Vervuiling verandert de schimmels die minerale voedingsstoffen leveren aan boomwortels, wat de ondervoedingstrends in de Europese bomen zou kunnen verklaren.

Een enorme studie van 13, 000 bodemmonsters in 20 Europese landen hebben aangetoond dat veel boomschimmelsgemeenschappen worden gestrest door vervuiling, wat aangeeft dat de huidige vervuilingslimieten mogelijk niet strikt genoeg zijn.

Om voedingsstoffen uit de bodem te halen, bomen gastheer schimmels, bekend als mycorrhiza-schimmels, in hun wortels. Deze schimmels krijgen koolstof van de boom in ruil voor essentiële voedingsstoffen, zoals stikstof, fosfor en kalium, die ze uit de grond halen. Sommige van deze schimmels zijn bovengronds bekend van de paddenstoelen en truffels die ze vormen.

Deze plant-schimmel symbiotische relatie is cruciaal voor de gezondheid van de boom. Recente studies hebben in heel Europa tekenen van ondervoeding bij bomen geconstateerd, zoals verkleurde bladeren of bladeren die verloren zijn gegaan van de kroon, maar de mechanismen die ten grondslag liggen aan deze symptomen zijn onduidelijk.

Nutsvoorzieningen, in een tien jaar durende pan-Europese studie onder leiding van Imperial College London en de Royal Botanic Gardens, Kee, onderzoekers hebben aangetoond dat boomkenmerken en lokale lucht- en bodemkwaliteit een grote invloed hebben op mycorrhizae.

De studie, vandaag gepubliceerd in Natuur , onderzocht 40, 000 wortels van 13, 000 bodemmonsters op 137 bosgebieden in 20 Europese landen. Hierdoor konden de auteurs grootschalige trends in mycorrhiza-gemeenschappen ontdekken, inclusief hun tolerantie voor vervuiling.

Hoofdonderzoeker Dr. Martin Bidartondo, van de afdeling Life Sciences van Imperial en Kew Gardens, zei:"Er is een alarmerende trend van ondervoeding bij bomen in heel Europa, waardoor bossen kwetsbaar zijn voor plagen, ziekte en klimaatverandering. Om te zien of veranderingen in mycorrhizae achter deze trend kunnen zitten, we openden de 'zwarte doos' aarde. Processen die plaatsvinden in bodem en wortels worden vaak genegeerd, aangenomen of gemodelleerd, omdat het moeilijk is om ze rechtstreeks te bestuderen, maar het is cruciaal voor het beoordelen van het functioneren van bomen.

"Een belangrijke bevinding van de studie is dat de Europese vervuilingslimieten mogelijk veel te hoog worden vastgesteld. In Noord-Amerika zijn de limieten veel lager, en we hebben nu goed bewijs dat ze in Europa vergelijkbaar zouden moeten zijn. Bijvoorbeeld, de huidige Europese stikstoflimieten moeten mogelijk worden gehalveerd. Onze bomen in Europa zijn niet toleranter dan die in Noord-Amerika - hun schimmels lijden alleen maar meer."

Het team ontdekte dat de kenmerken van de boom (soort en nutriëntenstatus) en de lokale omgevingscondities (atmosferische vervuiling en bodemvariabelen) de belangrijkste voorspellers waren van welke soorten mycorrhiza-schimmels aanwezig zouden zijn en hun abundanties.

Mineralen zoals stikstof en fosfor zijn essentieel voor het leven, maar in voldoende hoge concentraties kan het schadelijk zijn, werken als vervuilende stoffen in plaats van als voedingsstoffen. De nieuwe studie ontdekte 'drempels' van deze elementen - concentraties waarboven de gemeenschap van mycorrhiza verandert.

Sommige mycorrhiza-schimmels worden weggeconcurreerd door schimmels die beter bestand zijn tegen vervuiling, zoals soorten die kunnen profiteren van de overtollige stikstof door luchtverontreiniging.

Deze veranderingen in het ecosysteem kunnen de gezondheid van bomen negatief beïnvloeden. Bijvoorbeeld, het team stelt voor dat sommige veranderingen in de gemeenschap resulteren in meer 'parasitaire' mycorrhizae:mycorrhizae die koolstof opnemen maar weinig teruggeven aan voedingsstoffen.

De onderzoekers zeggen dat deze eerste grootschalige resultaten moeten worden gebruikt om nieuwe diepgaande studies te ontwerpen naar het verband tussen vervuiling, bodem, mycorrhiza, boomgroei en boomgezondheid.

Eerste auteur Dr. Sietse van der Linde, die tijdens dit onderzoek bij Imperial en Kew Gardens werkte, zei:"De studie roept veel nieuwe vragen op over de gezondheid van bomen en mycorrhiza-diversiteit. Bijvoorbeeld, we ontdekten dat, hoewel mycorrhizae meer gespecialiseerd zijn dan verwacht, d.w.z. de meeste soorten zullen alleen associëren met bepaalde soorten bomen - gespecialiseerde schimmels waren ook minder geschikt voor veranderende omstandigheden."

Dr. Laura M Suz, onderzoeksleider mycologie bij Kew Gardens zei:"De drempels die in deze studie zijn ontdekt, zouden van invloed moeten zijn op hoe we onze bossen beheren. met deze schat aan nieuwe informatie kunnen we een breder beeld krijgen van schimmels en bossen over het hele continent, en ontwerp ook nieuwe schimmelmonitoringsystemen, deze studie gebruiken als de allereerste ondergrondse baseline om rechtstreeks te testen op grootschalige aanjagers van verandering."

Dr. Bidartondo voegde toe:"We kunnen nu ook nieuwe vragen diepgaand onderzoeken. we hadden niet verwacht dat de kaliumspiegels mycorrhizae zo sterk zouden beïnvloeden als zij, maar we kunnen nu proberen vast te stellen waarom dat zo is, en welke impact kaliumspiegels hebben op onze bossen."