Bomen communiceren via een "houtbreed web" van wortels en microben op manieren die hun groei bevorderen en koolstofdioxide in de atmosfeer kunnen verminderen, klimaatverandering te verminderen. Maar niemand weet waarom zoveel tropische bomen samenwerken met bacteriën om stikstof uit de lucht te halen, terwijl ze al op stikstofrijke bodems groeien. Een supergroot experiment bij het Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) om deze paradox aan te pakken, toonde aan dat elke soort zijn eigen unieke strategieën voor het vangen van voedingsstoffen heeft, het belang van biodiversiteit voor succesvolle herbebossingsprojecten onderstrepen.

Tropische bodems kunnen rijk zijn aan stikstof, maar arm aan fosfor bruikbaar voor planten. Veel tropische boomsoorten - meestal in de bonenfamilie (peulvruchten) - hebben knobbeltjes op hun wortels die zijn gevormd door bacteriën om stikstofgas uit de lucht op te vangen en om te zetten in stikstof dat nuttig is voor groei en koolstofopslag.

"Mensen speculeerden dat stikstofbindende soorten extra stikstof zouden kunnen kanaliseren om het fosfatase-enzym te maken om fosfor te vangen, " zei Jefferson Hall, directeur van het Smithsonian's Panamakanaal-waterscheidingsexperiment - het Agua Salud-project. "Maar het bewijs was beperkt."

Hall en collega's realiseerden zich dat het experiment op landschapsschaal was ontworpen om erachter te komen hoe tropische bomen koolstof opslaan, de watervoorziening beïnvloeden en de biodiversiteit in stand houden, zou de perfecte plek zijn om deze vraag te stellen, omdat, in tegenstelling tot natuurlijke bossen, er zijn genoeg individuen van elke soort om te kunnen generaliseren over hoe ze zich gedragen. Het team vergeleek tussen de zes en 13 individuele bomen in elk van de vier stikstofbindende en drie niet-stikstofbindende soorten om fosfatase te produceren.

"Ik denk aan bomen als individuen, als actieve beslissers, communiceren en uitwisselen van materialen, de ene strategie boven de andere kiezen, " zei Sarah Batterman, eerste auteur van deze studie en universitair hoofddocent en Natural Environment Research Council Onafhankelijk onderzoeker aan de Universiteit van Leeds, VK. "Algemeen, stikstofbindende bomen produceerden meer fosfatase, maar niet-stikstofbinders deden dat ook, soms net zoveel als stikstofbinders, toont de diversiteit aan strategieën die er zijn."

"We hoopten bewijs te vinden voor de nutriëntenhandelshypothese - dat stikstofbinders investeren in stikstofrijke fosfatase-enzymen, wat de paradox zou oplossen waarom er meer stikstofbindende bomen zijn in deze stikstofrijke tropische bosbodems, "Zei Batterman. "Maar we vonden geen algemene ondersteuning voor deze hypothese. Dus hebben we de nutriëntenbalanshypothese overwogen - dat bomen hun strategieën voor het opvangen van nutriënten aanpassen om aan hun behoeften te voldoen - door meer stikstof vast te leggen in stikstofarme bodems, meer fosfatase maken in fosforarme gronden. We vonden hier geen algemene steun voor, of."

"Een belangrijke bevinding van deze studie is dat hoge fosfatase-activiteit niet beperkt is tot stikstofbindende bomen, maar varieert aanzienlijk tussen zowel peulvruchten als niet-peulvruchten, " zei Ben Turner, co-auteur en directeur van het STRI Soils Laboratory.

"Het opwindende is dat we nu wat we hebben geleerd over fundamentele biologische processen kunnen toepassen op herbebossingsinspanningen om koolstofafvang te maximaliseren en klimaatverandering te verminderen, "Zei Batterman. "Nu weten we welke boomsoort beter toegang heeft tot fosfor, die misschien beter zijn in het verkrijgen van stikstof en, het belangrijkste, dat biodiversiteit cruciaal is voor herbebossingsprojecten."

Het Agua Salud-project, een samenwerking tussen STRI, de Panama Canal Authority en het Ministerie van Milieu van Panama (MiAmbiente). Inheemse soorten plantages maken deel uit van de Smart Reforesation, BiodiversiTREE- en TreeDivNet-programma's.

"We willen vooral de supporters van het Agua Salud Project-ForestGEO bedanken, de Stichting Heising-Simons, HSBC-bank, Stanley Motta, Klein Wereld Instituut Fonds, Smithsonian Institution's concurrerende beurzen voor wetenschap, Smithsonian Institution's Grand Challenges Grants, de familie Hoch, de Amerikaanse National Science Foundation, Nationale Universiteit van Singapore, STRI en Yale-NUS college - omdat ze geloven in het verkleinen van de afstand tussen toegepast en theoretisch onderzoek, " zei Hall. De hoofdauteur kreeg ook steun van Princeton University, een STRI-beursprogramma voor de korte termijn en een subsidie ​​van de United Kingdom Natural Environment Research Council.