Ondergronds: wortels bepalen ecosystemen

Categorie(ën): Ecologie, Nieuws

Foto: De endemische soort Cyrtanthus ventricosus in het zuidafrikaanse F ijnbos verschijnt na een natuurbrand in de voedselarme boden van het Fijnbos bioom (Jonkershoek Nature Reserve). (foto: Mingzhen Lu)

We  denken bij planten meestal alleen aan  de delen die we bovengronds zien: spectaculaire bloemen, geurende bloesem en allerlei vormen van bladeren, stengels, stammen en takken, en zelden aan de wortels, maar hun ondergrondse ontwikkeling is even fantastisch.

“De laatste 400 miljoen jaar, sinds de planten  het land koloniseerden, zijn de plantenwortels de ware motoren geweest achter de kringlopen van stoffen op het land,” zegt Mingzhen Lu de hoofdonderzoeker. “ Wortels vormen de basis van biodiversiteit.”

In dit onderzoek heeft Lu en zijn internationale team (o.a. William Bond van de Universiteit van Kaapstad en  Lars Hedin van Princeton University, VS) diep gegraven om meer te begrijpen van de meest bijzondere wortelsystemen van de wereld.

Ze voerden een vier jaar durend  experiment uit waarin ze de scherpe grens manipuleerden tussen het Fijnbos  en het gematigde bos in het westelijk kaapgebied in Zuid-Afrika.  Het Fijnbos,  een ecosysteem met lage heesters en een enorme diversiteit aan plantensoorten grenst aan het gematigde ‘Afrotemperate’ woud,  een bostype met een beperkt aantal boomsoorten. De grens tussen die systemen is zo scherp,  dat je met een paar stappen van een heet droog  struikgewas in een koele bemoste schaduw van het bos stapt.

 

< Foto: endemische Fynbos-soort Leucadendron strobilinum op de Tafelberg, Kaapstad. (Foto: Mingzhen Lu).

De scherpe grens is extra speciaal omdat de beide biotopen op dezelfde ondergrond en in hetzelfde klimaat groeien. Ze vormen alternatieve stabiele toestanden. In het geval van extreme verstoring  zouden ze mogelijk in de andere vorm kunnen overgaan

“Sommige systemen kunnen in verschillende toestanden bestaan, zoals water en ijs,” legt Hedin uit. “Dit maakt deze grens extra interessant als model voor dramatische overgangen, omdat ze kunnen omschakelen naar de andere toestand. Dit is vooral belangrijk in een tijd van klimaatverandering.”

Het onderzoek maakte twee dingen duidelijk. Ten eerste: er zijn markante verschillen in de wortelsystemen van het Fijnbos en het ‘Afrotemperate’ bos. Ten tweede:  het wortelsysteem van het Fijnbos  kan de groei van bomen bestrijden door de beschikbaarheid van nutriënten te beperken. Meer specifiek: de  Fijnbossoorten verhinderen invasie door middel van de dunste wortels ooit gevonden

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

“We stelden vast dat deze wortels de dunste zijn van alle wortels in alle onderzocht ecosystemen ter wereld,” zegt Lu. “Voor iedere 1 gram koolstof— het gewicht van een paperclip — produceren deze planten wortels met de lengte van 15 voetbalvelden.”

De draadvormige wortels van het Fijnbos maken het de Fijnbosplanten mogelijk  de planten met dikkere wortels in voedselarme grond weg te concurreren.

“De extreem dunne wortels van het Fijnbos vormen het ondergrondse wapen dat de omstandigheden voor bossoorten,die meer voedingsstoffen nodig hebben, onleefbaar maken.” zegt Bond  ” We snappen nu dat het niet om de eigenschappen van de bodem gaat, maar de terugkoppeling van planten met de bodem, die het er voor jonge boompjes  te armoedig maken.”

Door de voedselarmoede, zoals ze het  beschrijven, is het Fijnbos gevoelig voor veelvuldige natuurbranden, waarbij de opgehoopte nutriënten in de bodem verbranden.  De strategie van opslaan van voedingsstoffen in de bodem en een goede aanpassing aan branden maakt het Fijnbos mogelijk te  overleven door zijn eigen milieu aan te passen. Aan de andere kant van de grens doet het bos hetzelfde op zijn eigen manier.

Dit laat zien dat er alternatieve stabiele toestanden kunnen bestaan voor biotische systemen, zoals de kenmerken van wortelsystemen, naast de bekende factoren zoals het klimaat. Dit inzicht kan een rol spelen bij het behoud van bedreigde ecosystemen over de hele wereld.

“Het is indrukwekkend te zien dat plantenkenmerken op microscopische schaal, zoals de dikte van wortels,  bepalend zijn voor grootschalige ecosysteempatronen,” zegt Lu. “Wie had gedacht dat het de wortels zijn die deze stabiliteit van twee systemen naast elkaar  verklaren?” aldus Hedin. “Ik sta versteld!”

Bron: Santa Fe Institute, Februari, 2022

Meer lezen: Misschien  geldt iets dergelijks voor andere overgangen zoals de ’tipping point’ tussen bos en savanne