Dit artikel werd geschreven in opdracht van Land Van Ons

We worden op allerlei plekken en momenten geconfronteerd met schimmels. Tijdens een herfstwandeling door het bos zoeken we gefascineerd naar allerlei paddenstoelen. Ze zijn tevens te vinden in diverse etenssoorten, badkamers, medicijnen en sprookjes. Het grootste levende organisme op aarde is een schimmel (Armillaria) dat zich onder een oud bos bevindt in de Noord-Amerikaanse staat Oregon, met een oppervlak van ongeveer 890 hectare. Schimmels zijn al miljarden jaren oud en waren tevens één van de eerste organismen die het vaste land koloniseerden, zo’n 400 miljoen jaar geleden. Er zijn fossiele resten gevonden die aantonen dat metershoge paddenstoelen (Prototaxites) het landschapsbeeld bepaalden voordat struiken en bomen het overnamen. Schimmels vormen een apart Rijk naast planten en dieren, feit is dat er nog erg veel vragen onbeantwoord zijn.

Deze organismen spelen echter een essentiële rol in het functioneren van onze ecosystemen, op uiteenlopende wijzen creëren ze de ecologische randvoorwaarden voor andere levensvormen. Recent onderzoek laat zien dat schimmels essentieel zijn voor de communicatie tussen planten en voor de herverdeling van voedingsstoffen (Wood Wide Web) (1). Deze organismen functioneren alleen in samenhang met een compleet bodemvoedselweb. Het bodemvoedselweb is een complex en divers ondergronds web van leven dat verantwoordelijk is voor alle aspecten van een gezonde en veerkrachtige bodem (2). Schimmels zouden daarmee logischerwijs een belangrijke focus verdienen binnen onze landbouwsystemen. Wie echter door een microscoop naar de gemiddelde landbouwbodem kijkt zal nauwelijks tot geen schimmel kunnen ontdekken.

Wat zijn schimmels nu precies? Het zijn eukaryotische organismen die voorkomen als eencelligen (gisten) en meercellige (lange draden, meestal ondergronds) typen. Ze zijn heterotroof (geen fotosynthesecapaciteit) en de voorvertering vindt plaats buiten de cel. Het netwerk van schimmeldraden van een meercellige schimmel is vaak kilometers lang en heet ook wel mycelium. Sommige meercellige schimmels vormen ook bovengrondse of ondergrondse vruchtlichamen die de voortplanting dienen: paddenstoelen en truffels. Andere meercellige schimmels vormen niets anders dan een oppervlakkige wittige laag, zoals je kunt zien bij beschimmeld voedsel. Schimmels planten zich over het algemeen geslachtelijk voort door middel van spoorvorming. Deze sporen vormen aan de uiteinde van schimmeldraden en zullen worden losgelaten wanneer ze rijp zijn, zo worden ze meegevoerd door luchtstromen. Wanneer de omstandigheden gunstig zijn kan zich hieruit een nieuwe schimmeldraad (hyfe) vormen en zo een nieuw mycelium ontstaan. Overigens is de ontwikkeling van mycelium in de bodem de meest bepalende factor voor koolstofopslag van een bodem, koolstof wordt blijvend vastgelegd in de celwanden van groeiend mycelium. Er zijn drie typen schimmels te onderscheiden. De saprofyten zijn het meest voorkomend en leven van dood organisch materiaal. De mutualistische schimmels werken samen met plant of dier (eg. Mycorrhiza). Er zijn daarnaast parasitaire schimmels (bv. Meeldauw) die plant of organismen aanvallen (3).

Veel schimmels zijn ware enzym fabrieken. In tegenstelling tot bacteriën kunnen ze vaak een heel scala aan verschillende enzymen produceren die de mogelijkheid hebben om complexere molecuulstructuren (houtachtig) af te breken, nutriënten kunnen vervolgens kunnen worden opgenomen of opgeslagen door de schimmel. Dit geldt zowel voor moedergesteente als (dood) organisch materiaal, dit afbraakproces is daarmee een essentiële stap in bodemvorming en de nutriëntencyclus. De meer ontwikkelde schimmel typen hebben zogenoemde oxalaat kristallen die zich bevinden op het oppervlak van hun hyfen, deze hebben de mogelijkheid om de vrijgemaakte nutriënten voor langere tijd te binden en zo de adsorptie capaciteit (CEC) van de bodem significant te verhogen. Een bodem met een goed ontwikkelde schimmelpopulatie laat hierdoor nauwelijks uitspoeling zien en is tevens veel resistenter tegen droogte. De enzymproductie van schimmels vormt ook de basis van het veelbelovende maar onontgonnen gebied van mycoremediation, hier worden schimmels gebruikt om uiteenlopende bodemverontreinigingen te saneren (bv. landbouwgif) (4).

Schimmels spelen dus een essentiële rol in het beschikbaar maken van nutriënten voor planten. Ongeveer 95% van de bouwstoffen die een plant nodig heeft haalt zij uit het fotosyntheseproces (zuurstof, koolstof en waterstof), voor de rest is de hulp van het bodemleven nodig. Planten scheiden 20-80% van hun fotosynthese productie uit in het wortelsysteem. Hiervan wordt ongeveer de helft afgegeven rond de haarwortels in de vorm van simpele koolhydraten, eiwitten en suikers. Deze stoffen trekken bepaalde bacteriën en schimmels aan die weer specifieke nutriënten kunnen vrijmaken door de unieke enzymen die ze kunnen produceren. Deze nutriënten worden echter pas opneembaar voor planten wanneer er predatoren aanwezig zijn (protozoa, aaltjes, geleedpotigen, etc.) die de schimmel of bacterie consumeren en een reststroom uitscheiden direct rond de haarwortel. Het hele bodemvoedselweb is nodig om een dergelijke uitwisseling tussen plant en schimmel mogelijk te maken. Wanneer dit systeem ongestoord werkt kan een plant precies de stoffen vragen en opnemen die zij op dat moment nodig heeft. Deze processen vinden niet alleen in het wortelstelsel plaats maar ook in het bovengronds materiaal van de plant (5).

Er zijn schimmels die een directe verbinding aangaan met planten, een forse meerderheid van de plantensoorten haalt voordelen uit een dergelijke samenwerking. Deze schimmels worden de mycorrhiza-schimmels genoemd en dringen de celwand binnen van de plant of vormen een laag rondom de wortel (Endo- en Ectomycorrhiza-schimmels). Deze symbiose tussen schimmel en plant vergroot het bereik van de plant enorm, dit resulteert in een significante vergroting van de beschikbaarheid van nutriënten, water en daarmee veerkracht van de plant.