of heel beperkt met met andere bomen zijn verbonden en andere juist veel meer met andere bomen zijn verbonden (de boom met de zwarte pijl is het beste verbonden). Deze goed verbonden bomen zijn als het ware de hubs in het netwerk.
Daarbij werd er een sterke positieve relatie gevonden tussen boomgrootte en connectiviteit, hoe groter de boom hoe beter verbonden, wat betekent dat de grotere bomen de hubs/knooppunten zijn in het netwerk, terwijl de jongere bomen minder goed zijn verbonden met het netwerk.
Dat de grote bomen de hubs zijn is belangrijk om te beseffen. Als dit inderdaad overal het geval is, betekent dit dat als je in een bos alle grote bomen omhakt in verband met houtproductie om jonge bomen de ruimte te geven om te groeien, je mogelijk dus het wood wide web in sterke mate kunt verzwakken en daarmee de jonge bomen een slechtere positie geeft om groot te groeien, selectief hakken kan mogelijk een betere aanpak zijn.
Hoe worden stoffen getransporteerd?
De grote vraag is hierbij, als er verbindingen zijn, hoe vindt er dan transport van stoffen via deze verbindingen plaats?Is het een marktplaats (suikers in ruil voor nutrienten) of zit het anders in elkaar?
Onderzoek naar de monotropa laat zien dat de marktplaats mogelijk niet de juiste metafoor is (zie dit artikel uit 1960). De monotropa zijn bijzondere planten, ze zijn namelijk niet in staat om fotosynthese uit te voeren (waardoor ze allerlei fenomenale kleuren kunnen aannemen), maar krijgen al hun energie en nutrienten van schimmelnetwerken (monotropa zijn mycoheterotroof) waar ze op in zijn geplugd. Zonder dat ze iets aan de schimmels (lijken te) geven, krijgen ze alles wat ze nodig hebben van de schimmelnetwerken. En monotropa blijken geen uitzondering te zijn: geschat wordt dat 10% van de planten mycoheterotrofe eigenschappen heeft. Hierbij is het echter van belang te realiseren dat dit een glijdende schaal is:
- Volledig mycoheterotroof: Bijvoorbeeld de monotropa, deze planten leven hun hele leven op de pof van de schimmels;
- Gedeeltelijk mycoheterotroof: Bijvoorbeeld de orchideeen, ze leven aan het begin van hun leven op de pof van schimmels, maar leveren later koolstof terug aan de schimmelnetwerken;
- Niet of nauwelijks mycoheterotroof: Heel veel andere planten lijken niet mycoheterotroof te zijn en lijken koolstof te leveren aan de schimmelnetwerken waar ze mee verbonden zijn.
Een andere vraag die hieraan gelinkt is, is hoe stoffen door de schimmel draden worden getransporteerd. In 1997 is een baanbrekend artikel gepubliceerd waarbij als eerste dit transport is aangetoond. Hierbij is gekeken naar 2 bomensoorten die via ectomycorrhiza met elkaar waren verbonden (de papierberk (Betula papyrifera) en de douglasspar (Pseudotsuga menziesii)). In dit onderzoek werd aangetoond dat ongeveer 6% van de koolstof die door de berken was opgenomen, werd doorgegeven aan de sparren. Het koolstof transport veranderde gedurende het jaar echter van richting, op het moment dat de berken nog geen bladeren hadden en de sparren in de zon stonden kregen de berken koolstof van de sparren, en op de momenten dat de sparren in de schaduw stonden (omdat de berken vol in blad stonden) kregen de sparren koolstof van de berken.
Dit roept de achterliggende vraag op, of er hierbij sprake is van een bewuste marktplaats of dat er sprake is van een zoektocht in de natuur naar het equilibrium: als plant 1 veel koolstof bindt en plant 2 doet dat niet, en ze zijn verbonden via een schimmelnetwerk, wordt er dan automatisch koolstof overgebracht van de locatie met een "overschot" naar de locatie met een "tekort"?
Hierbij geldt namelijk dat dat locaties met een betere verbinding (meer schimmeldraden) ook meer koolstof blijken te kunnen krijgen (zie deze studies: studie 1, studie 2, studie 3). Op dit moment is er nog geen helder antwoord op deze vraag.
Een interessante inzicht staat in het boek "Mycorrhizale schimmels en hun toepassingen" van Jeff Lowenfels (Een absolute aanrader!), op bladzijde 39 en 40. De schrijver geeft hier aan dat kleine moleculen, zoals water, zuurstof, koolstofdioxide en simpele suikermoleculen van hogere naar lagere concentratie stromen (stroming in het voorjaar de ene kant op en in de zomer de andere kant op, zoals in de beuken en sparren was gevonden), terwijl voor grotere ionen zoals fosfaat en calcium en complexere moleculen, actief transport plaatsvindt, waarbij de chemische energiebron ATP met gespecialiseerde membraanreceptoren voor een bepaald ion of molecuul worden gebruikt. Kortom, mogelijk dus een combinatie dus van gelijke verdeling en een marktplaats.
Dit alles laat echter zien dat er heel veel gebeurt onder onze voeten, maar ook dat we het nog maar heel beperkt snappen. We moeten hierbij heel erg oppassen om onze menselijke (beperkte) concepten op niet-menselijke systemen te projecteren, waarom zou het marktplaats concept werken onder de grond?
Conclusie
In het Wood Wide Web leggen ectomycorrhiza verbinden deze schimmels zich met bomen en verbinden ze bomen met elkaar. Deze ondergrondse netwerken zijn zowel aanvoersystemen van nutrienten en water voor de bomen waarop de schimmels zijn ingeplugd, maar ook transport leidingen voor stoffen tussen verschillende bomen (zelfs tussen verschillende bomensoorten).Het lijkt dat bij de groei van deze netwerken, een boom met steeds meer bomen verbonden wordt naarmate de boom ouder wordt. De oudste bomen fungeren daardoor als een soort centrale knooppunten binnen het ondergrondse netwerk.
Nutrienten stromen echter niet altijd in dezelfde richting: tijdens het jaar kan de stroomrichting van de nutrienten omdraaien als de situatie verandert, bijvoorbeeld omdat een naaldboom in het voorjaar wel suikers produceert, en de loofboom nog niet, terwijl in het midden van de zomer de situatie kan zijn omgedraaid, omdat de loofboom de naaldboom overschaduwt. Hierbij geldt: hoe meer verbindingen er zijn, hoe meer stoffen (kunnen) worden vervoerd.
Niet alle planten leveren echter suikers aan het netwerk. Sommige planten krijgen alles wat ze nodig hebben, zonder suikers terug te geven. Dit alles maakt duidelijk dat er mogelijk sprake is van zowel een zoektocht naar een equilibrium van gelijke concentraties, als van een marktplaats waarbij geldt: voor wat hoort wat.
Bronnen:
- https://centaur.reading.ac.uk/48102/1/Gorzelak%20et%20al%202015%20Inter-plant%20communication%20mediated%20by%20mycorrhizal%20fungi.pdf- https://www.atlascontact.nl/boek/verweven-leven/
- https://groeneboekenshop.nl/boeken-tuinieren-landbouw/36083-mycorrhizale-schimmels-en-hun-toepassingen-jeff-lowenfels-9789062240623.html
- https://www.nature.com/articles/41557
- https://www.nature.com/articles/s41579-022-00695-z.epdf?sharing_token=zKlsAsTuRJHA82XfEse509RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0PkPNkytQPPklIQB UdmpMemo8jymWoU7bOBSbGWnZv91h1NWS322Wz9OvPsPAMUmP0xZigpb2YiSVG8qub0 ehnS9VqZQnR4Yv119iTLOdkTbLxK-Xh6G68XS72XK3fnuAg%3D
- https://www.semanticscholar.org/paper/Transfer-of-13-C-between-paired-Douglas-fir-reveals-Pickles-Wilhelm/c3dccae651e9f7b6d2b6dc6efd9eb318404ff3b0
- https://www.semanticscholar.org/paper/Mycorrhizal-Networks-Facilitate-Tree-Communication%2C-Simard/2189e99fcb05d51baefc0e039e437d951eaa2812
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Douglasspar
- https://en.wikipedia.org/wiki/Monotropa
- https://en.wikipedia.org/wiki/Myco-heterotrophy
- https://en.wikipedia.org/wiki/Rhizopogon
- https://en.wikipedia.org/wiki/Rhizopogon_vinicolor
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1399-3054.1960.tb08034.x
- https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1469-8137.2009.03069.x
Geen opmerkingen:
Een reactie posten