Planten zijn als een van de weinige levende wezens op aarde in staat om simpele stoffen met behulp van zonlicht om te zetten in suikers en andere voedingsstoffen. Maar die houden ze niet allemaal zelf. Tot wel tien procent van die voedingsstoffen lekt via de wortels van de plant weg in de bodem. De wortels scheiden vocht uit met daarin een cocktail van koolwaterstoffen, waaronder suikers, aminozuren en andere organische zuren. Vroeger dachten biologen dat dit een passief proces was, een ‘foutje’ in het ontwerp van planten. Maar het bewijs stapelt op dat het uitscheiden van zo’n voedselrijke cocktail wel degelijk nut heeft voor planten.

Bewijs hiervoor is bijvoorbeeld wat er gebeurt als je gras maait of hevig laat begrazen. De wortels van het gras schroeven dan de productie van dit voedselrijke cocktail op. Het effect daarvan is dat allerlei schimmels en bacteriën die rond wortels leven actiever worden, en essentiële stoffen voor de plant vrijmaken uit de bodem. Het gaat daarbij om stoffen als stikstof en fosfaat, die ook het hoofdbestanddeel vormen van (kunst)mest. Oftewel, de plant voedt de micro-organismen, en zij voeden de plant. En onder stress schroeft de plant deze samenwerking op.

Witbol en veldzuring

De Vries en haar collega’s waren nieuwsgierig naar het effect van een ander type stress bij planten: droogte. Zij besloten dit te testen bij twee heel verschillende typen planten die vaak voorkomen in grasland. De ene plant, een gras genaamd gestreepte witbol (Holcus lanatus) is een snelle groeier met veel relatief lange, dunne wortels. De andere plant, veldzuring (Rumex acetosa), groeit ook snel maar heeft een veel lagere worteldichtheid en heeft dikke wortels.

De biologen lieten in hun lab planten van beide soorten twee weken lang verdrogen. Daarna volgde een herstelperiode waarin ze weer wel gewoon water kregen. Zowel aan het eind van de droge periode als aan het eind van de herstelperiode verzamelden De Vries en haar team het vocht dat door de wortels werd uitgescheiden. Dat vocht voegden ze vervolgens toe aan bodemmonsters, om te kijken wat er zou gebeuren.

Verrassende ontdekking

Zowel de witbol als de veldzuring bleken, anders dan bij gras dat begraasd wordt, minder wortelvocht af te geven na blootstelling aan droogte. Maar opvallend genoeg bleek het afgescheiden vocht wel de activiteit van de in de bodems aanwezige micro-organismen te verhogen. De Vries: ‘Dit was een verrassende ontdekking voor ons. Dat die micro-organismen actiever worden als een plant meer vocht afgeeft, is logisch. Ze krijgen dan meer voedsel. Maar dat ze ook actiever worden als een plant minder vocht uitscheidt, dat betekent dat de planten de samenstelling van de cocktail aan voedingsstoffen in het vocht veranderd moeten hebben.’

De biologen hebben nog niet onderzocht hoe de samenstelling van het vocht verandert. ‘Dat is iets dat we nu graag willen gaan doen’, zegt De Vries. ‘We hebben er wel al ideeën over. We vermoeden bijvoorbeeld dat de gestreste planten meer suikers uitscheiden. En meer organische zuren, waardoor er meer fosfaat wordt vrijgemaakt.’

Overlevingsstrategie
Het feit dat twee heel verschillende plantensoorten allebei dit gedrag vertonen, betekent dat het best eens een wijdverbreide overlevingsstrategie kan zijn. Dit maakt de vondst van het team ook belangrijk in het bredere kader van klimaatverandering. De Vries: ‘Bodems zijn een belangrijke opslagplaats voor koolstof. Planten nemen CO² op uit de lucht, wat via hun wortels en door het afsterven van bloemen, bladeren en stengels grotendeels in de bodem terecht komt.

Maar als de micro-organismen in de bodem actiever worden, maken ze ook meer koolstof uit de bodem vrij. Dat weer als gas in de atmosfeer komt. Het begrijpen van dit soort feedback-mechanismes is belangrijk om klimaatverandering echt goed te begrijpen. En om te kunnen inschatten wat er zal gebeuren wanneer we zoals voorspeld vaker te maken krijgen met extreem weer, waaronder ernstigere droogtes.’ 

Publicatiegegevens

Franciska de Vries  Alex Williams,  Fiona Stringer, Robert Willcocks, Rosie McEwing, Holly Langridge en Angela Straathof: ‘Changes in root exudate induced respiration reveal a novel mechanism through which drought affects ecosystem carbon cycling’.