Gasuitwisseling

Hoogvenen produceren veel moerasgas, maar stoten het nauwelijks uit. Microbiologen hebben ontdekt dat dit komt door een symbiose van veenmos met een bacterie.

VEENMOSPLANTJES die halfondergedoken leven in het hoogveen blijken nuttige bacteriën te herbergen in hun steeltjes. De bacteriën leven in symbiose met hun gastheer: ze zetten methaangas om in kooldioxide dat de plant kan gebruiken voor de fotosynthese. Als tegenprestatie krijgen de bacteriën extra zuurstof van het mos. Dat ontdekten microbiologen en ecologen van de Radboud Universiteit in Nijmegen in samenwerking met biogeochemici van het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ) op Texel (Nature, 25 augustus).

De ontdekking verklaart de eerdere waarneming van veel biologen dat uit gezonde veengebieden nauwelijks methaan (moerasgas) naar de atmosfeer ontsnapt. En dat terwijl de natte veengebieden grote producenten van moerasgas zijn doordat onderin het veen plantenresten onder zuurstofloze omstandigheden worden afgebroken. Maar vrijwel al dat gas wordt in de bovenste, levende laag van het veen door de symbiose weer verbruikt, zo blijkt nu.

``Als je kijkt naar de chemische reactievergelijkingen van de symbiose, dan kloppen die precies met elkaar'', zegt microbioloog Marc Strous van de Radboud Universiteit, één van de onderzoekers die meewerkte aan het project. ``De plant verbruikt alle kooldioxide die de bacterie produceert en de bacterie consumeert alle zuurstof die de plant daarmee via de fotosynthese produceert.''

Het hoogveenmilieu is zuur en daardoor lost koolstofdioxide slecht op in het water. Groene planten, zoals ook het waterveenmos Sphagnum cuspidatum, hebben koolstofdioxide nodig voor de fotosynthese. Via de methaanomzettende bacterie heeft het veenmos een alternatieve manier gevonden om in zijn koolstofdioxide behoefte te voorzien.

koolstof

Samen met biogeochemici van het NIOZ slaagden de Nijmeegse microbiologen erin het aandeel van de symbiose in de koolstofcyclus van het veenmos te kwantificeren. In een proefopstelling maten ze hoeveel koolstof er door de plant werd vastgelegd als deze gedurende vijf dagen methaan gelabeld met zware koolstofatomen aangeboden kreeg. Strous: ``Tussen de tien en twintig procent van de vastgelegde koolstof in het veenmos is toe te schrijven aan de symbiose. Dat is een substantieel deel.''

Het opborrelende moerasgas heeft volgens Strous een dubbele functie, want behalve een extra aanvoer van kooldioxide via de bacterie levert dit het veenmos ook het nodige drijfvermogen. ``De belletjes blijven tussen de plantjes hangen en dat is essentieel, alleen zo krijgen ze voldoende licht en lucht.''

De onderzoekers namen de symbiose verder onder de loep. Ze namen het totale DNA van een gemalen veenmosplantje en slaagden erin daaruit een stukje bacterie-DNA te isoleren. Dat bleek sterk overeen te komen met dat van twee bekende methaanetende bacteriën. Op basis van dit stukje DNA maakten ze een specifieke fluorescerende kleurstof, waarmee het mogelijk was de bacteriën onder microscoop zichtbaar te maken. De steeltjes van veenmosplantjes bleken vol te zitten met methaanetende bacteriën, die zich ophoopten in de zogeheten hyaline cellen aan de buitenrand van het plantje. Hyaline cellen zijn dode, met water gevulde cellen, die openingen bevatten waardoor opgeloste stoffen en bacteriën in en uit de plant kunnen.

De methaanetende bacteriën vormden het overgrote deel van alle micro-organismen in het plantje. Per plantje van gemiddeld veertig centimeter lengte troffen de onderzoekers een miljoen tot tienmiljoen van deze bacteriën aan. Ze bleken daarnaast ook in dichte clusters voor te komen op de blaadjes van het veenmos, met tienduizend tot een miljoen exemplaren per plant. Monsters van veenwater bleken niet in staat methaan om te zetten, dus de bacterie komt alleen voor in en aan de plant, concludeerden de onderzoekers.

De nieuwe methaanetende bacterie heeft nog geen wetenschappelijke naam. ``In de microbiologie moet je een bacterie eerst in een pure culture laten groeien, voordat je hem een naam mag geven'', verklaart Strous. ``En dat is helaas nog niet gelukt.''

Het onderzoek vond plaats in het hoogveenherstelgebied Mariapeel op de grens tussen Limburg en Noord-Brabant. Het hoogveen in Nederland zit zwaar in het slop. Een eeuw geleden omvatte het hoogveenareaal in Nederland 90.000 hectare, maar daar is slechts 3600 ha van over. Hooguit enkele tientallen hectares daarvan kunnen nog aangemerkt worden als gezond levend hoogveen. Veel van de hoogveengebieden zijn verdwenen door afgraving en verdroging. Volgens Strous heeft het onderzoek beter inzicht opgeleverd in de werking van de methaancyclus in hoogveengebieden, en dat kan helpen bij een beter beheer voor het herstel.

    • Sander Voormolen