Verborgen onder je voeten bevindt zich een geheim genootschap van schimmels waar het internet bij verbleekt als een kort sms'je. Volgens nieuw onderzoek dat donderdag in Science is gepubliceerd, strekt het wereldwijde netwerk van arbusculaire mycorrhiza-schimmeldraden zich naar schatting uit over 110 quadriljoen kilometer - genoeg om bijna een miljard keer de afstand van de aarde tot de zon te overbruggen. Dat klopt: 's werelds belangrijkste ondergrondse netwerk wordt niet gerund door een tech-miljardair, maar door paddenstoelen.
Deze ultradunne hyfen, elk dunner dan een mensenhaar, gaan symbiotische relaties aan met de wortels van ongeveer 80 procent van 's werelds plantensoorten. In ruil voor koolstof leveren de schimmels fosfor en stikstof, als een ondergrondse maaltijdservice. Eerder onderzoek wees uit dat deze netwerken jaarlijks ongeveer 1 miljard ton koolstof opslaan - koolstof die, als het niet ondergronds werd opgeslagen, vrolijk de atmosfeer zou opwarmen. Dus eigenlijk doen schimmels de planeet een plezier terwijl wij druk zijn met ruziën over recycling.
Tot nu toe waren deze netwerken nooit wereldwijd in kaart gebracht. De nieuwe studie, geleid door de Society for the Protection of Underground Networks (SPUN) - een organisatie waarvan de naam klinkt als een geheim genootschap maar eigenlijk gewoon heel erg van aarde houdt - combineerde literatuuronderzoek, bodemmonsters van over de hele wereld, machine learning en laboratoriumtests om de verspreiding en massa van deze systemen te schatten.
"Dit is het moment waarop we van weten dat dit systeem bestaat naar echt weten waar het is, hoe dicht het is en waar het is geweest," zei Toby Kiers, uitvoerend directeur van SPUN en co-auteur van de studie. Vertaling: we zijn gegaan van "er zit waarschijnlijk wat schimmel daar beneden" naar "hier is een kaart van het schimmelrijk."
Decennialang wisten onderzoekers dat arbusculaire mycorrhiza-schimmels relaties aangaan met ongeveer 80 procent van de plantensoorten en bijna overal voorkomen waar planten groeien. Maar de omvang van die netwerken - en waar ze het dichtst zijn (graslanden) of verloren gaan (landbouwgebieden) - bleef vaag. "[De studie] helpt ons te beseffen hoe belangrijk deze ondergrondse organismen kunnen zijn voor alles wat we bovengronds zien," zei James Bever, hoogleraar aan de Universiteit van Kansas die plant-microbe-interacties bestudeert en niet bij de studie betrokken was.
Justin Stewart, evolutionair ecoloog bij SPUN en hoofdauteur, legde uit dat eerdere biodiversiteitsstudies waren alsof je iemand vraagt het bos buiten hun huis te beschrijven: "Ze zouden kunnen zeggen 'er zijn drie boomsoorten.' Dat is geweldig. Dat vertelt me over de biodiversiteit. Maar je weet niet hoe groot het bos is, hoe ver de bomen uit elkaar staan." Nu weten we dat wel - en het is heel, heel groot.
De hyfen fungeren als levende buizen, die voedingsstoffen en koolstof tussen planten en schimmels transporteren. Omdat ze zo lang en dun zijn, reiken ze dieper in de bodem dan wortels, halen voedingsstoffen naar boven en slaan koolstof op waar het lang kan blijven - aangenomen dat de omstandigheden goed zijn. "Je krijgt een win-winsituatie," zei Stewart. "De planten groeien beter en koolstof wordt vastgelegd."
Om deze netwerken te kwantificeren, bekeek het team bestaande studies met 16.000 kernmonsters van ecosystemen wereldwijd, waarbij de lengte van schimmeldraden per volume-eenheid bodem werd gemeten. Elk monster werd geolokaliseerd en het team gebruikte machine learning om voorspellende wereldkaarten te maken. In samenwerking met AMOLF, een onderzoeksinstituut in Amsterdam, ontwikkelden ze een robot met een camera die schimmelnetwerken in een laboratorium filmde om hun breedte te schatten. De uiteindelijke berekening? De massa van het netwerk is ongeveer vijf keer het gewicht van alle mensen op aarde. Dus als je je al onbeduidend voelde, weet dan nu: er is een schimmelnetwerk dat ons allemaal overtreft.
De studie omvat alleen levende schimmelnetwerken - dode, die ook koolstof opslaan, blijven een mysterie. Maar het ontdekte ook waar deze netwerken het meest bedreigd worden. Schimmeldichtheden in landbouwgrond zijn ongeveer de helft van die in wilde ecosystemen. Wilde graslanden bevatten ongeveer 40 procent van de totale schimmelmassa.