bodemvoedselweb. 1
Het systeem onder de grond Onder de grond vindt een heel spel plaats van eten en gegeten worden, het krioelt er van de beestjes Planten eten via de haarwortels, ze wisselen daar H + ionen uit voor andere kationen (positief geladen) als calcium (Ca 2+ ), kalium (K + ), natrium (Na + ), magnesium (Mg 2+ ), ijzer (Fe + ), ammonium (NH 4+ ), waterstof (H + ). De mate waarin de grond de kationen vast kan houden (en later uitwisselen met de plant) wordt gemeten in de KationOmwisselCapaciteit (CEC: Cation Exchange Capacity). Start Het start eigenlijk met energie en de cyclus. Energie koolstof zuurstof - 2
En met de plant zelf De plant houdt het syteem in stand rond de wortels, door aan de grond suikers te leveren en in ruil daarvoor andere stoffen te verkrijgen. Daarvoor is een heel systeem actief Bacteriën Schimmels Protozoa Nematoden Geleedpotigen 3
De plant De plant haalt 96% van zijn droge biomassa uit de lucht via de fotosynthese. Via de fotosynthese worden chemische stoffen geproduceerd die de plant via de wortels uitscheidt: exudaten. Exudaten (= zweet) trekken bacteriën aan die de wortels beschermen. Dit vindt plaats in de Rhizosfeer: wisselwerking tussen oppervlakte van de wortel en de bodem In de rhizosfeer In de rhizosfeer wordt gewedijverd om de exudaten, het water en de mineralen die daarin zitten exudaten schimmels bacteriën Bevatten stikstof nematoden protozoa afval Opname door plant slijmlaagje Amoeben Pantoffeldiertjes Zweephaardiertjes Trilhaardiertjes https://www.youtube.com/watch?v=ws-nbqnfmps\: the living soil https://www.youtube.com/watch?v=m4hnts3hdiq : no dig garden 4
Bacteriën 1 4 μm Bacteriën zijn de ontbinders van de aarde. Ze ontbinden plantaardig en dierlijk materiaal en halen daar stikstof, koolstofverbindingen en andere voedingsstoffen uit. Deze stoffen worden daardoor geïmmobiliseerd en komen weer vrij als de bacterie wordt opgegeten of sterft of anderszins ontbonden wordt. Ze eten het liefst groen materiaal, daar zitten nog veel suikers in. Ze maken dat zo klein dat het elektrisch geladen wordt. Ze nemen de voedingsstoffen op door een moleculair transport door eiwitten in de celwand (brandblussen met emmertjes). Bacteriën staan aan de basis van de voedselketen. Bacteriën en de plant Rhizosfeer: Hun favoriete eten zijn de exudaten, suikers afgescheiden door de wortelharen. Daar zijn ook nog afgestorven cellen van de wortelgroei. Organische stof: Bevat veel suikers, vetzuren en aminozuren. Worden door enzymen buiten de bacterie opgeknipt in kleine delen die de bacterie op kan nemen. Bacteriën verteren hun voedsel dus eigenlijk buiten hun lichaam door inzet van enzymen. 5
Bacteriën en stikstof cyclus Stikstofcyclus is de belangrijkste cyclus voor leven op aarde. Het stikstofgas in de atmosfeer is echter sterk gebonden (N 2 ), er is een combinatie met waterstof nodig om het als ammoniak (NH 4+ ) beschikbaar te krijgen voor de plant. Deze stikstoffixatie wordt uitgevoerd door gespecialiseerde bacteriën azotobacter azospirillu } vrijlevend clostridium rhizobium In symbiose met wortelknolletjes vlinderbloemigen In de grond zit NH 4+ als afscheidings product van protozoa en nematoden. Dit wordt door nitrietbacteriën omgezet naar nitriet (NO 2- ) of naar nitraat (NO 3- ). Dit proces heet nitrificatie. Deze processen vinden allemaal plaats in de rhizosfeer, zodat de plant er direct voordeel van heeft. Voordeel bacteriën Er is een groot voordeel van de grote hoeveelheid bacteriën in de rhizosfeer van de plant. Ze vormen de voorhoede van de verdediging van de plant tegen pathogene bacteriën, de ziekteverwekkers. 6
Schimmels Schimmels zijn eigenlijk de perfecte ontbinders, beter dan bacteriën. Ze kunnen door hun hyfen grote afstanden afleggen, in vergelijking met bacteriën. Sommigen groeien 40μm per minuut. Ze transporteren voedingsstoffen door deze hyfen. Ze kiezen vaak voor de wat moeilijker te ontbinden voedingsstoffen omdat de bacteriën door hun grote beweeglijkheid eerder bij de suikers zijn. De produceren fenoloxidase, een krachtig enzym dat zelfs lignine op kan lossen (houterige verbinding die cellulose bindt en beschermt). Ontbinden ook skeletten van insecten en botten van dieren. Aan het uiteinde van de hyfen (apex) lossen krachtige enzymen de meest weerbarstige koolstofverbindingen op en kunnen daardoor groeien. Hoe schimmels eten Schimmels eten door uit de punten van de hyfen zure, veterende substantie te lekken (als maagzuur), waarmee het organisch materiaal wordt afgebroken. Via de celwanden wordt dat dan opgenomen door de schimmel en getransporteerd. Zodra de voedingsstof binnen is, wordt deze getransporteerd door het netwerk dat vaak eindigt bij de wortels van een plant, waar het geruild wordt voor exudaten. Voedingsstoffen als fosfor (met name), koper, zink, ijzer, stikstof en water komen zo bij de plant aan. Ze worden door de schimmels vrijgemaakt uit de verbindingen waarin ze aanwezig zijn in de bodem. 7
Schimmels Als schimmels sterven komen de voedingsstoffen weer beschikbaar komen in de bodem. Veel van wat er vrijkomt is stikstof in de vorm van een ammonium. En er blijven microscopische kleine tunnels achter tot 10 μm waar lucht en water doorheen kan. Schimmels en ph Verteringsstoffen van de schimmels zijn zuur. Het slijm van de bacteriën verhoogt de ph. Nitrificerende bacteriën hebben een ph > 7 nodig. Dus schimmel gedomineerde bodems hebben minder nitrificerende bacteriën en dat betekent dat er veel stikstof beschikbaar is in de vorm van ammonium. Daarmee is een schimmel gedomineerde bodem goed voor planten die voorkeur hebben voor stikstofopname in ammoniumvorm. 8
Schimmels en symbiose Mycorrhizae zijn schimmels die leven in symbiose met de plantenwortels. Ze zoeken voor de plantenwortels water en voedingsstoffen in ruil voor exudaten van de plant. Ze kunnen niet zonder elkaar. Door de samenwerking vergroten ze het bereik van de wortels. Van bomen kunnen ze de effectieve oppervlakte met een factor 700-1000 vergroten. Mycorrhizae Er zijn twee soorten: Ectomycorrhizale schimmel: groeit dicht tegen de wortel aan Endomycorrhizale schimmel: dringt de wortel van de plant binnen 9
5 500 μm Protozoa Protozoa zijn eencelligen ( prootos = eerste, zoo-on = dier; "oerdiertjes ), ze eten bacteriën (zo n 10.000 per dag). Daarmee mineraliseren ze weer koolstof en andere voedingsstoffen. Wel 80% van de stikstof die een plant nodig heeft is afkomstig van de reststoffen van bacterie- en schimmeletende protozoa. De protozoën werden in vier groepen verdeeld naar de manier waarop ze zich voortbewegen: 1.Flagellata of zweepdiertjes. Deze bezitten zweepdraden waarmee ze kunnen voortbewegen en voeden. 2.Ciliophora of trilhaardiertjes. Deze hebben kleine trilhaartjes over de gehele cel. Met deze trilhaartjes kunnen ze voortbewegen en zich voeden. Voorbeeld: pantoffeldiertjes. 3.Amoebozoa ook sarcodina eencelligen, Rhizopoda of amoebocyten. Deze hebben geen vaste vorm en hebben schijnvoetjes. Met deze schijnvoetjes kunnen ze voortbewegen en zich voeden. Voorbeeld: amoeben. 4.Apicomplexa of sporediertjes. Dit zijn ingewikkelde eencellige eukaryoten die vooral als parasieten leven. Voorbeeld: Plasmodium, de veroorzaker van de malaria. Amoeben Ééncelligen zonder vaste vorm, eten door bacteriën te omhullen Trilhaardiertje Kleiner dan amoeben, maar nog groter dan bacteriën Zweephaardiertjes Sommige produceren hun eigen voedsel door fotosynthese, andere moeten andere organismen eten. Protozoa De afvalstoffen van de protozoa zijn van groot belang. Koolstof en andere verbindingen worden door de protozoa gemineraliseerd en zijn daardoor beschikbaar voor de planten. 80% van de benodigde hoeveelheid stikstof is afkomstig van de reststoffen van bacterie- en schimmeletende protozoa. De plant trekt de bacteriën en schimmels aan via de exudaten, daar worden ze opgegeten en de reststoffen zijn direct beschikbaar voor de plant. 10
L = 2 mm Ø 50 μm Nematoden Nematoden zijn niet-gesegmenteerde, blinde rondwormen die, samen met de protozoa, de voedingsstoffen mineraliseren die in bacteriën en schimmels zijn opgeslagen. Nematoden die planten eten Nematoden die bacteriën eten (bacterivoren) Nematoden die schimmels eten (fungivoren) Roofnematoden (protozoa, algen, larven, maden, kleine kevers, wespen, naaktslakken, andere nematoden) Nematoden zijn groter en hebben een poreuzere bodem nodig om zich voort te kunnen bewegen. Nematode Belangrijk is ook hier de mineralisatie. Ze maken stikstof vrij in ammoniumvorm in de rhizosfeer. En ze spelen een rol in het transport van bacteriën naar andere gebieden. 11
Geleedpotigen Geleedpotigen zijn belangrijke versnipperaars Geleedpotigen hebben een uitwendig skelet van chitine (celwand schimmels). En zijn gesegmenteerd: kop, borsttuk en achterlijf. Geleedpotigen regeren de wereld, driekwart van de dierenwereld is geleedpotig. Geleedpotigen Door het versnipperen neemt de oppervlakte van het materiaal toe, waardoor bacteriën en schimmels meer kunnen doen. 30% van bladeren en houtige resten worden door springstaarten en mijten verkleint. Door het bewegen van de geleedpotigen nemen ze ook microben mee en fungeren dus als transporteurs. 12
Geleedpotigen Dominante rollen voor Mijten (0,2 1 mm) cryptostigmaten Eten schimmels, algen en half verteerd materiaal. Recyclen en ontbinden. Mesostigmaten Eten alle andere geleedpotigen (goede indicator voor gezondheid bodem) Springstaarten (0,2 2 mm) Eten bacteriën, schimmels en ontbindend organisch materiaal. Worden gegeten door mijten. Mieren Actieve versnipperaars Maar vooral het mengen van de grond en het maken van tunnels is een belangrijke bijdrage. Wormen Ze versnipperen organisch materiaal, beluchten de boden, maken aggregaten, vervoeren organisch materiaal en micro-organismen door de bodem. Ze vergroten de microbiële populaties en helpen bij plantengroei, ze verhogen de weerbaarheid van planten (minder slakkenvraat). Ze eten bacteriën, schimmels, nematoden, protozoa en organisch materiaal waar deze micro-organismen op zitten. Ze maken de bodem poreus door hun gangen. 13
Wormen Fascinerende eters, geen tanden. Ze zijn grote versnipperaars. Haalt voeding uit de bodem Spieren breken het in kleine stukjes Wordt vermengd met speeksel Vermalen in de spiermaag gevuld met zand en minerale deeltjes Vermengd met calciumcarbonaat Verteren door bacteriën in de darm Uitscheiden van restmateriaal Verteringsenzymen maken veel chemische verbindingen los 7 maal rijker aan fosfaat 10 keer meer kalium 5 keer meer stikstof, 3 keer meer magnesium 1,5 keer meer calcium Grond met wormen bevat 50% meer organische stof dan grond waar geen wormen zitten. Ook neemt de CEC toe Buikpotigen Slakken eten niet alleen de blaadjes van de sla (jouw sla ) Ze eten ook schimmels, algen, korstmossen en halfverteerd organisch materiaal. Ze versnipperen materiaal en maken het daardoor beschikbaar voor bacteriën en schimmels. 14
Reptielen, zoogdieren en vogels Maken gangen, verplaatsen microben. Zijn een indicatie voor een goed aanwezig bodemvoedselweb. Overzicht deelnemer exudaten eten: geven: opname door: transport bacteriën ja exudaten, plantaardig en dierlijjk materiaal stikstof, koolstof en andere voedingsstoffen plan nee schimmels ja plantaardig en dierlijk materiaal, houtig materiaal, skeletten ruilen fosfor (met name), koper, zink, ijzer, stikstof en water nee protozoa --- bacteriën en schimmels koolstof en andere verbindingn worden gemineraliseerd plant nee nematoden --- planten, bacteriën, schimmels, andere leden voedselweb stikstof (NH4+) plant nee geleedpotigen --- versnipperen een groter oppervlakte aan voor bacteriën en schimmels bacteriën en schimmels ja wormen --- bacteriën, schimmels, protozoa, nematoden, versnipperen organisch materiaal een veel rijkere grond (hogere CEC) bacteriën en schimmels, plant ja buikpotigen --- schimmels, algen, korstmossen en organisch materiaal (versnipperen) een groter oppervlakte aan voor bacteriën en schimmels bacteriën en schimmels, plant ja 15
Deel van het web http://www.hgagro.nl/biologisch.php 16
Hulpmiddelen voor bodemvoedselweb Compost Bevat alle organismen in hoge concentratie Mulch Dode planten waarvan de voedingsstoffen hergebruikt kunnen worden. Compostthee Brengt microscopisch leven terug in de bodem 17