Schimmels helpen planten profiteren van stijgende CO2-concentraties

Leven we op een steeds groenere aarde door de toegenomen concentraties koolstofdioxide? Onderzoek van Sara Vicca (Uantwerpen) en haar internationale collega’s brengt ons een stap dichter bij een antwoord op die vraag.

Hoewel tuinbouwers al lang extra CO₂ in hun serres pompen om hun planten sneller te laten groeien, heerst er onder wetenschappers een groot debat of de verhoogde CO₂-concentraties in de atmosfeer (door de verbranding van fosiele brandstoffen) de plantengroei op aarde op eenzelfde manier stimuleert.

Het onderzoeksteam van Sara Vicca, Eos Pipet-winnaar in 2014, bundelde daarom de data van 83 verschillende studies over de hele wereld, die het effect bekeken van een stijging van de CO₂-concentratie tot 650 ppm (deeltjes CO₂ per miljoen deeltjes, sinds vorig jaar zitten we net boven 400 ppm) op plantengroei. Wetenschappelijke tijdschrift Science bericht over de studie.

Symbiose tussen plant en schimmel

Uit de studie blijkt dat alle planten beter groeien bij CO₂-bemesting, zolang er genoeg stikstof (N) beschikbaar is. Wat het onderzoeksteam tevens aantoont, is dat sommige planten ook sneller kunnen groeien bij lage stikstofgehaltes. Ze hebben dan wel hulp nodig van de mycorrhiza-schimmel. Deze schimmels leveren nutriënten en water aan de planten, en krijgen suikers en energie in de plaats: een duidelijke symbiose.

De mycorrhiza-schimmels kunnen efficiënter nutriënten opnemen dan plantenwortels, omdat ze een veel groter volume bodem bestrijken en stoffen produceren die de nutriënten beschikbaar stellen. Niet alle mycorrhizae zijn echter hetzelfde. Arbusculaire mycorrhiza-schimmels zijn gespecialiseerd in de opname van fosfor (P), maar kunnen slechts beperkt helpen bij de opname van N (stikstof). Ecto-mycorrhiza-schimmels daarentegen zijn net sterk in stikstofopname, en niet in het verzamelen van P (fosfor).

De meeste kruidachtige planten leven in directe associatie met arbusculaire mycorrhiza-schimmels, terwijl de meerderheid van de naaldbomen samenwerkt met ecto-mycorrhiza-schimmels. De bladverliezende bomen vertonen meer variatie: sommige soorten zoals de esdoorn en de kerselaar zijn geassocieerd met arbusculaire schimmels, terwijl anderen zoals de beuk en de eik samenleven met ectomycorrhiza.

Sara Vicca: ‘We zagen dat ook in sommige ecosystemen met een lage stikstofbeschikbaarheid, planten profijt halen uit een hogere CO₂-concentratie. Wetenschappers vragen zich al jaren af hoe dit kan. Onze studie toont aan dat het CO2-bemestingseffect bij lage stikstofgehaltes vooral speelt bij planten met ectomycorrhiza-schimmels: zij vertonen een 30% hogere groei. Planten geassocieerd met arbusculaire mycorrhiza reageren in die omstandigheden niet op hoger CO₂.’

Schimmels helpen impact klimaatverandering inschatten

De land-ecosystemen nemen zowat 30% van de menselijke CO₂-emissies op. Zonder deze opname zou klimaatverandering – CO₂-bemesting, verhoogde stikstofbeschikbaarheid, stijgende temperaturen, droogtes en overstromingen - nog sneller gaan dan nu. Als we correct kunnen inschatten hoe de ecosysemen zullen reageren op al deze veranderingen, dan kunnen we ook beter bepalen in welke mate onze ecosystemen klimaatverandering binnen de perken zullen houden, of waar klimaatverandering onafwendbaar wordt. De schimmels zijn hierin een essentiële speler.

Sara Vicca blogt op Scilogs over haar onderzoek.