Je leest:

Over venen, veenlijken, veenmos en organische chemie

Over venen, veenlijken, veenmos en organische chemie

Auteur: | 14 augustus 2003

In venen liggen grote hoeveelheden koolstof opgeslagen in nauwelijks vergaan veenmos. Hiertussen kun je ook goed bewaard gebleven resten van mensen en dieren vinden. Dit komt door de uitstekende conserverende eigenschappen van veen. Het artikel gaat nader in op speciale, chemische kenmerken van veenmos die deze conserverende werking kunnen verklaren.

Alweer een bijdrage over hoogvenen zullen jullie denken, wat is daar nu speciaal aan? Het is er nat, koud, er zitten muggen en steekvliegen en je kunt er bovendien in wegzakken. Wie houdt zich daar nou mee bezig? Meer mensen in Nederland dan je denkt. Behalve in Leiden, vindt aan alle Universiteiten waar je Biologie kunt studeren onderzoek aan hoogveen (zie afbeelding 1) plaats.

Waarom onderzoek?

Een belangrijke reden voor dit vele onderzoek, dat ook in het veenartikel van Ashna Raghoebarsing wordt genoemd, is dat we nog maar weinig hoogveen in Nederland over hebben. Om venen toch te behouden in ons land moeten we weten hoe we de bescherming het beste kunnen aanpakken.

Afb. 1: Een hoogveen in midden-Ierland. De venen daar lijken nog het meest op de venen die we hier in Nederland hadden.

Hoogveen is een zeldzaam type natuur waar een groot aantal mossen, planten en dieren van afhankelijk zijn (zie afbeelding 2). Dit belang is zelfs vastgelegd in de Europese regelgeving, waar hoogveen binnen de habitatrichtlijn (zie ook de relevante internetlinks) een hoge prioritering heeft gekregen.

Een tweede reden om meer over het functioneren van venen te weten te komen is dat in veen grote hoeveelheden koolstof liggen opgeslagen die anders vrij zouden komen in de atmosfeer. Soms is dat koolstof dat wel 10.000 jaar geleden vlak na de laatste ijstijd door veenmossen is opgenomen. Wanneer dit wereldwijd zou vrijkomen, zou dit een verhoging van de koolstofconcentratie in de lucht van 60% betekenen.

Omdat pollenkorrels en zaden nauwelijks vergaan in de diepe veenlagen, fungeren die lagen als een soort van encyclopedie waarin je veranderingen in de omgeving door de tijd kunt aflezen. De Vrije Universiteit van Amsterdam maakt gretig gebruik van deze “encyclopedie” bij het reconstrueren van klimaatveranderingen (voor meer info zie de relevante internetlinks onderaan).

Afb. 2: Links lange zonnedauw, een zeldzame vleesetende plantensoort die thuishoort in het stikstofarme hoogveenmilieu. Rechts wrattig veenmos, een van de veenmossoorten die je in hoogvenen kunt aantreffen.

Veenmos

Veenmos is de sturende kracht achter het ontstaan van hoogveen. Het is verbazend dat een dergelijk primitief organisme, zonder wortels of hout- of bastvaten, zo’n grote invloed op zijn omgeving kan uitoefenen. De meeste veenmossoorten kunnen 15 tot 25 keer hun eigen drooggewicht (gewicht van plantenmateriaal wanneer al het vocht uit het weefsel is verdwenen) aan water opnemen en vasthouden. Hierdoor werkt goed ontwikkeld hoogveen als een soort spons die het waterniveau meters boven het grondwaterpeil in de omgeving uit kan ‘tillen’.

Veenmossen verzuren hun directe omgeving door in ruil voor andere kationen (bijvoorbeeld NH4+, Mg2+, Ca2+), waterstofionen uit te scheiden. Op deze manier ontstaat op plekken waar veenmossen groeien een (nog) natter, zuurstofarm en zuur milieu. Lange tijd dacht men dat dit extreme milieu voldoende verklaring was voor de lage afbraaksnelheid van plantenmateriaal, de vorming van de indrukwekkende lagen veen en de merkwaardige conserverende werking van venen (zie afbeelding 3).

Afb. 3: Veenmossen breken erg langzaam af, waardoor dikke lagen oud veenmos zich kunnen ophopen.

Conserverende werking

De meest bekende, en misschien lugubere, voorbeelden van de conserverende werking van venen zijn de zogenaamde veenlijken. Dit zijn lichamen van ritueel begraven doden, misdadigers of juist de slachtoffers van een misdaad die in het veen zijn bewaard gebleven. Deze doden zijn vaak duizenden jaren oud en bieden ons de mogelijkheid meer te weten te komen van het dagelijks leven in het verre verleden. Het verbazingwekkende is dat de kleinste details, zoals kleding of zelfs voedselresten in de maag nog herkenbaar zijn.

Afb. 4: Dieren kunnen als gevolg van een misstap langzaam in het veen wegzakken om jaren later pas weer gevonden te worden. Hier een voorbeeld van een zwanger elandvrouwtje dat door Canadese onderzoekers is gered. Bron: Line Rochefort, Québec Canada.

Niet alleen menselijke resten zijn in venen bewaard gebleven. Tijdens graafwerkzaamheden zijn in venen complete wegen opgebouwd uit talrijke boomstammen, karkassen van dieren (zie afbeelding 4), en voedselresten zoals broden, gedroogde vruchten en kaas gevonden.

Vrij recent zijn wetenschappers erover eens geworden dat de sterke conserverende werking van veenmosvenen niet alleen door een nat en zuur milieu verklaard kan worden. Er moest iets met het veenmos zelf zijn dat afbraak remt. Aanvankelijk werd nog geopperd dat veenmos een steriel milieu zou creëren door de groei van bacteriën en schimmels onmogelijk te maken.

Voor een deel is dit zeker waar. Veenmos heeft een antiseptische werking en werd vroeger gebruikt als waterzuiveraar in waterputten (zogenaamde putmos) en werd als ontstekingsremmer op wonden gelegd in de eerste wereldoorlog. Maar ondanks deze antiseptische werking van veenmos is het niet zo dat venen steriele omgevingen zijn waar helemaal geen bacteriën of schimmels voorkomen. Er víndt afbraak plaats in veen, al is de snelheid relatief laag, en bacteriën zijn er genoeg (zie ook het artikel van Raghoebarsing).

Om uit te zoeken hoe de conserverende werking van veenmos dan wel tot stand komt, hebben een aantal biochemici de chemische samenstelling van veenmos verder onder de loep genomen.

Chemie

Eigenlijk is veenmos chemisch afval. Het mos maakt veel complexe organische verbindingen die deel uitmaken van de celwanden of vrijkomen in het milieu. De stof die verantwoordelijk lijkt voor de conserverende of looiende werking van veenmos is sphagnan. Deze stof wordt gerekend tot de oxopolysacharides. Dit zijn verbindingen die bestaan uit een keten van suikermoleculen, waarvan een deel een carbonylgroep (–C=O) heeft. Deze dubbele bindingen tussen koolstof- en zuurstofmoleculen zijn erg reactief en vormen in zuur milieu gemakkelijk permanente verbindingen met de vrije aminogroepen (–NH2) van eiwitten, waarbij een kenmerkende bruinkleuring ontstaat.

Deze bruinkleuring wordt ook wel Maillard reactie genoemd en is een bijverschijnsel van een chemische reactie tussen suikers en eiwitten. In de voedingsindustrie wordt hier veel gebruikt van gemaakt. Denk aan karamelliseren, bruinkleuring van vlees en brood bij bakken en de bruine kleur van donker bier.

Veel enzymen die door micro-organismen worden uitgescheiden zoals lipases, proteases en glycanases, hebben vrije aminogroepen en kunnen door de irreversibele binding aan sphagnan hun werking verliezen. Op deze manier wordt de afbraak van organisch materiaal in venen sterk geremd.

Experiment

Om de conserverende werking van het sphagnan te demonstreren, voerden Børsheim en anderen enkele relatief eenvoudige experimenten uit waarbij hele vissen en reepjes vishuid in contact werden gebracht met een standaard ondergrond (cellulose), veenmos, het uit veenmos geïsoleerde sphagnan en gedeactiveerd sphagnan. Dit laatste werd gedaan door het sphagnan te behandelen met een hoge dosis ammonium. Het ammonium bindt aan de carboxylgroepen, waardoor deze niet langer met aminogroepen kunnen reageren.

Afb. 5: De conserverende werking van veenmos: het linker plaatje is van een (dode) zebravis die 14 dagen bij 20 oC op fijngemalen veenmos heeft gelegen. Rechts een vis die op cellulose papiertje heeft gelegen, daar is niets meer van over. Bron: Børsheim en anderen 2001.

In Afbeelding 5 is te zien wat er gebeurde. De vis die op het veenmos lag, kleurde bruingeel, zag goed uit en bleef naar vis ruiken. De vis die op het cellulosepapier lag rotte binnen 2 weken weg. Op het geïsoleerde sphagnan bleven vissen nog net ietsje beter bewaard dan vissen die op veenmos waren gelegd, terwijl vis op het gedeactiveerde sphagnan even snel verdween als op cellulose. Deze proef laat onomstotelijk de conserverende werking van sphagnan zien.

In Wageningen wordt op het moment, in samenwerking met de hierboven genoemde onderzoeksgroep, gewerkt aan een onderzoeksvoorstel dat verder zal ingaan op de werking van sphagnan in relatie tot veranderingen in klimaat en de stikstofbelasting uit de atmosfeer. Als de financiering voor dit onderzoek rond komt, kunnen jullie in de toekomst meer over dit onderwerp verwachten.

Bronnen

Børsheim KY, Christensen BE en Painter TJ. 2001. Preservation of fish by embedment in Sphagnum moss, peat or holocellulose: experimental proof of the oxopolysacharidic nature of the preservative substance and of its anitmicrobial and tanning action. Innovative food science & emerging technologies 2: 63-74.

Clymo RS en Hayward PM 1982. The ecology of Sphagnum. In: Smith AJE (ed) Bryophyte ecology. London: Chapman & Hall.

Painter TJ. 1998. Carbohydrate polymers in food preservation: an integrated view of the Maillard reaction with special reference to discoveries of preserved foods in Sphagnum-dominated peat bogs. Carbohydrate polymers 36: 335-347.

Voor vragen of opmerkingen n.a.v. dit artikel kunt u mailen met:

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 14 augustus 2003

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.