Onder onze voeten schuilen reusachtige schimmelnetwerken die planten helpen met koolstof afzetten in de bodem. Onderzoekers uit Amsterdam geven in Science op basis van duizenden schimmelmonsters een schatting voor hun globale biomassa: ongeveer 300 megaton, wel vier keer meer dan de menselijke biomassa.

Arbusculaire mycorrhiza zijn schimmels die een symbiotische relatie aangaan met ongeveer zeventig procent van alle plantensoorten op aarde. Ze vormen daarbij netwerken die plantenwortels voorzien van voedingsstoffen en water, in ruil voor koolstof. Een jaar geleden haalden de onderzoekersgroepen van evolutionair bioloog Toby Kiers, hoogleraar aan de VU en oprichter van de Society for the Protection of Underground Networks (SPUN), en biofysicus Tom Shimizu van AMOLF het wereldwijde nieuws, toen ze in Nature lieten zien hoe planten en schimmels deze hyperefficiënte netwerken opbouwen.

Nu gaan ze een stap verder, met de vraag: wat is de totale lengte en biomassa van deze schimmelnetwerken op aarde? Evolutionair ecoloog Justin Stewart (VU / SPUN) en biofysicus Corentin Bisot (AMOLF) stonden gedeeld aan het roer van het onderzoek. Met collega’s verzamelden ze gepubliceerde gegevens van duizenden wereldwijde bodemmonsters en robotgestuurde beeldvorming van honderdduizenden hyfen – de dunne, draadachtige structuren die schimmelnetwerken vormen. Hiermee komen ze op een globale lengte van ongeveer 1,10 x 10¹⁷ kilometer aan levende hyfen in de bovengrond. Dat komt overeen met ongeveer 300 megaton, wel vier tot zes keer groter dan de menselijke biomassa. Stewart: ‘We bouwen aan een compleet beeld van schimmelnetwerken in de bodem.’

Tot de zon

Om tot een schatting voor de totale lengte te komen, verzamelden ze 322 publicaties met gegevens voor meer dan 16.000 bodemmonsters, verspreid over negen biomen. ‘Maar deze verzamelde gegevens waren zeer ongelijk verdeeld over de aarde’, zegt Stewart. ‘Dat is waar we machine learning voor nodig hadden. Waarschijnlijk hadden we dit vijf jaar geleden nog niet kunnen doen.’

Voor hun machine learning model gebruikten de onderzoekers een uitgebreide lijst parameters, zoals temperatuur, regenval en bijvoorbeeld ook afbraaksnelheid van bladeren. Hiermee wisten ze voor elke vierkante kilometer land op aarde een voorspelling te maken over hoe hyfen daar groeien. Door dit allemaal op te tellen, kwamen de onderzoekers tot een schatting voor de totale lengte van alle hyfen op aarde: ongeveer 750 miljoen keer de afstand van de aarde tot de zon.

Ook maakten de onderzoekers wat Stewart ‘kaarten van onwetendheid’ noemt – gebieden waar het ecosysteem zo anders is dan de beschikbare data dat de voorspelling hiervoor met de nodige voorzichtigheid geïnterpreteerd moet worden. ‘Maar uiteindelijk werken we met zulke grote getallen, dat de foutmarges voor verschillende gebieden elkaar opheffen in de totale som. Op de globale schaal verwachten we daarom juist te zitten.’

Bakken data

Voor hun schatting van de biomassa bepaalden de onderzoekers een gemiddelde straal voor de wereldwijde verzameling aan arbusculaire mycorrhiza-hyfen. ‘Om de totale biomassa te schatten, moesten we eerst het volume van de filamenten bepalen’, zegt Bisot. ‘Dit konden we daarna omrekenen, doordat we de hoeveelheid koolstof in een zeker volume hyfen kennen.’

De uitdaging hierbij was dat de gemiddelde straal vrij complex te interpreteren is over de gehele architectuur van het schimmelnetwerk, legt Stewart uit: ‘Beeld je de kale kruin van een boom in de winter voor, met zowel korte, dikke takken als ook lange en dunne. Wat is dan de gemiddelde straal van de takken in die kruin?’

Om de straal zo precies mogelijk te schatten, moesten de onderzoekers daarom grote hoeveelheden gegevens verzamelen.  Hiervoor gebruikten Bisot en collega’s bij AMOLF robotgestuurde beeldvorming. Zo legden ze wel 300.000 hyfen vast die netwerken groeiden in petrischaaltjes, waaruit ze een gemiddelde straal van ongeveer 2.7 micrometer bepaalden.

Infrastructuur

De nieuwe gegevens zijn bedoeld voor beleidsmakers in de discussie rondom de bescherming van dit ondergrondse ecosysteem. Al waren de onderzoekers verbaasd over de uitkomst van hun schatting voor de globale biomassa, die een stuk lager was dan verwacht. Stewart: ‘Eigenlijk is 300 megaton aan globale biomassa niet zo veel. Aangezien de discussie over natuurbehoud voortdurend gaat over biomassa, waren we hier een beetje ongerust over.’

De grote uitdaging was daarom om het denken om te gooien van een focus op totale massa naar de organisatie van de infrastructuur, zegt Stewart. ‘Het gaat over uiterst efficiënte toeleveringsketens van koolstof die bodemleven voeden. Omdat hyfen zo lang en dun zijn, kunnen ze koolstof veel dieper afzetten dan dikke, korte plantenwortels.’

Als volgende stap willen de onderzoekers achterhalen wat de precieze impact van deze schimmelnetwerken is op de bodem. Bisot: ‘Naast koolstof speelt het ook een rol in de stikstofcyclus, de fosforcyclus,… Het lijkt ons daarom zeer interessant om in te schatten hoe actief de hyfen deze stoffen rond de aarde vervoeren.’

Kijk hier voor meer over de ondergrondse infrastructuur.

Justin D. Stewart et al., Global density and biomass of arbuscular mycorrhizal fungal networks. Science 392,1171-1176(2026). DOI:10.1126/science.adu4373