Vandaag de dag wordt onze wereld visueel gedomineerd door dieren en planten, maar deze wereld zou niet mogelijk zijn geweest zonder schimmels, zeggen wetenschappers van de Universiteit van Leeds.

Onderzoekers hebben experimenten uitgevoerd waarbij planten en schimmels worden gekweekt in atmosferen die lijken op de oude aarde en, door hun resultaten op te nemen in computermodellen, hebben aangetoond dat schimmels essentieel waren bij het creëren van een zuurstofrijke atmosfeer.

Mensen en andere zoogdieren hebben veel zuurstof nodig om te kunnen functioneren, en algemeen wordt aangenomen dat de planeet ongeveer 500 tot 400 miljoen jaar geleden een zuurstofrijke atmosfeer ontwikkelde, aangezien koolstofdioxide geleidelijk werd fotosynthese door de eerste landplanten.

Het onderzoeksteam:Dr. Katie Field van het Centre for Plant Sciences, Dr. Sarah Batterman van de School of Geography en Dr. Benjamin Mills van de School of Earth and Environment, laten zien dat schimmels een cruciale rol speelden bij het tot stand brengen van de ademende atmosfeer op aarde door de voedingsstof fosfor uit rotsen te "mijnen" en over te brengen naar planten om de fotosynthese aan te drijven.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat de hoeveelheid overgedragen fosfor erg groot kan zijn geweest onder de oude atmosferische omstandigheden, en, met behulp van een "aardsysteem" computermodel, het team laat zien dat schimmels de kracht hadden om de oude atmosfeer drastisch te veranderen.

Vitale relatie

Hoewel veel moderne planten hun voedingsstoffen rechtstreeks uit de bodem kunnen halen via hun wortels, de vroegste vormen van plantenleven hadden te maken met een heel ander klimaat, hadden geen wortels en waren niet-vasculair, wat betekent dat ze het water niet konden vasthouden of verplaatsen door hun systeem.

De "bodem" waarmee ze in contact kwamen was een mineraal product zonder organische stof, daarom waren hun relaties met schimmels zo belangrijk.

Schimmels hebben het vermogen om mineralen te extraheren uit de rotsen waarop ze groeien door middel van een proces dat bekend staat als biologische verwering. De schimmels brengen organische zuren tot expressie die helpen bij het oplossen van de rotsen en minerale korrels waar ze overheen groeien.

Door deze mineralen te extraheren en door te geven aan planten om de groei van de planten te bevorderen, de schimmels ontvingen in ruil daarvoor de koolstof die de planten produceerden toen ze koolstofdioxide uit de atmosfeer fotosynthetiseerden.

Gasuitwisseling

Laboratoriumexperimenten uitgevoerd door het Leeds-team hebben aangetoond dat verschillende oude schimmels, die vandaag de dag nog steeds bestaan, voerden deze uitwisselingen tegen verschillende tarieven uit, die van invloed waren op de verschillende snelheden waarmee planten zuurstof produceerden.

Dit had op zijn beurt invloed op de snelheid waarmee de atmosfeer veranderde van veel rijker aan kooldioxide naar vergelijkbaar met de lucht die we tegenwoordig inademen.

Dr. Field zei:"We gebruikten een computermodel om te simuleren wat er in het Paleozoïcum met het klimaat zou zijn gebeurd als de verschillende soorten vroege plant-schimmelsymbiose waren opgenomen in de wereldwijde fosfor- en koolstofcycli.

"We ontdekten dat het effect potentieel dramatisch was, met de verschillen in koolstof-voor-voedingsstofuitwisseling tussen planten en schimmels die het klimaat op aarde sterk veranderen door middel van door planten aangedreven opname van CO2 voor fotosynthese, de timing van de opkomst van zuurstof in de atmosfeer aanzienlijk veranderen."

Dr. Mills zei:"Fotosynthese door landplanten is uiteindelijk verantwoordelijk voor ongeveer de helft van de zuurstofproductie op aarde, en heeft fosfor nodig, maar we hebben momenteel een slecht begrip van hoe de wereldwijde levering van deze voedingsstof aan planten werkt.

"De resultaten van het opnemen van gegevens over interacties tussen schimmels vormen een belangrijke vooruitgang in ons begrip van de vroege ontwikkeling van de aarde. Ons werk toont duidelijk het belang van schimmels aan bij het creëren van een zuurstofrijke atmosfeer."

Dr. Batterman voegde toe:"Ons onderzoek toont aan dat kleine organismen zoals schimmels grote effecten kunnen hebben op het wereldwijde milieu. Onze kritische bevinding was dat de aard van de relatie tussen schimmels en planten de atmosferische koolstofdioxide zou kunnen hebben getransformeerd, zuurstof en uiteindelijk het mondiale klimaat op heel verschillende manieren, afhankelijk van het soort schimmel dat aanwezig is."

Het volledige papier, "Nutriëntenverwerving door symbiotische schimmels regelt paleozoïsche klimaattransitie, " is gepubliceerd in Filosofische transacties van de Royal Society B .