Er is tot op heden weinig onderzoek gedaan naar schimmels die op dode bomen leven, hoewel ze van vitaal belang zijn voor de bosecologie, het afbreken van dood hout en het voltooien van de elementaire cyclus tussen plant en bodem. Bodembiologen van het UFZ hebben nu ontdekt dat het aantal schimmelsoorten dat in dode bomen leeft 12 keer hoger is dan eerder werd gedacht. Zodra bomen sterven, ze worden ook gekoloniseerd door verschillende schimmelgemeenschappen, afhankelijk van hun soort.

Schimmels die op bomen leven, vervullen een belangrijke functie in het bosecosysteem door dood hout af te breken. Dit is geen gemakkelijke prestatie, omdat hout zeer veerkrachtig is, bij elkaar gehouden door een biopolymeer dat bekend staat als lignine, die, samen met cellulose en hemicellulose, vormen de celwand van houtige planten en geven het hout zijn stabiliteit. Schimmels zijn in staat de robuuste lignine en de flexibele cellulosevezels af te breken door enzymen vrij te geven die ervoor zorgen dat de polymeren worden afgebroken en gemineraliseerd. Als onderdeel van de cyclus van het ecosysteem, het overgebleven materiaal wordt onderdeel van de humuslaag, die de bodem zijn stabiliteit geeft en het substraat vormt voor een nieuwe generatie bomen.

De studie nam de UFZ-onderzoekers mee naar drie gebieden met gematigde bossen in het biosfeerreservaat Schorfheide-Chorin, het Nationaal Park Hainich en het biosfeerreservaat Schwabische Alb, waar ze ongeveer 300 dode boomstammen van elf verschillende soorten legden, elk tot vier meter lang. De bomen omvatten zeven bladverliezende soorten zoals beuk, eik, populier en es en vier naaldsoorten:sparren, grove den, Douglasspar en lariks. Drie jaar later kwamen ze terug om te zien wat voor schimmelgemeenschappen zich in de stammen hadden gevestigd. De resultaten waren verbluffend:"De diversiteit aan schimmels die in de bomen leven was een orde van grootte groter dan eerder werd gedacht, " zegt Dr Witoon Purahong, een bodemecoloog gevestigd aan het UFZ in Halle en de eerste auteur van het onderzoek.

De onderzoekers identificeerden tussen de 22 en 42 operationele taxonomische eenheden (OTU's) per stam. OTU is een wetenschappelijke term die door moleculair biologen wordt gebruikt om organismen te beschrijven die vanwege hun DNA kunnen worden gelijkgesteld met individuele soorten, maar die nog geen eigen soortnaam hebben. Globaal genomen, het UFZ-team identificeerde 1, 254 OTU's in de dode stammen. In een eerdere studie, onderzoekers vonden slechts 97 schimmelsoorten die op dezelfde stammen leefden - ongeveer 12 keer minder dan de UFZ-wetenschappers nu hebben ontdekt. Dode coniferen hadden over het algemeen een grotere soortendiversiteit aan schimmels dan de meeste loofbomen. De grootste diversiteit vond plaats op Douglasspar, lariks en eiken en de kleinste diversiteit op beuk en haagbeuk.

De reden waarom de bodemecologen van het UFZ zoveel verschillende soorten schimmels vonden, ligt in de moderne moleculaire techniek die ze gebruikten. De onderzoekers gebruikten een DNA-sequencing-technologie die bekend staat als next-generation sequencing om DNA-markers te bepalen van de schimmels die in het hout verborgen zijn. In de vorige, soortgelijke onderzoeken, alleen de vruchtlichamen van de schimmels die op het oppervlak van de dode bomen groeiden, werden gedocumenteerd. Hierdoor ontstond de misleidende indruk dat slechts een klein aantal schimmelsoorten dode bomen bewonen. "Het is als een ijsberg:je kunt de meeste schimmels niet zien omdat ze in de stammen zitten in de vorm van een fijn mycelium, " zegt Prof François Buscot, hoofd van de afdeling bodemecologie van het UFZ. Met andere woorden, de zichtbare vruchtlichamen zijn slechts een klein deel van de hele schimmelgemeenschappen die een dode boom bewonen.

Maar het is niet alleen de veel grotere diversiteit aan schimmels dan eerder werd vermoed. De bodembiologen van het UFZ ontdekten ook dat houtbewonende schimmels een voorkeur hebben voor bepaalde boomsoorten en niet alleen een algemene voorkeur hebben voor coniferen of loofbomen, zoals wetenschappers eerder dachten. Ze ontdekten zeven van dergelijke verschillende schimmelgemeenschappen op loofbomen en twee op naaldbomen. Bijvoorbeeld, eiken en essen herbergen elk zeer specifieke gemeenschappen schimmelsoorten waarvan de samenstelling heel anders is dan die van andere loofbomen. In het geval van de coniferen, de schimmels die in dode grove den groeiden waren duidelijk verschillend van die in de andere onderzochte naaldsoorten. Het is nog niet duidelijk waarom er zulke grote verschillen zijn tussen de schimmelgemeenschappen in verschillende soorten dood hout. "Eik en essen hebben veel identieke kenmerken, zoals de houtstructuur en de koolstof-stikstof massaverhouding, maar ze zijn heel verschillend als het gaat om het aantal schimmel-OTU's, ", zegt Witoon Purahong. De schimmelgemeenschappen die op deze twee soorten worden gevonden, verschillen meer van elkaar dan vergeleken met een van de andere boomsoorten die het team heeft onderzocht, hij voegt toe.

Nu gaan de bodemecologen van het UFZ in Halle zich richten op het identificeren van de mechanismen die bepalen of een schimmel een bepaalde boomsoort koloniseert of niet. "De miljoenen jaren van co-evolutie tussen bomen en houtbewonende schimmels zouden een verklaring kunnen bieden voor hun naast elkaar bestaan ​​- net zoals we zien bij symbiotische schimmels, bijvoorbeeld, " zegt Purahong. Wat is fascinerend, echter, zoals Buscot toevoegt, is dat in sommige gevallen de specialisatie van schimmels op dood hout groter is dan die van symbiotische schimmels op levende planten. Het naast elkaar bestaan ​​van gemeenschappen van schimmels, bacteriën en ongewervelde dieren die in dood hout leven, kunnen ook verantwoordelijk zijn voor specifieke kolonisatiestrategieën.

De resultaten van deze studie hebben ons begrip van de biodiversiteit van gemeenschappen die in dood hout leven vergroot. Dit is niet alleen belangrijk omdat het ons in staat zal stellen de bescherming van houtbewonende schimmels te verbeteren, die kunnen worden bedreigd door de uitbreiding van bosmonoculturen. Het is ook belangrijk omdat de schimmels die in dode bomen groeien, soorten omvatten die al bekend staan ​​als bodembewoners, plantpathogenen of symbiosepartners, die dood hout als tijdelijke habitat lijken te gebruiken. "Dood hout is een integraal onderdeel van bosecosystemen, die een vitale rol speelt bij de functie en het behoud van de biodiversiteit, ' zegt Buscot.