Dinsdag 06/12/2022

AchtergrondSchimmels

De geheime superkrachten van schimmels, ’s werelds ondergrondse CO₂-opruimers

De Chileense mycoloog en milieuactivist Giuliani Furci met bioloog Merlin Sheldrake (links) en zijn broer Cosmo tijdens een expeditie in het Alerce Costero Nationaal Park in Chili. Beeld NYT
De Chileense mycoloog en milieuactivist Giuliani Furci met bioloog Merlin Sheldrake (links) en zijn broer Cosmo tijdens een expeditie in het Alerce Costero Nationaal Park in Chili.Beeld NYT

Ze zijn dieren noch planten, maar liggen wel aan de basis van al het leven op aarde. En toch is er over schimmels nog ontzettend weinig geweten. Een team wetenschappers doet wereldwijd onderzoek naar deze mysterieuze ondergrondse wereld. Die op een dag weleens van cruciaal belang zou kunnen zijn om te overleven op een opwarmende planeet.

Somini Sengupta

Nationaal park Alerce Costero in Chili. Toby Kiers stapt met grote passen over de sponsachtige ondergrond van het bos, voelt de adrenaline door haar aderen stromen, en houdt halt precies op de plek waarvoor ze zo ver gereisd heeft. Een holle metalen cilinder gaat de bodem in. Een staal aarde komt eruit.

Kiers steekt haar neus in de modder, neemt de geur tot zich en stelt zich voor welke geheimen het staal bevat om ons te helpen overleven op een warmere planeet. “Wat zit hieronder?”, vraagt ze zich af. “Welke raadsels gaan we ontrafelen?”

Het staal gaat een doorschijnend plastic zakje in, dat een etiket krijgt met daarop de precieze coördinaten van deze locatie op aarde.

Kiers (45), een evolutionair bioloog aan de Universiteit van Amsterdam, is op een missie. Ze onderzoekt een gigantisch universum van ondergrondse schimmels waarover weinig geweten is, maar die volgens haar van levensbelang zijn in deze tijd van klimaatverandering.

Sommige schimmelsoorten kunnen bijzonder grote hoeveelheden koolstof ondergronds opslaan, waardoor het niet vrijkomt in de lucht om zo de dampkring op te warmen. Andere schimmels helpen planten om extreme droogte te overleven en ziektes af te weren. Er zijn er ook die gewassen voedingsstoffen aanreiken, waardoor ze minder afhankelijk zijn van chemische meststoffen.

Ze zijn wat ze ‘hefbomen’ noemt om de gevaren van een opwarmend klimaat tegen te gaan.

En toch zijn ze een raadsel.

Kiers wil te weten komen welke schimmels zich waar bevinden, wat ze doen, en welke soorten onmiddellijk beschermd moeten worden. Eenvoudig gezegd wil ze een atlas aanleggen van alle dingen die we niet zien. En al die dingen bevinden zich gewoon onder onze voeten.

“Het is het metabolisme van de aarde aan het werk zien”, zegt ze. “Wat bevindt zich daar? Wat is hun functie? We zijn momenteel zo hard gericht op het bovengrondse dat we het halve plaatje missen.”

Schimmelnetwerken in de bodem zijn een intrigerende bondgenoot in onze inspanningen om de opwarming van de aarde te beteugelen. Het onderzoek richt zich op mycorriza, een schimmeltype dat in een symbiotische relatie met plantenwortels leeft.

Evolutionair bioloog Toby Kiers neemt bodemstalen onder een boom, een fitzroya, die naar schatting minstens 3.500 jaar oud is in het Alerce Costero Nationaal Park in Chili. Beeld NYT
Evolutionair bioloog Toby Kiers neemt bodemstalen onder een boom, een fitzroya, die naar schatting minstens 3.500 jaar oud is in het Alerce Costero Nationaal Park in Chili.Beeld NYT

Het netwerk is als een geheime zijderoute. Schimmels leveren de bomen hoogstnoodzakelijke voedingsstoffen uit de bodem. In ruil leveren de bomen koolstof die ze door middel van fotosynthese uit de lucht halen. Schimmels hebben koolstof nodig om te groeien. Koolstof gaat in de ene richting, voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor in de andere. Die ondergrondse verstrengeling is van levensbelang voor het bovengrondse leven.

Per jaar vloeit naar schatting vijf miljard ton koolstof van planten naar mycorriza. Zonder hulp van de schimmels zou de koolstof wellicht in de atmosfeer blijven in de vorm van koolstofdioxide, het krachtige broeikasgas dat de planeet opwarmt en verantwoordelijk is voor extreem weer. “Dat schimmelnetwerk beschermen is een absolute prioriteit met het oog op de klimaatverandering”, zegt Kiers.

Bovendien is de biodiversiteit van ondergrondse schimmels van fundamenteel belang voor de gezondheid van de bodem, wat dan weer van levensbelang is voor de voedselvoorziening bij een opwarmende aarde.

Specifieke kennis over de kracht van die netwerken is nogal “fragmentarisch”, zegt Tim G. Benton, een bioloog aan Leeds University die niet betrokken is bij het onderzoek van Kiers. “Meer informatie zou heel waardevol zijn.”

Toch is zo weinig geweten over schimmels dat ze zelfs niet opgenomen zijn in het Verdrag inzake de Biologische Diversiteit, een internationale overeenkomst voor natuurbescherming. Het verdrag richt zich op planten en dieren. Schimmels zijn geen van beide. Ze vormen een apart rijk in de natuur.

In de grond zijn mycorriza cruciale handelspartners. Bomen zijn afhankelijk van de voedingsstoffen die ze leveren. Schimmels verorberen de koolstof die bomen teruggeven. Om dat rijk te begrijpen, zeggen schimmelkenners, moet je de wereld op een andere manier bekijken. Niet zozeer als een verzameling individuele soorten, met de mens die overheerst, maar meer als een netwerk van organismen die samen crisissen te lijf gaan.

De oorsprong van het leven

Schimmels hebben de wereld zoals we die kennen gemaakt. Als een van de eerste levensvormen op aarde onttrokken ze mineralen aan gesteente en creëerden ze wat we nu kennen als grond. Zonder schimmels zouden er geen planten zijn, en dus ook geen dieren. Geen mensen ook.

Kiers’ expeditie naar Zuid-Chili heeft tot doel een paar gaten in onze kennis over schimmels te dichten, vooral over mycorriza, die in symbiose leven met plantenwortels en koolstof de bodem in trekken. Het is wat hen zo’n belangrijke rol geeft op een warmer wordende planeet. “Mycorrizanetwerken zijn heel belangrijke koolstofopruimers op aarde”, zegt Kiers.

De expeditie werd bepaald door big data. Met de hulp van wetenschappers uit Zwitserland verzamelde een algoritme allerlei relevante informatie over de situatie bovengronds – temperatuur, bodemvochtigheid, soorten bomen – en daaruit leidde het af waar in de wereld Kiers wellicht hoge en lage concentraties van ondergrondse schimmelbiodiversiteit zou aantreffen. Daarna gaf het coördinaten, alsof het wou zeggen: “Ga daarheen, neem een bodemstaal en zie maar eens of ik gelijk heb.”

Voor hun eerste expeditie in Chili arriveerden de onderzoekers bij elke locatie die het algoritme had aangegeven, bakenden ze een ruimte van 30 bij 30 meter af, en verzamelden ze kleine monsters aarde, die ze naar een plaatselijk lab stuurden voor genetische analyse. “Als we eenmaal weten wat zich daar bevindt, kunnen we ook gaan uitzoeken waar ze goed in zijn”, zegt Kiers.

Haar partner op de expeditie is Giuliana Furci, een Chileense milieuactiviste die als hoofd van de internationale ngo Fungi Foundation succesvol lobbyt om schimmels te beschermen onder de Chileense milieuwetgeving.

Zijn ook mee op de expeditie: bioloog en schrijver Merlin Sheldrake en zijn broer Cosmo, een muzikant die microfoons in de aarde steekt om ondergrondse geluiden op te nemen. Soms vangt hij het gorgelende geluid van vloeistoffen op, of het schrapende, krassende geluid van actieve, onzichtbare organismen. Soms hoort hij niet meer dan het gesmak van de laarzen van de onderzoekers in de modder.

Ze haalden aarde van onder een vulkaan, doorkruisten pijnboombossen en eucalyptusplantages, hakten zich een weg door braamstruiken, beklommen rotsen die uitliepen in de Grote Oceaan, vroegen eigenaars om toestemming om stalen op hun grond te verzamelen.

Ze redden een gewonde papegaai en een verloren gelopen stapper. Soms voerde het algoritme hen naar rustige plekken, waar de ‘zenfactor’ volgens Merlin Sheldrake groot was. Op andere momenten was dat wel anders. Op een dag betraden ze een regenwoud vol bloedzuigers.

Paddenstoelen in Alerce Costero Nationaal Park in Chili: de bovengrondse manifestatie van een complex en uitgebreid ondergronds netwerk.  Beeld NYT
Paddenstoelen in Alerce Costero Nationaal Park in Chili: de bovengrondse manifestatie van een complex en uitgebreid ondergronds netwerk.Beeld NYT

Elke dag ruiken ze aan de aarde die ze hebben verzameld en vellen ze een verdict.

Furci: “Peperachtig.”

Kiers: “Nogal vijverachtig.”

Sheldrake: “Een beetje scheetachtig.”

Elk staal, dat staat voor één vierkante kilometer land, wordt gebruikt om de genetische eigenschappen te bepalen van de schimmels die bijzonder hoge gehaltes koolstof opslaan, of te achterhalen welke soorten geschikt zijn om bomen te helpen bij droogte.

Kiers zegt dat het de intentie is in de loop van 18 maanden 10.000 stalen te verzamelen.

“Volva. Volva!”, roept Furci opgewonden. In haar hand heeft ze iets wat eruitziet als een eierschaal waaruit een paddenstoel is gegroeid, bleek en wazig zoals melk. “Een inheemse amaniet”, zegt ze glimlachend.

Paddenstoelen zijn de bovengrondse avatars van het schimmelrijk, maar ze vertegenwoordigen slechts een fractie van het schimmennetwerk onder zich. Furci ziet ze overal, verborgen op de bodem van het bos, kronkelend rond gevallen twijgjes, als lichtgevende schelpen vastgehecht aan takken. Je moet erbij zijn in de korte tijdspanne dat ze zichtbaar zijn. “Alle paddenstoelen zijn magie”, zegt Furci.

Furci werd geboren in Engeland, waar ze ook opgroeide. Haar moeder leefde er in ballingschap om te ontkomen aan de dictatuur van Augusto Pinochet. Toen haar moeder terugkeerde naar Chili, volgde ze haar. Een paar jaar later had ze wat ze “een ontmoeting” noemt. Ze zag een opvallende, roestkleurige paddenstoel in een bos (van het geslacht Gymnopilus, achterhaalde ze later), en wilde er meer over te weten komen. Het was het vertrekpunt van een ware obsessie.

Furci schreef daarna schimmelgidsen en gaf onbekende soorten een naam (een pikzwarte amaniet met witte schubben noemde ze ‘galactica’). Ze was een van de mensen die de International Union for the Conservation of Nature konden overtuigen schimmels als aparte beschermingscategorie op te nemen, naast de fauna en de flora.

Gevraagd wat schimmels precies doen, of hoe ze zich gedragen, reageert Furci zichtbaar geïrriteerd. Hun enorme biodiversiteit is niet alleen onderonderzocht, zegt ze, maar ook misbegrepen. We gaan uit van slechts één organisme, maar dat klopt niet. “Een morielje en een champignon zijn even hard gerelateerd als een vlo en een olifant”, zegt ze.

In de loop van de dag identificeert ze negen paddenstoelen. Eén ervan ziet eruit als een pistolet. Een andere als een heksenhoed. De kleuren variëren van crèmig over fuchsia tot de gespikkelde rug van een reekalf.

Na een korte wandeltocht komt ze terug met twee handvollen Lactarius deliciosus, waarvan er veel groeien in de buurt van aangeplante pijnbomen, een van de voornaamste exportproducten van Chili. Zonder de schimmels zouden de pijnbomen niet overleven, zegt Furci.

’s Avonds wordt de Lactarius in boter gebakken geserveerd.

Boom van 3.500 jaar oud

Kiers groeide op in kleine plaatsjes in Connecticut en Maine. Haar ouders stuurden haar en haar zus er in de zomer op uit om morieljes te plukken. De ondergrond werd haar passie.

Ze studeerde biologie aan Bowdoin College, werkte in een onderzoeksinstelling in Panama, en haalde een doctoraat aan de University of California. Ze richtte met anderen een milieu-ngo op, de Society for the Protection of Underground Networks.

Op een donderdagnamiddag onlangs wandelde Kiers door een duister, knoestig regenwoud in het gezelschap van een andere schimmelkenner, César Marín van de Universidad Santo Tomás in Chili.

“Hoeveel heb je er al verzameld?”, vraagt Marín.

“Vijftien”, zegt Kiers. Veel minder dan ze had gehoopt.

“Zo gaat het altijd”, antwoordt Marín.

“Ik wist dat je het zou begrijpen”, zegt Kiers.

Bodemstalen nemen is tijdrovend, saai werk. Je moet er uren voor rijden. Uren stappen. Door oerwoud hakken. Door moeras waden. Lepeltje modder nemen. En dat keer op keer.

Maar ze bevinden zich op een buitengewone plek. Dit deel van een erg oud, heel traag groeiend regenwoud huisvest misschien een van de grootste en oudste koolstofopslagplaatsen ter wereld. In dit bos groeit een van de oudste bomen ter wereld, een enorme fitzroya (alerce in het Spaans) die naar schatting 3.500 jaar oud is.

Volgens Kiers zullen de gegevens die ze hier verzamelen vertellen welke mycorriza het werk verrichten om zulke grote hoeveelheden koolstof in de ondergrond op te slaan.

Schimmels zijn gevoelig voor menselijke activiteit. Chemische meststoffen doen ze in volume krimpen en verminderen hun diversiteit. Houtkap vernietigt hen.

De klimaatverandering is de jongste stressfactor, en ook de reden waarom Marín Kiers gevraagd heeft dezelfde drie gebieden in kaart te brengen die hij zeven jaar eerder onderzocht. Hij wil weten of de grote droogte die in de voorbije jaren de Chileense gletsjers deed smelten ook de ondergrondse mycorrizanetwerken heeft aangetast.

Schimmels helpen bomen om zich in de loop van duizenden jaren aan te passen. Ze kunnen cruciaal zijn om bomen te wapenen tegen de klimaatverandering. “In moeilijke tijden gaan organismen nieuwe symbiotische relaties aan om hun reikwijdte te vergroten”, zegt bioloog Merlin Sheldrake. “Crisissen vormen de bakermat voor nieuwe relaties.”

Biologen Toby Kiers en Merlin Sheldrake nemen bodemstalen langs de kust van Chaihuin in Chili. Beeld NYT
Biologen Toby Kiers en Merlin Sheldrake nemen bodemstalen langs de kust van Chaihuin in Chili.Beeld NYT

Ze stappen snel door een decor van varens, canelo, bamboe en rijzige, slanke alerce, waaraan dit natuurpark zijn naam ontleent. Kiers nadert in stilte de enorme fitzroya, doet haar stapschoenen uit en wandelt zachtjes rondom zijn kwetsbare wortels.

Cosmo Sheldrake haalt een fluitje boven en begint te spelen.

De boom is dertig meter hoog. Zijn ruige bast is halfdood. Honderden schimmelsoorten staan in relatie tot zijn wortelsysteem, zegt Marín.

Zo dicht bij de boom staan, voelt “duizelingwekkend” aan, zegt Kiers. “Zou jij niet meer willen weten over dit gezond partnerschap dat al 5.000 jaar standhoudt door zo veel veranderingen heen?”, vraagt ze. Het is duidelijk een retorische vraag.

Op de laatste vrijdag van hun expeditie van een week stappen ze naar een rotsachtige uitstulping van de kust. “De zenfactor is hoog”, zegt Merlin Sheldrake.

Een otter speelt in het water. De zon geeft een gouden schijn aan het kabbelende water. Op sommige keien groeit geelachtig mos. Zoals dat al duizenden jaren gebeurt, merkt Sheldrake op, eten schimmels rots.

Ze hebben 30 zakjes aarde verzameld. In de komende weken zal het team van Marín er nog 64 meer verzamelen. Het is een druppel in de oceaan, gezien de duizenden stalen die ze nodig hebben om de kaart samen te stellen die ze voor ogen hebben.

Kiers bevindt zich intussen aan de andere kant van de wereld, in de Apennijnen, de Italiaanse bergketen. Ten noorden van de plek waar ze monsters wil verzamelen is een gletsjer ingestort. In de buurt woeden bosbranden.

“Het is een wedloop tegen de tijd”, zegt ze in een e-mail. “We zijn bang dat deze schimmelgemeenschappen verdwijnen nog voor we kunnen vaststellen waaruit ze precies bestaan.”

© The New York Times

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234