Reusachtige micro-organismen: de protozoa

De protozoa vormen een brede groep eencellige micro-organismen die 5 tot 500 µm groot worden. Ze worden nu nog diertjes genoemd, maar dit is niet geheel onomstreden. Ook worden ze nu tot de protisten gerekend, samen met algen en slijmzwammen.

Pantoffeldiertjes behoren tot de trilhaardiertjes, die op hun beurt tot de protozoa behoren, die tot de protisten behoren. Protisten zijn eencellige eukaryoten, want ze hebben minstens één celkern. Mensen zijn ook eukaryoten. Maar dat mag je weer vergeten. Foto: bron onbekend.

Ze hebben water nodig om zich te verplaatsen. Er zijn vier groepen:

  1. Zweephaardiertjes bezitten zweepdraden waarmee ze zich kunnen voortbewegen en voeden.
  2. Trilhaardiertjes hebben kleine trilhaartjes over de gehele cel waarmee ze zich kunnen voortbewegen en voeden. Voorbeeld: pantoffeldiertjes.
  3. Amoebozoa hebben geen vaste vorm en hebben schijnvoetjes waarmee ze zich voortbewegen en voeden. Voorbeeld: amoeben.
  4. Sporediertjes zijn ingewikkelde eencellige eukaryoten die vooral als parasieten leven.

De in de bodem levende soorten zijn meestal onschadelijk voor de mens, maar dat geldt niet voor alle protozoa. Plasmodium is een geslacht uit het rijk der protisten. Van de tweehonderd bekende soorten zijn er tien die malaria kunnen veroorzaken bij mensen. In de Verenigde Staten sterven er mensen na gezwommen te hebben aan een Brain-Eating Amoeba (Naegleria Fowleri).

.

Raderdiertjes zijn meercellige organismen, in lengte uiteenlopend van 50 μm tot ongeveer 2 mm. Ze eten deeltjes tot 10 µm: organisch materiaal en dode bacteriën, algen en protozoa. Ze behoren niet tot de protozoa, maar de Eumetazoa (orgaandieren). Foto: Michael Plewka
4+

Immobilisatie en mineralisatie

Het bodemleven is onnoemelijk divers, dus alles wat je erover zegt is een generalisatie. Maar het voeden en beschermen van het aerobe bodemleven heeft onmiskenbaar grote voordelen. Een van die voordelen is dat er een cyclus plaatsvindt, waarbij bepaalde organismen, met name bacteriën, voedingsstoffen vasthouden. Zolang die voedingsstoffen, met name stikstof, in een bacterie zitten kunnen die niet uitspoelen. Dit heet immobilisatie. Bacteriën bevatten ongeveer vijf keer meer stikstof dan protozoa. Als een bacterie wordt opgegeten door een protozo of nematode moet de overtollige stikstof weer uitgescheiden worden en is dan weer opneembaar voor de plant. Dit heet mineralisatie.

Verschillende soorten protozoa.

Per dag eet een protozo misschien wel tienduizend bacteriën en in een theelepel grond zitten duizenden protozoa. Daarom zijn met name protozoa heel belangrijk voor de mineralisatie van voedingsstoffen.

Nitraat is een vorm van stikstof die heel makkelijk uitspoelt, omdat hij heel wateroplosbaar is. Omdat water altijd naar de plant stroomt, komt er heel veel nitraat in de plant. Dat heeft grote gevolgen voor de gezondheid van de plant. Enerzijds omdat de overdaad aan stikstof andere voedingsstoffen wegdrukt – er komen bijvoorbeeld minder sporenelementen in de plant terecht, ook als die wel in de bodem zitten. Anderzijds omdat door de overdaad aan stikstof de eiwitsynthese van de plant spaak loopt – er komen aminozuren in de plant terecht waardoor deze interessant wordt voor insecten. Ook komen er vrije nitraten in de plant, waardoor rupsen er wel van eten maar uiteindelijk doodgaan van de honger (dat klinkt misschien positief, maar rupsen worden uiteindelijk vlinders – en daar zijn er steeds minder van, bovendien zijn ze een belangrijke voedselbron voor vogels en sluipwespen en dergelijke).

Deze cyclus vindt het hele groeiseizoen plaats, zolang de bodem warm genoeg is. Dit vasthouden heeft twee grote voordelen. Ten eerste spoelen voedingsstoffen – zelfs nitraat (NO3-) – niet snel uit, omdat het in kleine hoeveelheden vrijkomt. Ten tweede komen de nitraten niet in dermate grote hoeveelheden in het bodemvocht terecht dat ze andere voedingsstoffen kunnen verdringen. Het resultaat is dan ook dat de planten en de oppervlaktewateren veel gezonder zijn.

5+

Het ontstaan van bodemdeeltjes

Er zijn drie verweringsprocessen waarbij bodemdeeltjes ontstaan. Alle drie werken heel traag in op gesteenten: het duurt misschien wel duizend jaar voordat een laagje van een paar centimeter minerale bodem is ontstaan.

Fysische verwering

Foto: PxHere, CC Public Domain

Als de zon op een gesteente schijnt, zet deze door de warmte aan de oppervlakte uit, maar een millimeter lager niet meer. Dit zorgt voor een spanningsverschil, waardoor er haarscheurtjes in komen. Komt daar water in en bevriest dat, dan zet het water 9% uit waar het gesteente afbrokkelt. Zelfs het hardste gesteente is niet bestand tegen deze verwering, maar het gaat wel heel langzaam. Ook het botsen en schrapen van gesteenten in beken en rivieren hoort bij fysische verwering.

Chemische verwering

Als het regent, vangen de regendruppels onderweg koolstofdioxide op. Opgelost in water gedraagt dat zich als koolzuur, wat heel licht inbijt op de gesteenten in en op de bodem. Ook de wortels van planten scheiden koolstofdioxide uit, met hetzelfde effect.

Biologische verwering

Korstmos op rotsen. Foto: fir0002, CC BY-SA 3.0

Schimmels werken samen met algen en cyanobacteriën en vormen zo samen een nieuw organisme: de korstmos. De schimmels produceren zuren en enzymen om de gesteenten waar de korstmos op groeit op te lossen. Door samen te werken kunnen de schimmels en algen in korstmossen leven op plaatsen waar andere organismen het nog niet kunnen rooien.

Deze processen zijn alle drie traag, en samen zijn ze nog steeds traag. Verwering is het ontstaan van het minerale deel van de bodem. De deeltjes blijven dan ongeveer op dezelfde plek. Het is dus niet hetzelfde als erosie, want daarbij verdwijnen de bodemdeeltjes naar ergens anders.

7+

De verhouding tussen de minerale deeltjes

De textuur wordt bepaald door de verhouding tussen de minerale deeltjes. De afmetingen van een mineraal deeltje bepalen of het zand, silt of klei is; de chemische samenstelling staat er los van. Zand is meestal kwarts, maar ook al is het goud of koraal, als het de juiste afmetingen heeft noemen we het zand. Dit zijn de meestgebruikte afmetingen:

  • grind of steen: groter dan 2 mm
  • zand: deeltjes kleiner dan 2 mm en groter dan 0,05 mm
  • silt: deeltjes kleiner dan 0,05 en groter dan 0,002 mm (=2 micrometer (µm))
  • klei of lutum: alle deeltjes kleiner dan 2 micrometer (µm)
Zand heeft vele verschijningsvormen. Niet alleen verschilt de chemische samenstelling enorm, ook in grootte is een enorme diversiteit.

Elke soort bodemdeeltje wordt een fractie of textuurfractie genoemd. De verhouding tussen de drie fracties noemen we de textuur of grondsoort. Je kunt een zandbodem hebben, een leembodem, of een kleibodem en dat in allerlei gradaties. Er worden nog allerlei andere termen gebruikt, zoals

  • zavel ((duin)zand, 8 tot 25% lutum en mogelijk veen),
  • loss (silt met een kleifractie) en
  • afslibbaar (deeltjes kleiner dan 16 µm).

Deze behandel ik verder niet, omdat het mijns inziens alleen maar tot verwarring leidt. Veen behandel ik ook niet, omdat die bodems niet in cultuur genomen zouden moeten worden. Die bodems zijn een belangrijke opslagplaats van koolstof. Het droogleggen, bebossen en in gebruik nemen voor landbouw zijn een ramp voor het klimaat.

3+

De grondsoort bepalen

Er zijn meerdere manieren om te bepalen welke grondsoort (textuur) je hebt.

Strokentest

De strokentest is heel simpel: je neemt een handje grond en kneedt dit even (eventueel een beetje vochtig maken). Vervolgens probeer je er een strook van te maken tussen duim en wijsvinger. Hoe langer de strook wordt, hoe zwaarder de grondsoort:

  • wordt de strook meer dan 5 centimeter, is het klei;
  • wordt de strook langer dan 2,5 cm maar korter dan 5 cm, is het een kleileem;
  • wordt de strook korter dan 2,5 cm, is het een leemtype.
  • als je helemaal geen strook kunt maken, is het zand. Zand ken je wel van de zandbak en het strand: je kunt de korrel tussen je vingers voelen.

Jampottest

De jampottest is ook simpel, maar duurt meestal meer dan 24 uur. Hij is wel nauwkeuriger, maar de vraag is of je het wel zo nauwkeurig wilt weten. Hij is wel heel leuk om aan kinderen te laten zien. Foto: bron onbekend.

  • Neem een jampotje zonder etiket en met rechte wanden en vul deze voor de helft met grond uit je tuin. Neem daarvoor een mengsel uit de bovenste 30 cm.
  • Vul het potje voor ongeveer driekwart met water.
  • Nu is het een kwestie van schudden: na ongeveer 10 minuten zijn de bodemdeeltjes goed losgekomen.
  • Nu zet je het potje op een plek waar hij niet meer verstoord wordt; dus niet op een wankele tafel.
  • Na ongeveer anderhalve minuut zie je dat het grove zand bezonken is. Eventueel kun je een streepje op het potje zetten, omdat de scheiding met silt onduidelijk kan zijn als er naast grof zand ook fijn zand in je monster zit.
  • Na ongeveer anderhalf uur is de silt bezonken. Deze deeltjes zijn veel kleiner, dus die blijven langer zweven in het water. Ook hier kun je een streepje zetten, als je wilt.
  • De klei duurt het langst: dat kan meer dan 48 uur duren, afhankelijk van het type klei. Maar het water wordt op een gegeven moment helder en meestal kun je dat twee of drie lagen onderscheiden. Soms heb je alleen klei, of alleen zand, maar dat wist je dan waarschijnlijk van tevoren.

Nu is het een kwestie van meten. De dikte van de laagjes moet je omrekenen naar drie percentages. Om die te weten te komen, heb je deze formule nodig:

f/t*100

Daarbij staat f voor de dikte van de fractie in cm en t voor het totaal van de drie fracties in cm. Dus stel dat je 6 cm zand hebt, 3 cm silt en 1 cm klei, dan is het totaal 10 cm (in werkelijkheid zijn het waarschijnlijk geen afgeronde getallen, maar dit rekent lekker makkelijk).

  • zand: 6/10*100 = 60%
  • silt: 3/10*100 = 30%
  • klei: 1/10*100 = 10%

Nu kun je de percentages invullen op een textuurdriehoek, zoals hieronder. Wat je met deze nieuw verworven kennis aan kunt vangen leer je in het volgende artikeltje.

Een textuurdriehoek. Een Nederlandse vertaling van deze afbeelding volgt nog. Illustratie: USDA
7+

De voor- en nadelen van de verschillende fracties

Elke grondsoort heeft bepaalde eigenschappen:

  • Zand is meestal relatief grof, zodat er ruimte tussen de korrels zit. Dit zorgt ervoor dat water en lucht makkelijker de bodem kunnen binnendringen. Een zandbodem is ook beter bestand tegen betreding: een zandbodem verdicht minder snel. Hoe meer fijn zand er tussen zit, hoe gevoeliger voor verdichting je bodem zal zijn.
  • Kleibodems zijn meestal heel vruchtbaar, hoewel je ook minder vruchtbare kleimineralen hebt. Als er onvoldoende organisch materiaal in de bodem zit, plakken de kleideeltjes aan elkaar en vormen harde kluiten. Het is dus zaak het bodemleven continu te voeden om de structuur op peil te houden.
  • Leembodems bevatten zand, silt en klei in een bepaalde verhouding. Zo heb je de voordelen van zand en klei, maar niet de nadelen. Een ideale bodem bestaat voor 15-40% uit klei en voor 40-50% uit zand (de rest is dan silt).
Het graven van een profielkuil kan veel inzicht geven in de opbouw van de bodem en de doorworteling. Foto: bron onbekend.

De grondsoort die je hebt, daar zul je het mee moeten doen. Je kunt de kwaliteit ervan wel verhogen door organisch materiaal toe te voegen (daar kom ik zeker op terug!). Ook kun je grond aanvoeren, maar daar kleven ook risico’s aan:

  • Als je klei bovenop zand aanbrengt, verwacht je waarschijnlijk dat de klei goed zal draineren: het water gaat immers sneller stromen als het bij het zand komt? Toch is dit niet zo. Door de capillaire werking gaat het water pas stromen als de laag klei helemaal verzadigd is. Zo zit je dus altijd met een te natte bodem.
  • Een oplossing kan zijn om de klei door het zand te mengen, maar dan kan het in beton veranderen. Als je dit toch wil doen, kun je ongeveer 20% compost toevoegen aan de klei. Dit voorkomt die betonvorming. Ook kun je de klei toevoegen aan de composthoop. Sommige mensen laten hun composthoop voor wel 10% uit klei bestaan!
Klei bestaat vaak uit plaatjes die op elkaar gaan plakken als er onvoldoende organisch materiaal in de bodem zit. Dit is Kaolien, ook wel bekend als Chinaklei. Daar maken ze koffiekopjes en dergelijke van. Foto: University of Jordan
5+

Het verdwijnen van bodemdeeltjes

Als bodemdeeltjes wegwaaien of -spoelen heet dat erosie. Via rivieren komen de deeltjes in de oceanen terecht. In de natuur komt ook wel erosie voor, maar niet in de mate waarin bodems momenteel verdwijnen.

De snelheid waarmee bodems eroderen, moet altijd lager liggen dan de snelheid waarmee bodems ontstaan. Op jaarbasis verliezen we wereldwijd ongeveer 25 miljard ton bodem. Als dat doorzet, of nog erger wordt, zijn we binnen 40 jaar alles kwijt – dan hebben we gewoon helemaal geen bodem meer over. Bodems verdwijnen momenteel 10 tot 40 keer sneller dan ze ontstaan. In de jaren 30 van de vorige eeuw is in een paar jaar tijd gedurende de Dust Bowl de bovenste 30 centimeter van de bodem verdwenen. Het voorkómen van erosie is cruciaal voor met name voedselzekerheid (van mens en dier), de kans het klimaat te stabiliseren, schoon water en het behouden van biodiversiteit.

Er werd gewaarschuwd dat de Dust Bowl zich elk moment kan herhalen.

Erosie voorkomen

De geschiedenis herhaalt zich: grote stofstormen na de branden in Australië (2019).

Het staat buiten kijf dat we erosie moeten zien te voorkomen. In veel landen is daar al ervaring mee, want overal waar het een beetje glooit is de erosie erger dan bij ons. Dat wil echter niet zeggen dat er geen erosie is; het valt gewoon minder op. Maar als je een boer ziet ploegen met een grote stofwolk achter zich aan, dan is dat erosie. Als het slootwater na een regenbui bruin kleurt, dan is dat erosie. Om erosie te voorkomen, moet de bodem permanent bedekt zijn. Met planten uiteraard, maar ook met organisch materiaal. Denk aan boomblaadjes, afgeknipte planten, takken en takjes, dat soort dingen. Onrijpe mest is niet zo’n goed idee, want dat kost de bodem erg veel energie om te verwerken. Maar op mulchen, want zo heet het afdekken van de bodem met organisch materiaal, kom ik later uitgebreid terug. Alles op zijn tijd.

De structuur van de bodem is ook belangrijk in het voorkomen van erosie, want je snapt wel dat los zand sneller wegwaait en – spoelt dan bodemdeeltjes die aan elkaar geplakt zitten met bacterieel slijm en alle andere plakkerigheden in de bodem – de eerder genoemde glomaline bijvoorbeeld.

Mulchen heeft ook als voordeel dat de wormen worden gevoed. Hun uitwerpselen zijn vijf maal erosiebestendiger dan de grond die ze eten. Op deze nuttige beestjes kom ik (natuurlijk) ook terug.

Rechts zie je een kale bodem. Een regendruppel komt met een snelheid van ongeveer dertig kilometer per uur aanzeilen en slaat letterlijk een krater. Het water infiltreert niet maar stroomt bovengronds af, waardoor er erosie optreedt. Het water heeft daardoor een bruine kleur. In het midden zie je een bodem die bedekt is met een mulchlaag. Het water is veel schoner. Het bevat misschien wat bodemdeeltjes en voedingsstoffen, maar het is relatief schoon. Als de bodem bedekt is met levende planten, zoals links, dan nemen de plantenwortels en het bodemleven de voedingsstoffen op en immobiliseren ze de verontreiniging. Bovendien zorgt de levende bodem ervoor dat de bodemdeeltjes niet wegspoelen. Aan het slootwater kun je dus na een regenbui zien hoe er met de bodem wordt omgegaan.
7+

Mycorrhizale schimmels

Dit is een samenvatting van Ondergronds gezwam – hoe bomen surfen op het Wood Wide Web, je kunt ook het originele artikel lezen.

  • Ongeveer 96% van alle planten en bomen gaat een symbiose aan met mycorrhizale schimmels  – meestal kunnen zowel de plant als de schimmel niet overleven zonder de ander.
  • Planten leggen door middel van fotosynthese koolstof vast en delen deze voor een groot deel met mycorrhizale schimmels.
  • Mycorrhizale schimmels vergroten het worteloppervlak van de plant met een factor 700 tot 1000 en beschermen de plant daarnaast tegen ziekten en eventuele gifstoffen.
  • Voorbeelden van door schimmels afgeleverde voedingsstoffen zijn fosfaat, zink, ijzer, koper, calcium, magnesium en mangaan. Fosfaat is de belangrijkste.
  • Er zijn duizenden verschillende soorten mycorrhizale schimmels.
  • Ectomycorrhizale schimmels groeien om de wortels van de plant heen. Ze vormen daar een beschermende mantel die de wortel volledig van zijn omgeving isoleert: alle stoffen die de plant binnenkomen, komen van de schimmel. Ecto’s gaan een symbiose aan met bijvoorbeeld beuk, eik, els, linde, berk, haagbeuk, populier, wilg, hazelaar, den, spar, lariks en ceder. Ze produceren meestal een zichtbaar bovengronds vruchtlichaam: de welbekende paddenstoelen.
De vliegenzwam is een wereldburger en een generalist, die een symbiose met loofbomen zoals berk, beuk, eiken, haagbeuk, lindes en met naaldbomen als dennen en sparren aangaat. Foto: Marc Siepman.
  • Endomycorrhizale schimmels dringen de wortel van de plant binnen en kunnen daar rechtstreeks voedingsstoffen uitwisselen. Ze produceren geen paddenstoelen. Endo’s gaan een symbiose aan met de meeste andere bomen (zoals walnoot), heesters, rozen, vaste planten, bollen, groenten en kruiden.
  • Ectendomycorrhizale schimmels lijken op het oog ectomycorrhizaal te zijn, maar dringen de wortels binnen alsof ze endomycorrhizaal zijn.
  • Sommige schimmels zijn in staat worteletende aaltjes te vangen. Dat doen ze bijvoorbeeld met lasso’s, harpoenen, klemmen of kleefstoffen. Andere schimmels produceren sporen in de vorm van een kurkentrekker, waar een nematode zich in verslikt om vervolgens van binnenuit opgegeten te worden.
De schimmel Drechslerella anchonia vangt nematoden (aaltjes) met een lasso. Zo beschermt hij planten tegen de aanval van worteletende aaltjes. Foto: H. H. Triantaphyllou
  • Het is niet zo dat een plant of boom die een symbiose is aangegaan per definitie gezond is. Het gaat om de bezettingsgraad: hoe groter het oppervlak dat bezet is door een schimmel, hoe meer worteloppervlak een plant heeft en hoe beter hij aan voedingsstoffen en water kan komen.
  • Een plant of boom kan tegelijkertijd een symbiose aangaan met misschien wel vijftien verschillende schimmels. Het is zelfs mogelijk dat een boom tegelijkertijd een ecto- en een endomycorrhizale symbiose is aangegaan en dat een schimmel een ectomycorrhizale symbiose met de ene boom heeft en een endomycorrhizale symbiose heeft met een andere boom (en die hoeft niet eens van dezelfde soort te zijn – die schimmels zijn ectendomycorrhizaal). Eén schimmel kan met wel twintig bomen tegelijk een symbiose hebben. Zo ontstaan enorm complexe netwerken die een compleet bos met elkaar kunnen verbinden: het Wood Wide Web.
  • Bomen verspreiden via de schimmeldraden informatie over bijvoorbeeld aanvallen door insecten, grazers of andere belagers, zodat de andere bomen zich kunnen verweren.
  • Voedingsstoffen die in te grote mate aanwezig zijn op één plek kunnen door schimmels worden verplaatst naar een plek waar een tekort aan die voedingsstof is. Mycorrhizale schimmels hebben dus een heel belangrijke balancerende functie.
  • De kans is groot dat de sporen van mycorrhizale schimmels in de bodem zitten, maar dat wil nog niet zeggen dat ze actief zijn. Schimmelsporen kunnen soms honderden jaren wachten tot de omstandigheden juist zijn. En helaas zijn de omstandigheden voor mycorrhizale schimmels niet vaak optimaal. Het kopen en gebruiken van mycorrhizale schimmels is geen garantie voor succes.
  • Mycorrhizale schimmels kunnen meestal geen houtig materiaal verteren, maar ze hebben er indirect toch baat bij als er houtig materiaal rond een boom ligt: de witrotters onder de afbraakschimmels ontbinden de lignine in het hout en dringen ook de bodem in. Daar verbeteren ze de structuur van de bodem.
  • Omdat de schimmeldraden (hyfen) van nuttige schimmels tot wel zes keer zo dik kunnen zijn als die van schadelijke, bevat een bodem met een goede structuur relatief meer nuttige schimmels en kunnen ze de concurrentie met schadelijke beter aan.
  • Mycorrhizale schimmels functioneren bij een specifieke pH. Als je jaar in, jaar uit de blaadjes onder een boom weghaalt, zal de pH te hoog worden doordat de schimmels verdwijnen (schimmels scheiden zuren uit om hun eten te verteren en verlagen dus de pH). De bodem kan ook te zuur worden (door bijvoorbeeld stikstofdepositie); in beide gevallen lijdt de symbiose eronder en kunnen de schimmels parasitair worden om toch aan koolstof te komen (strikt genomen is de symbiose eigenlijk een vorm van gebalanceerd parasitisme).
  • De schimmeldraden zijn ontzettend kwetsbaar, dus elke bodembewerking schaadt ze, evenals het gebruik van kunstmest en pesticiden en het verdichten van de bodem met zware machines.
  • Gebruik geen kippenmest of andere meststoffen met een hoog gehalte aan opneembaar fosfaat. De schimmels gaan er niet dood van, maar ze worden door de plant in toom gehouden omdat ze makkelijk aan fosfaten kunnen komen en de schimmel daar dus niet voor nodig hebben.
Fossiele mycorrhiza van 52 miljoen jaar oud in barnsteen (fossiele hars, ook wel amber genoemd). Foto: Alexander Schmidt / Universiteit van Göttingen

Niet-mycorrhizale planten

  • Er zijn ook planten die hun niche hebben gevonden door juist géén symbiose aan te gaan, ze zijn niet-mycorrhizaal. Deze planten zijn flink in de minderheid: maar liefst 96% van de planten vormt juist wél een symbiose. De planten uit de kruisbloemenfamilie (Cruciferae of Brassicaceae), zoals broccoli, spruitkool, wittekool, bloemkool, boerenkool, mosterd en koolraap, doen dat gewoon niet en houden de mycorrhizale schimmels zelfs bewust op afstand om te voorkomen dat ze gaan parasiteren (anti-mycorrhizaal zou dus eigenlijk een betere term zijn dan niet-mycorrhizaal).
  • Bepaalde planten uit de amarantenfamilie (Amarantaceae), zoals bieten, snijbiet, quinoa en spinazie (maar niet de amarant), zijn ook niet-mycorrhizaal, maar of ze ook anti-mycorrhizaal zijn is niet zeker. Er zijn nog andere planten, zoals brandnetel, rabarber, boekweit, paardenbloem en postelein, die ook geen symbiose aangaan. En waarschijnlijk zijn er nog wel meer, maar heel veel zijn het er niet. De kans is groot dat je te maken hebt met een plant die wel degelijk een schimmel nodig heeft om te kunnen overleven.
7+