Planten communiceren en helpen elkaar
door Sabina Qureshi

Suzanne Simard, bosecoloog aan de Universiteit van Brits-Columbia, en haar collega’s hebben een belangrijke ontdekking gedaan: bomen en planten communiceren echt en staan in wisselwerking met elkaar. Ze ontdekte een ondergronds web van schimmels dat de bomen en planten van een ecosysteem met elkaar verbindt. Deze symbiose maakt het mogelijk de hulpstoffen doelbewust te delen, en helpt daarmee het gehele systeem van bomen en planten te gedijen.
Simard kwam tot de ontdekking doordat ze webben helderwitte en gele schimmeldraden in de bosbodem waarnam. Veel van deze schimmels waren mycorrhiza. De voornaamste rol van de mycorrhiza is het transporteren van minerale voedingstoffen van de schimmel naar de plant. In de meeste gevallen is er ook een aanzienlijk transport van metabolieten van de plant naar de schimmel.
Simard en haar team ontdekten dat er een weldadige symbiotische verhouding tussen deze mycorrhizale schimmels en de boomwortels in het bos bestaat. Microscopische experimenten toonden aan dat de schimmels daadwerkelijk koolstof, water en voedingsstoffen tussen de bomen overbrengen, afhankelijk van hun behoeften. “De grote bomen ondersteunden de jonge bomen door middel van de schimmelnetwerken. Zonder deze helpende hand zouden de meeste zaailingen het niet redden,” zei Suzanne Simard.

Door mycorrhizale schimmelnetwerken zijn wetenschappers in staat de sociale netwerken die door de bomen onder de grond gevormd worden, te begrijpen. Deze ingewikkelde communicaties tussen bomen en hun microbiële ondergrondse tegenhangers, een soort samenwerkingsverband, staat nu bekend als het ‘Wood Wide Web’ (woudwijde web).
Hoewel de ontdekking recent is, gaat de verbinding tussen de twee 450 miljoen jaar terug. Een heel klein beetje grond kan 12 km aan opgerolde, buisvormige, draadachtige schimmels bevatten. De schimmels geven buisjes af, hyphe geheten, die bodem en wortels op een niet-ingrijpende manier infiltreren, en op celniveau een verbinding tussen de boom en de schimmel creëren. Deze verbinding wordt mycorrhiza genoemd. Als gevolg daarvan kunnen planten die 20 m van elkaar staan op dezelfde manier verbonden zijn als wanneer ze op een afstand van 200 m staan; er vormt zich een hyphisch netwerk dat de organismes met elkaar in verbinding brengt.
In de wederkerige verhouding staat uitwisseling centraal; de schimmels hebben mineralen die de boom nodig heeft en de boom heeft koolstof (wat in wezen voedsel is) die de schimmels nodig hebben. De bomen ontvangen stikstof voor dingen als lignine (houtstof – een bestanddeel dat de bomen rechtop houdt) en verschillende andere mineralen zoals bijv. fosfor, magnesium, calcium, koper. Daarvoor krijgen de schimmels de suikers van de voortdurende fotosynthese van de bomen, die ze nodig hebben als energie voor hun activiteit en de opbouw van hun lichamen. De band is zo nauw dat wel 20 tot 80 procent van de suiker van een boom aan de schimmels overgedragen wordt, terwijl de overdracht van stikstof naar de bomen zodanig is dat bomen zonder de uitwisseling het formaat van een speelgoedboom zouden hebben.

Volgens Suzanne Simards onderzoek is er niet zozeer sprake van dat ze elkaar beconcurreren zoals vaak verondersteld wordt, maar is er meer een soort teamwerk tussen bomen die door de mycorrhizale schimmels voorzien worden.
In een afzonderlijk experiment keek Simard naar een Douglasspar die naast een berkenboom geplant was. Toen de berk werd weggehaald was er een volledig onverwacht resultaat: de spar begon – in plaats van te floreren vanwege de verminderde concurrentie om zonlicht – te rotten en stierf. De bomen waren ondergronds via het mycorrhizale systeem verbonden, en stuurden koolstof, stikstof en water naar elkaar, en communiceerden ondergronds, ‘praatten met elkaar’. Zoals ze in haar TED-lezing zegt: “Het zou u kunnen voorkomen als een vorm van intelligentie.”
Het is bewezen dat bomen voedsel delen met niet alleen bomen van dezelfde soort, maar ook met andere soorten, waarmee ze een sociaal netwerk vormen dat sommigen zijn gaan omschrijven als een socialistisch systeem. Groeicijfers worden positief beïnvloed terwijl zaailingen grotere kans hebben op overleving. Binnen dit systeem ‘lenen’ bomen elkaar over en weer hulpstoffen per seizoen om hun overleving zo groot mogelijk te maken.
De spil van het mycorrhizale netwerk vormen de ‘moederbomen’. Dit zijn grote, oudere bomen die boven het bos uitrijzen, een concept dat in de film Avatar geïllustreerd wordt. Deze ‘moederbomen’ zijn met alle andere bomen in het bos verbonden via dit netwerk van schimmeldraden en kunnen de hulpstoffen van de gehele plantengemeenschap beheren.

Simards recentste onderzoek laat zien dat wanneer een moederboom gekapt wordt, de overlevingskansen van de jongste leden van het bos aanzienlijk minder worden.
Het concept van symbiotische plantencommunicatie heeft verreikende gevolgen voor zowel de bosbouw- als landbouwindustrieën. Deze ontdekking zou de manier waarop we bosbeheer benaderen kunnen veranderen, door de moederbomen intact te laten om de groei van nieuwe bomen te bevorderen. In de landbouw versterken ongerepte mycorrhizale systemen de vermogens van planten om ziektekiemen te weerstaan, en water en voedingsstoffen van de bodem te absorberen, en zetten daarmee vraagtekens bij de algemene praktijken die deze ondergrondse netwerken verstoren, zoals ploegen….
Simard zegt: “We weten dat een stervende Douglasspar koolstof naar een naburige Ponderosa-dennenboom zal sturen. Er bestaat een intelligentie in het bos als geheel die voorbijgaat aan alleen maar de soort. We schrijven normaal geen intelligentie toe aan planten, en van planten wordt gedacht dat ze geen hersenen hebben, maar wanneer we naar de ondergrondse structuur kijken, lijkt het heel erg op een brein, fysiek gezien. Nu we beginnen te begrijpen hoe het werkt [zien] we zoveel parallellen.”

Jennifer Frazer, freelance wetenschapsjournalist en blogger voor Scientific American, is het ermee eens. “Er bestaat zoiets als een zenuwstelsel in het bos, omdat het hetzelfde soort grote netwerk met knopen is die signalen naar elkaar sturen. Het is bijna alsof het bos zelf als organisme functioneert. Wanneer je eenmaal begrijpt dat de bomen allemaal met elkaar verbonden zijn, dat ze elkaar signalen geven en voedsel en hulpstoffen naar elkaar sturen, lijkt het op iets van vergelijkbare orde.”
In een video op de website Ecology.com zegt Simard: “Mijn onderzoek toont aan dat ze communiceren. Deze planten zijn geen echte individuen in de zin zoals Darwin dacht dat ze individuen waren die concurreerden om het overleven van de sterkste. Ze reageren op elkaar en proberen elkaar te helpen overleven. Planten die meters van elkaar af staan, staan met elkaar in verbinding en sturen koolstof en stikstof heen en weer naar wie het nodig heeft.
“Ecosystemen in een bos zijn echt ingewikkelde systemen, zoals ook de Aarde een ingewikkeld systeem is, de biosfeer. De manier waarop het werkt is dat alle afzonderlijke onderdelen met elkaar samenwerken, zoals de schimmel met de boom samenwerkt. Het lijkt erg op hoe onze hersenen werken, in zenuwnetwerken. Onze hersenen bestaan uit neuronen en zenuwbanen. Deze neuronen staan fysiek in verbinding met elkaar maar ze zijn ook bijna metafysisch in verbinding met elkaar omdat ze boodschappen heen en weer sturen en op elkaar vertrouwen. Het werkt erg als een ecosysteem van een bos.
“In dit bos laat de samenwerking tussen de schimmel en de boom dus veel structuur toe. Die structuur wordt uitgedrukt in een verscheidenheid aan soorten of structurele verscheidenheid van het bos. En die diversiteit is wat het bos feitelijk veerkracht geeft. De veerkracht om onverwachte gebeurtenissen het hoofd te bieden, zoals een brand die er doorheen zou kunnen gaan, of een insectenaanval of een storm… iemand moet overeind blijven staan, omdat er diversiteit bestaat.
“Sommige bosbeheerpraktijken hebben geen aandacht voor de rol van deze moederbomen, of voor het feit dat bomen hun erfenis (bijvoorbeeld koolstof, die voor bomen een voedingsmiddel is) doorgeven aan de nieuwe generatie. We schonken daar geen aandacht aan. In plaats daarvan gingen we erheen en hakten de bomen om nadat ze dood gegaan waren, zodat we er planken van konden maken. En we gaven ze geen kans om terug te geven aan de gemeenschap. Wat deze stervende bomen zullen doen voordat ze gaan, voordat ze volledig instorten, is ook hulpstoffen naar levende bomen sturen, naar jonge boompjes die opkomen. Het is dus een overdracht, als het overdragen van het stokje van de ene generatie aan de andere, als we dat toestaan.”

Verwijzingen:
‘Mother Trees’ Use Fungal Communication Systems to Preserve Forests, Jane Engelsiepen, Ecology Global Network, 8 oktober 2012.
The Wood Wide Web: the world of trees underneath the surface, Hasan Chowdhury, New Statesman, Science & Tech, 26 augustus 2016.
Fungal threads are the internet of the plant world, Michael Marshall, New Scientist, 10 november 2010.
Radiolab.org/story/from-tree-to-shining-tree/