ENGINEERINGNET.BE - Ruim 80% van de plantensoorten vormen symbiotische partnerschappen met mycorrhiza-schimmels, waarbij koolstof wordt uitgewisseld voor essentiële voedingsstoffen zoals fosfor en stikstof.
Deze netwerken spelen een cruciale rol bij de ondergrondse opslag van koolstof, waarbij naar schatting 13 miljard ton CO2 per jaar wordt afgevoerd, wat gelijk staat aan een derde van de wereldwijde energiegerelateerde uitstoot.
Ondanks hun belang begrepen wetenschappers nog niet goed hoe deze organismen zulke uitgebreide en efficiënte ondergrondse handelsroutes bouwen.
Nieuw onderzoek laat nu zien dat schimmels in een golfvormig patroon groeien en koolstof van plantenwortels naar buiten verplaatsen. Om deze groei te ondersteunen beheren ze een systeem van tweerichtingsverkeer, waarbij ze de stroomsnelheid en de breedte van de schimmelsnelweg regelen op basis van de behoefte.
De onderzoekers ontdekten ook dat schimmels speciale microscopische 'padvinders' uitsturen om nieuwe gebieden te verkennen. Daarbij geven ze prioriteit aan het handelspotentieel op lange termijn boven groei op korte termijn.
Dit strategische gedrag voorkomt verspilling door overmatig bouwen en zorgt voor een efficiënte uitwisseling van voedingsstoffen tussen schimmels en planten.
Deze inzichten zijn mogelijk gemaakt door een beeldvormende robot die bij de Nederlandse kennisinstelling AMOLF is ontworpen en gemaakt. De robot volgde de groei van vele schimmelnetwerken tegelijk gedurende drie jaar en legde data vast die een menselijke onderzoeker een eeuw nodig zou hebben gehad om te verzamelen.
'We ontdekten dat schimmels hun handelsroutes voortdurend verfijnen door lussen toe te voegen die de paden van en naar planten verkorten en een efficiënte levering van voedingsstoffen stimuleren,' zegt Tom Shimizus, verbonden aan de Vrije Universiteit Amsterdam en AMOLF.
Met behulp van geavanceerde beeldvormingstechnieken konden de onderzoekers livebeelden van de stromen van voedingsstoffen door het systeem bekijken en analyseren. Deze stromen lijken op tweerichtingsverkeer op een drukke weg.
Door het stijgende CO2-niveau in de atmosfeer is het belangrijker dan ooit om schimmelnetwerken te begrijpen. De wetenschappers willen onderzoeken welke factoren schimmels aanzetten tot het opslaan van meer koolstof onder de grond.
'Inzicht in hoe deze schimmelnetwerken interne stromen en handel in hulpbronnen aanpassen om toeleveringsketens op te bouwen als reactie op milieustimuli, is een belangrijke richting voor toekomstig onderzoek,' zegt Howard Stone van Princeton University.
Het team legt nu de laatste hand aan de bouw van een nieuwe robot waarmee de gegevensverzameling nog eens 10 keer vergroot kan worden, zodat ze kunnen onderzoeken hoe schimmelnetwerken reageren op snelle veranderingen in het milieu, zoals toenemende verstoring en stijgende temperaturen.
