Martijn Bezemer

Transcriptie

1 Interacties tussen onder en bovengrondse organismen: Nieuw inzicht en toepassingen Martijn Bezemer Netherlands Instituut voor Ecologie Bodems zijn van levensbelang Ecosysteem diensten: Food Fibres Clean water Clean air Climate regulation >Kennis versus toepassing 1

2 Sterke wisselwerking tussen planten en bodemorganismen Globale verdeling van bodemorganismen Geassocieerd aan de wortel (pathogeen\symbiont) Pathogens mycorrhiza AMF Root feeders root Decomposers Dood organisch materiaal (decompositie) Plant specifieke effecten Plant beinvloedt bodemorganimsen en bodemorganismen beinvloeden plant 2

3 Plantbodem wisselwerking: plantsoil feedback (hot topic in Ecologie) Plant beïnvloedt de bodem (voedingsstoffen of organismen) Bodem beïnvloedt een andere plant mycorrhiza root mycorrhiza root Hot topic in Ecologie Black box benadering. A Plant species Plant species in in conditioning phase phase B back phase MyoArv l.s.d. VicCra VicSat TriDub LolPer TarOff HolLan NarStri PlaMaj LotCor LeuVul RumAsa TanVul TriPra CamRot ElyRep CreCap PlaLan FesRub BroHor PhlPra BriMed HypRad AgrCap VicHir TripMar AchMil AntOdo JacVul RumAla TriRep BroHor PhlPra PlaLan NarStr AgrCap HolLan TarOff LotCor HypRad AchMil ElyRep RumAsa VicHir Effect of soil conditioning by the 31 species on J. vulgaris l.s.d. B Plant species Plant species in feedback in phase AntOdo JacVul RumAla TriRep Jacobskruiskruid: zeer gevoelig voor plantbodem effecten (van zichzelf en van andere soorten) Effect of 3 species on Jacobaea Tess Van de Voorde et al. J Ecol (211) BroHor PhlPra PlaLan NarStr AgrCap HolLan TarOff LotCor HypRad AchMil ElyRep RumAsa VicHir TriRep VicCra TripMar AntOdo LeuVul TanVul RumAla BriMed FesRub CreCap MyoArv PlaMaj LolPer TriPra VicSat CamRot TriDub JacVul Effect of soil conditioning by the 31 species on J. vulgaris l.s.d Effect of soil conditioning byj. vulgaris on the 31 species 3

4 Effecten van bodemorganismen op bovengrondse insecten Via chemie/verdediging van de plant van de plant Pathogens PGPB mycorrhiza AMF Root feeders root Decomposers Vluchtige stoffen uitgescheiden bij de plant Interacties tussen individuele organismen Reviewed by: Soler et al. J. Chem Ecol (212), etc Bodembiota kunnen chemische samenstelling van plant beïnvloeden: Geïnduceerde plantenverdediging stopt niet bij de grond Inductie signalen Chemische stoffen 4

5 Negatief effect van worteletend insect op bovegrondse (Hyper) parasitoïden (4e nivo in voedselketen) via de plant / Roxina Soler Soler et al. J. Anim. Ecol. (25) Vedeling van plantenverdedigingsstoffen (terpenoïden) tussen bladeren hangt af van locatie van vraat Bezemer & Van Dam TREE (25) 5

6 Koppelen van plantsoil feedback en bovengrondseondergrondse interacties Effecten van herbivoren op bodemorganismen: Plantengroei Wortelexudaten mycorrhiza root mycorrhiza root Uitwerpselen!> Chemische veranderingen in de plant (verdediging) Olga Kostenko Positieve insectbodem feedback effect via negatieve plantbodem feedback + + Plant defense Defense compounds Defense compounds Soil fungal community Root biomass Kostenko et al. Ecol. Lett. (212) 6

7 Spelen bovengrondseondergrondse interacties en plantsoil feedback een rol in het veld? 3 zaaibehandelingen (in 1996) inzaaien 15 soorten inzaaien 4 soorten niet inzaaien Vijf herhalingen (1x1m elk) Na inzaaien nooit gewied Colonizatie van soorten in alle behandelingen > Zaaibehandelingen hebben geleidt tot langdurige (> 15 jaar! )verschillen in plantengemeenschappen Individuele planten in het veld hebben unieke nematodegemeenschappen (ook beïnvloed door de buren) Nematoden gemeenschap: Similariteit tussen 2 individuele bodemmonsters Festuca ovina Holcus lanatus F F F L L Leucanth. Plantago Tanacetum Vicia Lotus Strong effects bacterivores and predators No effects for plant feeders No effects of plant functional groups Nematoden (aaltjes) same plant species, same plant community same plant species, different plant community different plant species, same plant community different plant species, different plant community 7

8 Jakobskruiskruid in het veldexperiment Bedekking in het veld (%) Niet ingezaaid 15 soorten Plantgewicht in het veld (g) Low density High density Plantsoil feedback in de kas met veld grond.2 Low density High density.1 Low density Insecten in het veld (bladmineerders) High density Bezemer et al. Ecology (26) Toepassing: Hoe kun je de samenstelling van de bodemgemeenschap veranderen? 1. Indirect: Via de plant mycorrhiza root 2. Direct: Inoculatie van nieuwe bodemgemeenschap Beïnvloeding van bestaande bodemgemeenschap 8

9 Pot experiment: Doelsoortengroeienbeteralser bodemorganismen aanwezig zijn Effect van toevoeging van bodemorganismen Vroege successie soorten Midden successie soorten Late successie (doel) soorten Alle soorten De Deyn et al. Nature (23) Samenstelling van de bodemgemeenschap beïnvloedt bovengrondse plantinsect interacties Plantengemeenschap (12 species) Bladluizen Water Suipwespen Controle Microorganismen Nematoden 9

10 Negatief effect van nematoden op bladluizen en een positief effect op sluipwespen Nakomelingen per dag Controle MO Nematoden MO+Nem. Mortaliteit Controle MO Nematoden MO+Nem. > Mechanisme: minder aminozuren in het blad door nematoden Worteletende nematoden + Verlaging van aminozuren in het blad Verlaagde populatiegroei bladluizen Verminderde bladluisdichtheid Grotere bladluizen Verhoogde fitness van sluipwespen 1

11 Toepassing: Herstel van natuurlijke grasslanden op voormalige akkers (nieuwe natuur) Veel voedingsstoffen in de bodem Ongewilde plantesoorten domineren vaak lang Beheer: Verwijderen van de toplaag van de bodem Voormalige akker Doel vegetatie Verwijderen van de toplaag: doodsteek voor bodemorganismen (woestijn) > weinig achtergrond: mogelijkheden voor inoculatie? 1.6 Bacterien 1. Schimmels 5 Nematoden Toplaag verwijderd Controle Kardol et al. (28) Biol. Conserv. 11

12 Ecosysteemherstel met behulp van bodemtransplantaties: Reijerscamp (18 ha) Natuurmonumenten Toplaag verwijderd (ja/nee) Bodem toevoeging (grasland) Bodem toevoeging (Heideveld) Zes jaar vegetatieontwikkeling op Reijerscamp: Postieve invloed van bodemtransplantaties op vegetatie 1.5 Early Successional species Early Successional species TSR controle Zonder transplantatie TSR + graslandbodem TSR + heidebodem GeenTSR controle Geen TSR + graslandbodem Late Successional species Met transplantatie 12

13 Conclusies 1. Bodemleven heeft grote invloed op planten en bovengrondse insecten 2. Planten zijn gevoelig voor veranderingen in bodemleven (groei en chemie) 3. Bodemleven kan beïnvloed worden via plantsoil feedback maar ook direct 4. Bodemtransplantaties kunnen natuurherstel bevorderen? 13