Interview – De bodem: de levende schat onder onze voeten

Wat is de bodem?

De bodem is een complex, dynamisch, levend geheel, dat kan worden gezien als de levende huid van de aarde. Hij bestaat uit minerale en organische componenten, evenals lucht en water. Heel algemeen gesteld, bestaan minerale componenten uit deeltjes zoals zand, slib en klei die zijn samengesteld uit verschillende chemische componenten. Organische componenten zijn afkomstig van levende organismen, zoals planten, bacteriën, schimmels, dieren en resten daarvan.

Bodems zijn belangrijke reservoirs van biodiversiteit. Ongeveer een kwart tot een derde van alle organismen leeft in de bodem. De biodiversiteit van een bodem kan uiteenlopende organismen bevatten, variërend van microscopisch kleine bacteriën en aaltjes, tot springstaarten, mijten, miljoenpoten, regenwormen, mollen en muizen. Elk van deze groepen is rijk aan soorten. Zo zijn er alleen al in Duitsland 50 verschillende bekende soorten regenwormen. De diversiteit van het bodemleven is vaak zelfs aanzienlijk groter dan die van het bovengrondse leven op dezelfde plaats. Een veelgenoemd cijfer is dat één kubieke meter bosgrond tot wel 2 000 soorten ongewervelden kan bevatten.

Wat gebeurt er in een bodemecosysteem?

Bodemecosystemen kunnen aanzienlijk van elkaar verschillen, vooral op micromilieuniveau. Eén blok grond bevat zeer uiteenlopende leefmilieus – het bodemoppervlak, de ondergrondse bulkbodem en open ruimte (poriën) – elk met hun eigen organismen. De meeste in de bodem levende organismen leven in de bodemporiën en zijn daar sterk afhankelijk van. Deze poriën zijn gevuld met lucht of water en in elk van beide leven verschillende groepen organismen.

Er zijn ook nog andere manieren om naar bodemhabitats te kijken. Zo bevat de bodem microscopische grenslagen tussen bodemdeeltjes en biologische hotspots, zoals in de rhizosfeer rond plantenwortels of in de drilosfeer nabij gangen van wormen. Ook de ruimtelijke schaal is heel belangrijk.

Al deze soorten in al deze microhabitats leven samen en beïnvloeden elkaar onderling in wat we het bodembioom noemen. Bijvoorbeeld doordat ze elkaar eten, of doordat de uitwerpselen van de ene soort voedingsstoffen leveren voor andere. Deze interactie in het bodembioom is essentieel voor de bodemfuncties, die op hun beurt weer ecosysteemdiensten leveren.

Wat voor soort diensten levert de bodem?

De bodemstructuur en organisch materiaal in de bodem zijn twee van de bekendste voorbeelden van elementen die belangrijk zijn voor ecosysteemdiensten. Onder bodemstructuur[i] verstaan we de manier waarop de bodemdeeltjes in de bodemmatrix met elkaar samenhangen. De bodem is een combinatie van grote en kleine aggregaten van bodemdeeltjes, met lucht of water gevulde poriën, etc. In de bodem levende soorten kunnen de bodemstructuur rechtstreeks beïnvloeden. Aardwormen brengen bijvoorbeeld veranderingen aan in de bodemstructuur doordat ze bij het graven van hun gangen materiaal verplaatsen. Die veranderingen zijn bijvoorbeeld de vorming van nieuwe poriën of het sluiten van andere, het dichter maken van delen van de bodem of het beschikbaar maken van nieuwe voedselbronnen voor bodemorganismen. Aardwormen worden beschouwd als ecosysteembouwers, aangezien ze de bodem flink kunnen omwoelen.

De structuur van de bodem speelt ook een belangrijke rol in de waterkringloop. Hij bepaalt mede hoeveel water de bodem kan opnemen en vasthouden, hoe hij het water zuivert en hoe dit water planten kan voeden enzovoort. Als de bodem niet in staat zou zijn om water op te nemen of te zuiveren, zou dit grote gevolgen hebben voor de landbouw, bij overstromingen en voor onze gezondheid.

Ook voor de voedingsstoffenkringloop is de bodemstructuur van belang. Daarbij draait het om de vraag hoeveel organisch bodemmateriaal – d.w.z. koolstof, stikstof en fosfor – de bodem kan opnemen en opslaan. Alle koolstof die in de bodem wordt opgenomen, is organisch en staat aan de basis van het bodemvoedselweb. Organische verbindingen, zoals bladeren en worteltoppen, moeten door in de bodem levende organismen worden afgebroken tot eenvoudiger verbindingen voordat ze door planten kunnen worden gebruikt. In een behoorlijk complex proces breken verschillende organismen dode bladeren en takken in opeenvolgende stappen steeds verder af tot er anorganische verbindingen overblijven die door planten kunnen worden opgenomen/gebruikt. Zo'n 90% van het gevallen blad in een bos wordt verwerkt door duizendpoten, aardwormen en houtluizen. Zonder deze organismen zouden we omkomen in afgevallen bladeren.

Er zijn bodembacteriën die atmosferische stikstof omzetten in minerale stikstof, dat onmisbaar is voor plantengroei. Schimmels brengen voedingsstoffen via de bodem van de ene naar de andere locatie. Al deze microbiële processen worden gereguleerd door grotere grazers die zich met deze microben voeden. We moeten deze rijke, complexe interacties zien als de kern van een goed functionerend systeem, dat ons de bovengenoemde ecosysteemdiensten levert.

Gezonde bodems bieden ons een enorm scala aan voordelen. De voedingsstoffenkringloop is bijvoorbeeld essentieel voor de productie van voedsel en vezels. Ook is er een duidelijk verband tussen de conditie van de bodem en de waterkringloop. Wanneer de bodemstructuur wordt veranderd of verwoest, is de bodem minder goed in staat om water te zuiveren, op te nemen en vast te houden. Verdichting of afdekking van de bodem kan bijvoorbeeld leiden tot meer overstromingen.

In laboratoria worden microbiële enzymen uit de bodem geïsoleerd om te onderzoeken hoe ze voor industriële toepassingen kunnen worden gebruikt. Deze enzymen kunnen bijvoorbeeld chemische stoffen vervangen in de papierindustrie. Op dezelfde manier worden in de farmaceutische industrie bodembacteriën gebruikt voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, zoals penicilline[ii] en streptomycine[iii].

Weten we genoeg over bodembiodiversiteit?

Bodembiologie is nog een vrij jong onderzoeksgebied. Bovendien is de bodem een verborgen omgeving die moeilijk te onderzoeken is. Toch weten we al meer dan we vaak denken. In Europa hebben we een goede algemene kennis van de groepen organismen in de bodem en wat de meest voorkomende bodemsoorten zijn. We hebben een redelijke kennis van wat de biodiversiteit stimuleert en een basiskennis van hoe het bodemgebruik door de mens de bodembiodiversiteit kan aantasten. Over de bodem zijn veel informatiebronnen beschikbaar, zoals de Europese Atlas voor Bodembiodiversiteit[iv] van het Gemeenschappelijk Centrum voor onderzoek en de Franse Atlas van bodembacteriën[v].

Maar om veranderingen over langere tijd te kunnen volgen, zijn tijdreeksen van bodembiodiversiteit nodig. De tijdreeksen die we hebben, hebben vaak betrekking op beschermde natuurgebieden. Daar zien we dat de bodembiodiversiteit meestal wordt beschermd en in stand blijft. Daar komt bij dat bij de huidige bodemmonitoring vaak alleen wordt gekeken naar chemische verbindingen. Maar naast verontreinigende stoffen moeten we ook andere parameters volgen. Verder is het belangrijk dat we begrijpen welke invloed klimaatverandering en verschillende landbouwmethoden hebben op de bodembiodiversiteit en de verschillende bodemfuncties. Er is in Europa al veel onderzoek gedaan, maar de verzamelde kennis is niet zodanig gebundeld dat we voor heel Europa referentiescenario's kunnen bepalen.

De bodem in het algemeen en de bodembiodiversiteit in het bijzonder zijn heel locatiespecifiek. Om effectieve maatregelen te kunnen nemen, is vaak meer gedetailleerde en locatiespecifieke informatie nodig. Niet alleen over biodiversiteit en verspreiding van soorten en hun interactie op een bepaalde locatie, maar ook over de impact van de activiteiten van de mens en klimaatverandering op de betreffende locatie.

Wat zijn op dit moment de grootste bedreigingen voor de bodembiodiversiteit?

Er zijn veel bedreigingen. Eén ervan is de bodemverontreiniging veroorzaakt door ons bodemgebruik. Pesticiden, herbiciden en andere chemische stoffen die in de intensieve landbouw worden gebruikt, zijn schadelijk voor de verspreiding van soorten en de bodembiodiversiteit. Andere bedreigingen zijn fysieke veranderingen als verdichting en afdekking van de bodem — het bedekken van de bodem met kunstmatige oppervlakken als beton of asfalt. Door verdichting neemt de poriënruimte af, met negatieve gevolgen voor de soorten die in die poriën leven. Afdekking van de bodem belemmert de opname van koolstof en water in de bodem en beperkt de verspreiding van soorten.

Omdat het zich op zo'n kleine schaal afspeelt en het proces relatief langzaam verloopt, is er vaak geen aandacht voor de verspreiding van bodemsoorten. Maar over langere tijdsperiodes vindt er een zeer actieve verspreiding over het landschap plaats, waardoor een zeer grote bodembiodiversiteit mogelijk is. Als we bovengronds de biodiversiteit op landschapsniveau verkleinen door monocultuur en homogenisering van het landschap, lopen we ook het risico biodiversiteit in de bodem te verliezen.

De gevolgen van klimaatverandering, zoals significante veranderingen in neerslag (droogte of overstromingen), kunnen ook van invloed zijn op de bodembiodiversiteit. 2018 was zo warm en droog dat we op sommige van onze veldlocaties het aantal ongewervelden in de bodem met 90-95% zagen afnemen. Als we de soortendiversiteit consequent blijven verkleinen, kan dit van invloed zijn op al deze bodemactiviteiten.

Wat wordt er gedaan om de Europese bodem te beschermen?

Op mondiaal en Europees niveau zijn er inspanningen en initiatieven voor bescherming van de bodem, zoals het Global Soil Partnership[vi]. Ook heeft de EU op dit vlak beleid en richtlijnen (minstens 18 meen ik), waaronder het gemeenschappelijk landbouwbeleid. Hiermee wordt een breed scala aan gebieden aangepakt, van een vermindering van de uitstoot van verontreinigende stoffen en duurzaam bodemgebruik, tot voorlichting. Een betere uitvoering van dit beleid en deze richtlijnen zou zeker ook een stap in de goede richting zijn voor de bodembiodiversiteit. In de praktijk zijn er veel concrete maatregelen mogelijk, zoals minder meststoffen en bestrijdingsmiddelen gebruiken en precisielandbouw toepassen op landbouwgrond.

Bijna de helft van de doelstellingen voor duurzame ontwikkeling (Sustainable Development Goals - SDG's) houdt verband met de bodem – van schoon water en klimaatactie tot alle honger de wereld uit. Zonder een gezonde bodem kunnen deze SDG's onmogelijk worden gehaald.

David Russell

Afdeling Bodemzoölogie, Sectie Mesofauna

Natuurhistorisch museum Senckenberg, Görlitz, Duitsland