Je leest:

Microbiële diversiteit in hoogvenen

Microbiële diversiteit in hoogvenen

Auteur: | 8 mei 2002

In hoogvenen wordt methaangas (CH4) gevormd door methaan-producerende micro-organismen (methanogenen). Het methaan dat in de onderste zuurstofloze lagen van het veen geproduceerd wordt, komt deels in de lucht (atmosfeer) terecht en deels wordt het door methaan oxiderende bacteriën afgebroken waarbij koolstofdioxide (CO2) vrijkomt. Ongeveer 3% van het landoppervlakte van de wereld bestaat uit veengebieden. Deze gebieden zijn unieke ecosystemen omdat ze zowel een bron als opslagplaats zijn voor de broeikasgassen CH4 en CO2. Doordat deze gassen zo’n directe invloed hebben op ons klimaat, spelen veengebieden een belangrijke rol in het mondiale ecosysteem.

Aan het begin van de zeventiende eeuw was ruwweg vijf procent (180.000 ha.) van de oppervlakte van Nederland bedekt met hoogveen. Na een geleidelijke achteruitgang van dit areaal gedurende drie eeuwen, werden in de werkverschaffingsjaren voor de Tweede wereld oorlog de laatste grote restanten afgegraven.

Thans rest een areaal van niet meer dan 3600 ha., waarvan een aanzienlijke oppervlakte sterk door de mens is aangetast. Daarnaast vormen ook verdroging en eutrofiëring (overmaat aan voedingsstoffen) een belangrijke bedreiging voor de hoogvenen. Verdroging kan leiden tot een irreversibele indroging van het veen waardoor de levende veenlaag afsterft. Eutrofiëring kan leiden tot een verandering in de soortensamenstelling van het hoogveen en het verdwijnen van typische hoogveensoorten. In Nederland wordt nu geprobeerd de aangetaste hoogveengebieden weer te herstellen.

Veenvorming treedt op zodra dode of levende planten of plantenresten (biomassa) door een overmaat aan water van de lucht wordt afgesloten en daardoor niet of slechts ten dele wordt afgebroken. Er dient onderscheid gemaakt te worden tussen laagvenen en hoogvenen. Laagvenen worden gevoed door zowel het grondwater als het regenwater. Hoogvenen zijn sterk vernatte ecosystemen die uitsluitend gevoed worden door regenwater (ombotroof), een lage zuurgraad hebben en worden gedomineerd door veenmossen (Sphagnum-soorten) (zie afbeelding 1). Deze gebieden ontstaan doordat onder deze zure, voedselarme omstandigheden biomassa slechts gedeeltelijk kan worden afgebroken. De rest van de biomassa accumuleert (stapelt zich op) waardoor het geheel geleidelijk steeds hoger boven de grondwaterspiegel komt te liggen. Hoogvenen komen voor in noordelijke streken die een koel, vochtig tot nat klimaat bezitten, waarbij de neerslag groter is dan de verdamping (neerslagoverschot). In Europa komen hoogvenen voor in Nederland, Ierland, Engeland, Duitsland en Noorwegen.

Afbeelding 1: Veengebied, Mariapeel met veenmossen, Sphagnum cuspidatum

Natte hoogvenen bestaan uit twee lagen, de acrotelm (witveen) en de catotelm (zwart veen). De acrotelm ligt bovenaan en bestaat uit de levende veenmoslaag met daaronder de afgestorven maar nog niet gehumificeerde veenmosresten. Deze laag is meestal enkele decimeters dik. Onder de acrotelm bevindt zich de catotelm. Dit is een sterk gehumificeerde, slecht doorlatende veenlaag die permanent waterverzadigd is en vele meters dik kan zijn. In het acrotelm vindt de sterkste afbraak van biomassa plaats waarbij zowel CO2als CH4 vrijkomen. CO2 wordt ook nog gevormd door een reactie van de zuren in het veen en de mineralen die zich in het grondwater bevinden. De concentratie van CO2 in het veen ligt dus veel hoger dan die in de lucht. CH4 wordt gevormd door methaan producerende bacteriën (methanogenen), die een gedeelte van de CO2 met behulp van waterstof (H2) omzetten in CH4. Deze reactie vindt plaats zonder zuurstof (O2). De rest van het CO2 diffundeert door het veen en stimuleert daarbij de fotosynthese en daardoor de groei van de veenmossen. Uit onderzoek is gebleken dat van het totale geproduceerde CH4 in de acrotelm maar een gedeelte diffundeert naar de atmosfeer. De vraag is nu wat er met de rest van het methaan gebeurt in het hoogveen. De hypothese is dat methaan consumerende bacteriën (methanotrofen) hierbij een rol spelen. Deze bacteriën komen voor op de overgang van zuurstofloos naar zuurstofrijk gedeelte van de acrotelm en oxideren CH4 waarbij CO2 en water (H2O) vrijkomen. De hypothese lijkt bevestigd te worden doordat onderzoekers recentelijk methanotrofe bacteriën geïdentificeerd hebben die in veen voorkomen en nog niet eerder bekend waren. Methanotrofen komen in verschillende typen gebieden voor. De overeenkomst tussen deze gebieden is dat er een stabiele bron van CH4 aanwezig is, zoals in rijstvelden, moerassen en in veel bosbodems. De nieuwe ontdekte veen-methanotrofen verschillen van de al bekende methanotrofen omdat ze CH4 oxideren onder zure omstandigheden, zoals in hoogvenen het geval is.

De opbouw van venen wordt bepaald door de hoeveelheid atmosferisch CO2 dat wordt vastgelegd. In venen vindt recycling van anorganisch koolstof (CO2 en CH4 ) plaats en daardoor worden de koolstofverliezen uit het veen sterk verminderd. Volgens de hypothese zouden methanotrofen dus helpen de koolstofverliezen te beperken omdat ze er mogelijk voor zorgen (door de omzetting van CH4 in CO2 ) dat er meer koolstofdioxide beschikbaar komt voor de groei van Sphagnum mossen. Behalve dat de methanotrofen op de geschetste manier de groei van Sphagnum mossen zouden bevorderen, zouden ze ook zorg dragen voor het feit dat er minder CH4 vrijkomt in de atmosfeer. Dit leidt dan tot verlaging van het broeikasgas CH4 in de atmosfeer en kan dus een positief effect hebben op ons klimaat.

Bronnen

Brock, T.D., Madigan, M.T., Martinko, J.M. and Parker, J. Biology of microorganisms, ninth edition, by Prentice-Hall, Inc. Dedysh, S.N., Liesack, W., Khmelenina, V.N., Suzina, N.E., Trotsenko, Y.A., Semrau, J.D., Bares, A. M., Panikov, N.S. and Tiedje, J.M. 2000. Methylocella palustris gen. Nov., sp. nov., a new methane-oxidizing acidophilic bacterium from peat bogs, representing a novel subtype of serine-pathway methanotrophs. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 50:955-969 Dedysh, S.N., Panikov, N.S. and Tiedje, J.M. 1998. Acidophilic Methanotrophic Communities from Sphagnum Peat Bogs. Applied and Environmental Microbiology 64:922-929 Hanson, R.S. and Hanson T.E. 1996. Methanotrophic Bacteria. Microbiological Reviews 60(2):439-471 Studentenverslag, Mark van Mullekom. 2001. Koolstofacquisitie van Sphagnum cuspidatum. Afdeling Aquatische Ecologie, Katholieke Universiteit Nijmegen.

Dit artikel is een publicatie van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).
© Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI), sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 08 mei 2002

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.