Een nieuwe langetermijnstudie onder leiding van wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie heeft onthuld hoe planten en bodembiota op elkaar inwerken en de ontwikkeling van ecosystemen in de loop van de tijd vormgeven. De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Ecology &Evolution, bieden inzicht in de complexe relaties tussen planten en bodemorganismen en hun impact op de dynamiek van ecosystemen.

Het onderzoeksteam voerde een uitgebreid veldexperiment uit, het Biogeochemical Observatory for Carbon, Water, and Energy Research (BOCWER) bij de afdeling Milieuwetenschappen van ORNL. Het BOCWER-experiment omvat 96 grote percelen die sinds 2016 zijn beplant met verschillende combinaties van drie inheemse plantensoorten:gele populier, witte eik en loblollypijnboom.

Door de plantengroei, de bodemgesteldheid en de microbiële gemeenschappen in deze percelen gedurende meerdere jaren te monitoren, probeerden de wetenschappers te begrijpen hoe planten het bodemmilieu beïnvloeden en hoe de bodembiota op hun beurt de plantengroei en het functioneren van het ecosysteem beïnvloeden.

"Onze studie toont aan dat planten duidelijke gevolgen hebben voor de bodemeigenschappen en microbiële gemeenschappen, die op hun beurt de groei en prestaties van de planten zelf beïnvloeden", zegt co-auteur Adam Pellegrini, een postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Milieuwetenschappen van ORNL. "Deze bevindingen benadrukken de onderlinge verbondenheid van planten en bodembiota en hun cruciale rol bij het vormgeven van de structuur en functie van ecosystemen."

De onderzoekers merkten op dat verschillende plantensoorten een aanzienlijke invloed hadden op de bodemchemie, de nutriëntenkringloop en de samenstelling van de microbiële gemeenschap. Percelen met gele abeel hadden bijvoorbeeld een hoger stikstofgehalte in de bodem en een hogere microbiële activiteit dan percelen met witte eik of loblolly-den. Omgekeerd had de bodem in percelen met loblolly-den lagere stikstofniveaus en een duidelijke microbiële gemeenschapsstructuur.

Bovendien bleek uit de studie dat de interacties tussen planten en bodembiota in de loop van de tijd evolueerden. Naarmate de plantengemeenschappen volwassener werden, werd de invloed van microbiële gemeenschappen in de bodem op de plantengroei duidelijker. Dit suggereert dat de co-evolutie van planten en bodembiota een continu proces is dat de dynamiek van ecosystemen op de lange termijn vormgeeft.

"Onze bevindingen onderstrepen het belang van het overwegen van plant-bodeminteracties en de dynamiek van microbiële gemeenschappen bij het bestuderen en beheren van ecosystemen", zegt co-auteur Christopher Brown, onderzoekswetenschapper bij de afdeling Milieuwetenschappen van ORNL. "Door deze relaties te begrijpen, kunnen we beter voorspellen hoe ecosystemen zullen reageren op veranderingen in het milieu en strategieën ontwikkelen om hun veerkracht en duurzaamheid te vergroten."

Het BOCWER-experiment is een uniek platform voor het bestuderen van de complexe interacties tussen planten, bodem en microbiële gemeenschappen in een gecontroleerde omgeving. Het langetermijnkarakter van het experiment stelt onderzoekers in staat deze interacties in de loop van de tijd te volgen, wat waardevolle inzichten oplevert in de mechanismen die de ontwikkeling en het functioneren van ecosystemen aansturen.