3 Planten 1 - Natuurpunt
advertisement
3 Planten 1 Leerdoelen De natuurgids… • • • • kan de indeling van het plantenrijk in wieren, mossen en vaatplanten in hoofdlijnen beschrijven; kan de belangrijkste kenmerken van de wieren, mossen en vaatplanten beschrijven; kan de fotosynthese op een eenvoudige manier beschrijven; kan de belangrijkste ‘relaties’ tussen planten en mensen beschrijven en concrete toepassingen daarvan aantonen tijdens een excursie. Inhoud 1 Indeling van het plantenrijk 1.1 Wieren 1.2 Mossen (Bryofyten) 1.3 Vaatplanten 1.3.1 Varenplanten (Pteridofyten) 1.3.2 Zaadplanten 1.3.2.1 Naaktzadigen (Gymnospermen) 1.3.2.2 Bedektzadigen (Angiospermen of bloemplanten) 2 Fotosynthese 2.1 Een klein fabriekje… 2.2 …Of toch meer dan dat? 2.3 Alles draait om licht 2.4 Zijn alle planten groen? 3 De relatie tussen planten en mensen 3.1 Zuurstofgasproductie – vastlegging van koolstof 3.2 Voeding 3.3 Grondstoffen 3.4 Energie 3.5 Veredeling 3.6 Areaalverbreiding © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 1 Het plantenrijk is een zeer divers rijk, zowel wat aantallen, verschijningsvormen en leefwijzen betreft. Niet verwonderlijk dus dat wij mensen, door alles in te delen en te groeperen, hierin een duidelijk overzicht proberen te krijgen. In dit hoofdstuk gaan we dieper in op de indeling van het plantenrijk. Verder gaan we een van de belangrijkste verschillen tussen planten en dieren van dichterbij bekijken, nl. het vermogen van planten om aan fotosynthese te doen. Tenslotte behandelen we de vele vormen van relaties die tussen mens en planten bestaan. 1 Indeling van het plantenrijk De indeling van het plantenrijk berustte vroeger vooral op de uitwendige kenmerken van de planten. Ook al hadden kruidkundigen in de 16de eeuw nog geen notie van evolutie, toch plaatsten ze toen al soorten met opvallende gemeenschappelijke kenmerken bij elkaar, bijvoorbeeld de composieten en de schermbloemigen. Met het formuleren van de evolutietheorie kreeg de indeling van het plantenrijk een tijdsdimensie. Soorten met gelijkaardige kenmerken zijn daadwerkelijk verwant, aangezien ze van eenzelfde ‘oersoort’ afstammen. Recente wetenschappelijke inzichten onder andere m.b.t. genetisch onderzoek nopen tot het wijzigen van bestaande indelingen. Zo blijken uitwendige gelijkenissen soms niet te beantwoorden aan meer fundamentele kenmerken die vaak enkel binnen celniveau kunnen worden vastgesteld. Oude plantenboeken vertonen daarom afwijkende indelingen van de huidige, wat niet betekent dat de natuur zelf in die zin veranderd is. Ook de huidige indeling zal zonder twijfel in de toekomst nog meerdere keren wijzigen. De indeling van de natuur blijft mensenwerk! De indeling van de planten berust grotendeels op hun manier van voortplanten. De eerste die het belang van dit kenmerk om het plantenrijk in te delen inzag, was de Zweed Carl von Linné (Linnaeus), die ook de moderne naamgeving van planten en dieren ontwikkelde. Hij baseerde zich op het aantal meeldraden in de bloemen. Deze benadering is niet houdbaar gebleken omdat ook andere kenmerken doorslaggevend kunnen zijn. De huidige hoofdindeling is gebaseerd op de bouw van de plant en de manier van voortplanten. We delen het plantenrijk op in drie grote groepen: wieren, mossen en vaatplanten. Merk wel op dat ‘wieren’ in de wetenschap niet als taxonomische groep worden beschouwd. Het is een beschrijvende term die we voor het gemak blijven gebruiken. Vaatplanten worden op basis van hun voortplanting ingedeeld in varenplanten en zaadplanten. Zaadplanten worden verder ingedeeld op basis van hun zaden. Deze zaden kunnen ‘naakt’ zijn (naaktzadigen) of opgesloten zitten in een vrucht (bedektzadigen of bloemplanten). Bij de bedektzadigen wordt dan weer een onderscheid gemaakt tussen éénen tweezaadlobbigen. Met de laatste nieuwe onderzoeken begint men te vermoeden dat deze indeling niet strikt geldt voor alle planten (zie verder). In het hoofdstuk ‘Indeling’ hebben we het gehad over de indeling van de natuur in verschillende rijken. Elk rijk wordt nog verder onderverdeeld in afdelingen, klassen, orden, families, genera (enkelvoud genus; syn. geslacht), soorten, variëteiten en cultivars. Tussen twee classificatieniveaus kunnen ook nog super- en onderniveaus bestaan. Ook over deze indelingen wordt onder taxonomen nog gediscussieerd. Voor natuurgidsen is deze uitgewerkte indeling van geen praktisch belang. Het gebruik van een flora (determineerboek) berust op het stapsgewijs herkennen van de familie, het genus en de soort. (Zie het hoofdstuk ‘Planten determineren’.) Het belangrijkste kenmerk om planten tot dezelfde soort in te delen is dat individuen van dezelfde soort vruchtbare nakomelingen kunnen krijgen; individuen van verschillende soorten kunnen dit doorgaans niet. Meer informatie hierover vind je in het hoofdstuk ‘Evolutie’. 1.1 Wieren Wat we gemakshalve ‘wieren’ noemen, vormt wetenschappelijk gezien geen aparte taxonomische groep. Sommige wieren kunnen meters lang worden. Ze worden tot de primitieve groepen van het plantenrijk gerekend. Andere zijn eencellig en microscopisch klein: protisten die bladgroen bezitten. De cyanobacteriën –vroeger ook wel blauwwieren genoemd– behoren tot de groep van de (oer)bacteriën. Wieren of algen komen zowel in zoet als zout water voor. Iedereen kent de groene bedekking van aquariumruiten, de groene slierten die je uit sloten kunt opvissen en de wieren die vastzitten op golfbrekers of die aanspoelen op het strand. Een aantal soorten komt op het land voor. Denk aan de groene kleur van de wieren op boomstammen en daken na lange regenperiodes. Eén zo’n ‘plantje’ is voor ons onzichtbaar, maar met ontelbare individuen samen kunnen we ze waarnemen als een groene laag. Wieren komen vaak voor in symbiose met schimmels: wieren en schimmels vormen dan samen korstmossen of lichenen, organismen met een zeer grote ecologische betekenis (zie hoofdstuk ‘Indeling’). 2 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 Verschillende vormen van wieren. Links een microscopisch klein kiezelwier. In het midden zeesla en rechts blaaswier (Maggy Jacqmin) Naar hun kleur worden de (zee)wieren ingedeeld in groenwieren, bruinwieren en roodwieren. Ze bezitten allemaal chlorofyl, een synoniem voor bladgroen. Bij bruin- en roodwieren wordt het bladgroen echter overdekt door andere kleurstoffen. Zeewieren komen voor op rotsen en andere vaste substraten (strandhoofden). Ze groeien in zones vanaf de hoogwaterlijn tot ongeveer 200 m onder het wateroppervlak. In de buurt van de hoogwaterlijn vinden we groenwieren. Daaronder bevindt zich de zone van de bruinwieren. De roodwieren komen hoofdzakelijk onder de laagwaterlijn voor. Vele soorten van deze groep hebben een bladachtige structuur of thallus, een plantaardig organisme zonder wortels, stengels of bladeren. Bovendien zijn in de thallus dikwijls luchtblazen aanwezig. Door deze bouw wordt het drijfvermogen van de planten bevorderd (lees ook hoofdstuk ‘Zee en kust’). Wieren vervullen een zeer belangrijke rol in de natuur. Ze zijn het voedsel voor allerlei larven in sloten en zeeën. Ze vormen aldus een belangrijke schakel in de voedselkringloop. In het zoete water helpen de wieren de verontreiniging tegengaan. Ze vormen zoals alle groene planten zelf hun voedsel. Daarbij geven ze in zeer kleine hoeveelheden zuurstof af, zodat deze gemakkelijk in het water wordt opgelost. Met zuurstof kunnen afvalstoffen door de aërobe bacteriën worden opgeruimd. (Aëroob betekent zuurstofverbruikend.) Bovendien zorgen bepaalde zeewieren voor een zéér belangrijk deel van de zuurstofgasproductie op onze aarde! De kiezelwieren of diatomeeën zijn heel belangrijke voedselproducenten in zee en in zoet water. Deze planktonische eencellige organismen hebben hun naam te danken aan de doos van kiezel (silicium) die de cel omgeeft. Dozen van dode kiezelwieren worden niet afgebroken. Aangezien bepaalde soorten kiezelwieren slechts onder zeer bepaalde milieuomstandigheden kunnen gedijen, leveren ze ook lang nadien nog informatie op over de historische waterkwaliteit. Op sommige plaatsen hebben afgestorven kiezelwieren metersdikke aardlagen gevormd. Deze ‘diatomeeënaarde’ wordt gebruikt in filters voor waterzuivering, voor warmteisolatie, voor demping van het geluid en als opslorpend middel bij de productie van dynamiet. De aanwezigheid van bepaalde soorten fossiele kiezelwieren is tevens een indicator voor het voorkomen van aardolie. De bezonken skeletjes van eencellige kalkalgen (coccolieten) hebben dan weer voor het ontstaan van dikke pakketten zacht krijtgesteente gezorgd. De kliffen van Dover zijn hier een voorbeeld van. Vroeger gebruikte men dit krijtgesteente als schoolkrijt, tegenwoordig bestaat dat uit gips. 1.2 Mossen (Bryofyten) Anders dan de wieren, beschikken de meeste mossen over een stengeltje en blaadjes. Nochtans missen ze een belangrijk kenmerk van de meer geëvolueerde planten: mossen hebben geen vaatstelsel voor het transport van water, mineralen en suikers. Ze nemen water en mineralen rechtstreeks via de blaadjes op. Mossen hebben geen echte wortels, de stengels zijn alleen door tere cellulaire aanhangsels (rizoïden, ook wel hechtwortels genoemd) in het substraat verankerd. De overige hogere planten bezitten wel vaatstelsels; ze worden vaatplanten genoemd. Mossen worden onderverdeeld in bladmossen, hauwmossen en levermossen. Het grote verschil tussen bebladerde levermossen en bladmossen is dat de eerste geen bladnerf hebben. Naar bouw en groeiwijze worden de bladmossen onderverdeeld in topkapselmossen, slaapmossen en veenmossen. • De topkapselmossen zijn de ‘typische’ mosplantjes, met een sporenkapsel dat ontspringt aan de top van de stengel. Bekend zijn de haarmossoorten. • Slaapmossen zijn sterk vertakt en liggen plat op het substraat. De sporenkapsels bevinden zich op een steeltje in de oksels van de bladeren. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 3 Gezaagde zeeëik, aangespoeld op het strand (Paul Stryckers) • Veenmossen vormen dichte kussens, die na verloop van zeer vele jaren metersdik kunnen worden. Door hun sterk waterophoudend vermogen, werken ze als gigantische ‘sponzen’ in het landschap (hoogveen). Na afgraven en drogen wordt het veen brandstof: turf. Levermossen worden onderverdeeld in bebladerde en thaleuze levermossen. • De bebladerde levermossen hebben een stengeltje waaraan drie rijen blaadjes zitten. • De thalleuze levermossen vormen groene lapjes of stroken; ze hebben wat weg van donkergroene korstmossen. In feite vormen ze een uitzondering op wat hiervoor als algemeen kenmerk van mossen werd aangegeven, nl. het bezit van een stengel en bladeren. Een veel voorkomend thalleus levermos is parapluutjesmos. Het groeit zelfs op plaatsen waar herbiciden worden gebruikt. De hauwmossen werden vroeger tot de levermossen gerekend. Er komt slechts een honderdtal soorten op aarde voor. De verspreiding van mossen gebeurt met behulp van sporen. Sporen verschillen van zaden. Ze zijn slechts eencellig en bevatten geen embryo van de plant. (Zaden zijn meercellig en bevatten wel een embryo.) De sporen worden bij mossen gevormd in een zgn. sporofyt. Die wordt bij vele soorten op het einde van de winter zichtbaar als een bruin draadje dat eindigt in een sporenkapsel. De vorming van de sporofyt is het resultaat van geslachtelijke voortplanting. Op de mosplantjes verschijnen mannelijke en vrouwelijke voortplantingsorganen. De zaadcellen zwemmen naar de eicel via water dat op de moskussens blijft liggen, bijvoorbeeld na een regenbui. Na versmelting van de zaadcel met de eicel ontstaat vanuit het vrouwelijk voortplantingsorgaan een sporofyt. Het determineren van mossen is een klus voor specialisten, waar meestal een microscoop aan te pas komt. Dit belet niet dat op de vormenrijkdom en het ecologisch belang van mossen gewezen kan worden. Voor de vormenrijkdom volstaat een gewone loep. De vorm van de tere blaadjes en van de kapsels is erg verschillend, naargelang de soort. Ecologisch zijn mossen vooral afhankelijk van de luchtvochtigheid en van de zuurgraad van het substraat. Mossen groeien op de bodem, op levend of dood hout en op stenen en rotsen. Enkele soorten leven in het water. Sommige mossen zijn echte pioniers van kale bodems. Mossen houden op kale plekken grond en water bij zich, dit geeft later andere planten de kans om op deze plekken te ontkiemen. Ook graslanden hebben een moslaag. Wie thuis een gazon heeft, weet daar alles van. Andere soorten, vooral slaapmossen, groeien dan weer enkel in oude bossen. 4 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 Mos met sporofyten in het vroege voorjaar (Paul Stryckers) Hun bijzondere leefwijze maakt mossen sterk afhankelijk van hun milieu, en dus ook gevoelig voor milieuverandering. Mossen leveren daarom belangrijke ecologische informatie en worden ook gebruikt als bioindicatoren. Wijzigingen in het klimaat worden snel en duidelijk zichtbaar door een evolutie in mossoorten. Er komen nu bij ons al merkelijk meer warmteminnende mossoorten voor dan 20 jaar geleden. Een voorbeeld hiervan is het snel oprukkende kantmos. De meer koudeminnende mossen daarentegen gaan er sterk op achteruit (vb. heidefranjemos). De lijst van de Belgische mossen telt 2 hauwmossen, 177 levermossen en 550 bladmossen. Daarvan is de helft zeldzaam, bedreigd of uitgestorven. Veenmossen zijn wettelijk beschermd tegen commercieel oogsten. 1.3 Vaatplanten Vaatplanten hebben, zoals de naam al doet vermoeden, een vaatstelsel. Dit vaatstelsel loopt doorheen de hele plant en is verantwoordelijk voor het transport van water en opgeloste stoffen. Het vaatstelsel bestaat uit twee grote delen: houtvaten (xyleem) en bastvaten (floëem). De houtvaten transporteren het water en de opgenomen mineralen vanuit de wortels (omhoog) naar de bladeren. De bastvaten zorgen voor het (neerwaarts) transport van voedingsstoffen vanuit de fotosynthetiserende bladeren naar de wortels. Oudere houtvaten verharden en geven de plant steun; bij houtige planten zijn ze verantwoordelijk voor de houtvorming. Merk op dat vaatplanten water en mineralen opnemen via hun wortels en niet via hun bladeren zoals de mossen. Ze worden ingedeeld in twee grote groepen op basis van hun voortplantingswijze: varenplanten (sporen) en zaadplanten (zaden). 1.3.1 Varenplanten (Pteridofyten) Varenplanten zijn voor het merendeel niet al te grote planten, met uitzondering van de boomvarens uit de vochtige tropen, het varenparadijs bij uitstek. Tegenwoordig is het aantal soorten varenplanten veel kleiner dan het aantal soorten bloemplanten, maar dat is slechts een ‘recente’ evolutie. Tijdens de tweede helft van het Paleozoïcum (380 tot 250 miljoen jaar geleden), en vooral tijdens het Carboon, was de aarde begroeid met weelderige wouden van Pteridofyten en talrijke Prespermatofyten (voorouders van de zaadplanten), waaruit zich later de steenkool gevormd heeft. De varenplanten worden hoofdzakelijk vertegenwoordigd door: • de varens, die vaak zeer goed ontwikkelde bladeren hebben • planten met zeer kleine blaadjes zoals de wolfsklauwen en de soorten van het geslacht Selaginella (Engels mos) • de paardenstaarten, planten met een stengel waaromheen kransen van schubben staan die bladeren vertegenwoordigen. Wolfsklauwen zijn erg zeldzaam geworden. De kans dat je er een vindt tijdens een wandeling is nagenoeg onbestaande. Moeraswolfsklauw groeit nog hier en daar op geplagde stukken natte hei en langs vennen. Ook sommige paardenstaartsoorten zijn zeldzaam. Andere zijn nog vrij algemeen, zoals heermoes, dat ervaren wordt als een lastig tuinonkruid. In de Vlaamse Ardennen, het zuiden van Vlaams-Brabant en Limburg groeit in bronsituaties reuzenpaardenstaart. Met een stengel die tot meer dan anderhalve meter kan uitgroeien, is het de grootste inheemse soort. Maar in de oertijd kwamen er echte boomvormende paardenstaarten voor. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 5 Links: moeraswolfsklauw op geplagde heidebodem; rechts: reuzenpaardenstaart (Paul Stryckers) De meeste varens leven op schaduwrijke plaatsen zoals in bossen. De voorkiemen vinden er op de bodem het nodige vocht voor de bevruchting (zie verder). Boven- dien kunnen varens zuinig omgaan met de beperkte energie aangezien ze geen zaden moeten vormen. Dit levert hen in het schaduwrijke bosmilieu nog een voordeel op tegenover de zaadplanten. Sommige soorten varens leven op de vochtige noord- of noordwestzijde van muren en in waterputten of keldergaten. De meeste varens hebben typische veervormige bladeren. Bij een aantal soorten groeien ze in een rozet op een korte stengel, de wortelstok. Voorbeelden zijn mannetjes- en wijfjesvaren. Andere bedekken met lange ondergrondse uitlopers hele bosbodems. Adelaarsvaren behoort tot deze groep. Alle varens hebben één typisch kenmerk: de bladeren lopen uit in de vorm van een zich langzaam ontrollend ‘vraagteken’. Ook bij de varenplanten vindt de verspreiding met behulp van sporen plaats. De sporen ontwikkelen zich bij de meeste soorten varens op de onderkant van de bladeren; bij wolfsklauwen en paardenstaarten in gesteelde knotsvormige organen. Bij kieming van de sporen ontstaat een plant die volstrekt afwijkt van de moederplant. Het gaat om een minuscuul en fragiel organisme –meestal nog geen centimeter groot– zonder vegetatieve organen, de voorkiem (prothallium). Dit is een groen hartvormig schubje van ongeveer een halve centimeter doorsnede. Aan de onderkant ervan vormen zich microscopisch kleine, bolvormige orgaantjes, de voortplantingsorganen. De zaadcellen zwemmen in een waterfilm, die ontstaat tussen de voorkiem en de bodem, naar de eicellen. Vaak groeien heel wat voorkiemen in elkaars onmiddellijke nabijheid. Zoek er eens naar in het voorjaar, op vochtige liggende dode stammen in het bos. Dit groepsgewijs optreden bevordert kruisbevruchting: bevruchting van een eicel door een zaadcel van een andere voorkiem. De bevruchte eicel ontwikkelt zich tot een embryo, waaruit zich op zijn beurt een volwassen plant ontwikkelt die sporendoosjes vormt. Dit is de sporofyt of sporendragende plant. Ontrollende bladeren van mannetjesvaren (Paul Stryckers) 6 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 1.3.2 Zaadplanten Zaadplanten vermenigvuldigen zich door middel van zaden, vandaar hun huidige naam spermatofyten (letterlijk: zaadplanten). Zaden zijn door hun grote stevigheid en verspreidingsmogelijkheden een van de opmerkelijkste blijken van ‘vernuft’ van planten. Ondanks hun grote verscheidenheid hebben bijna alle zaden volgende eigenschappen gemeen: • ze bevatten een embryo (kiem), dit is een miniatuurplant die in een slapende toestand verkeert en die bij de kieming ontwaakt; • ze bevatten voedingsstoffen (reservevoedsel in de vorm van eiwitten, suikers en vetten) die beschikbaar worden tijdens de kieming en de eerste levensfase van de jonge plant. Hierop bestaan enkele uitzonderingen, vooral bij de orchideeën; • kiem en reservevoedsel verliezen tijdens de rijping van het zaad een grote hoeveelheid water. Die dehydratie verklaart de kiemrust; wateropname is dus een noodzakelijke –maar niet altijd de enige– voorwaarde voor het ontwaken; • ten slotte worden de zaden vaak omgeven en beschermd door harde vliezen, de integumenten. Elk zaad ontstaat uit een zaadbeginsel. Daarin zit een eicel die versmelt met een zaadcel die via de pollenkorrel bij de eicel terecht komt: dat is de bevruchting. Dankzij hun zaden konden de zaadplanten klimaatveranderingen (perioden van droogte en koude) overleven. Zo namen ze de heerschappij van de varenplanten over. Zaadplanten zijn onontbeerlijk voor het overleven van mensen en andere landdieren. Naast landplanten zijn er talrijke waterplanten, zoetwaterplanten, maar ook planten die in zee leven. In kustwateren vormen zeegrassen uitgestrekte mariene weiden die van grote betekenis zijn voor de fauna. Hoewel er een grote verscheidenheid is aan zaadplanten, bestaan ze praktisch allemaal uit dezelfde organen, die elk hun eigen vorm en structuur hebben (zie tekening in het hoofdstuk ‘Planten determineren’). Het aantal organen is klein (een groot verschil met dieren) en we herkennen meestal: • de wortels, meestal ondergronds, zelden groen; ze zorgen voor verankering in de bodem en de opname van in water opgeloste mineralen. Ze hebben een min of meer cilindrische vorm, al dan niet vertakt. • de stengel, ook cilindrisch, vaak vertakt; verbindt de wortels met de overige organen. Hij is voorzien van knopen, van waaruit na kortere of langere tijd nieuwe stengeldelen of zijstengels ontstaan en bevat bladgroen zolang hij kruidachtig is. • de bladeren, vaak vlakke organen, symmetrisch opgebouwd, bevatten meestal bladgroen, zijn aan de stengel bevestigd ter hoogte van een knoop. Een gewoon blad bevat geen ander orgaan; we zien nerven, vertakt of min of meer parallel lopend, waarin het plantensap, de voedende vloeistof, getransporteerd wordt. Samen vormen de genoemde organen het vegetatieve apparaat van de plant. Andere organen vormen het voortplantingsapparaat van de plant: kegels (naaktzadigen) of bloemen (bedektzadigen) waaruit vruchten (bedektzadigen) en zaden ontstaan. De zaadplanten worden verder ingedeeld in bedektzadigen en naaktzadigen. 1.3.2.1 Naaktzadigen (Gymnospermae) Bekeken in het licht van de evolutie, gaat het om primitieve zaadplanten. Hun voortplantingsorganen zijn eenslachtig en verschillen sterk van echte bloemen. Ze bestaan uit een verzameling schubben rond een as: de kegel of strobilus. Vandaar dat de naaktzadigen meestal coniferen worden genoemd. Dat betekent ‘kegeldragers’. De mannelijke kegels produceren stuifmeel, zijn klein en vallen af. De vrouwelijke voortplantingsorganen, die zaadbeginsels dragen, blijven aan de boom in de vorm van langwerpige kegels (dennen, sparren) of ronde kegels (cipres, jeneverbes). Door het rivierwater uitgespoeld wortelgestel (Raoul Van Gastel) © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 7 De zaadbeginsels liggen niet opgesloten in een vruchtbeginsel, maar aan het oppervlak van de schubben. Een stempel ontbreekt. Het stuifmeel kan dus direct het zaadbeginsel bereiken (maar het dringt wel binnen via een pollenbuis). Bestuiving gebeurt dan ook meestal door de wind. Een dennenkegel laat zijn zaden eenvoudigweg vallen als de schubben door droogte uiteenwijken. Deze planten met ‘naakte’ zaden worden gymnospermen of naaktzadigen genoemd. De zaden zitten in tegenstelling tot de bedektzadigen niet opgesloten in een vrucht. Zonder botanische voorkennis is dit echter moeilijk te vatten. Zo zit bij de esdoorns het zaad opgesloten in het bekende ‘helikoptertje’, wat de vrucht is. Bij de grove den is het vleugeltje een uitgroeisel van het zaad zelf. En om in de ‘bessen’ van jeneverbes en taxus een kegel te zien, is heel wat verbeelding nodig. De vogels die ze opeten, stellen zich die vragen uiteraard niet. Het gaat dus om botanische verschillen die ecologisch niet steeds op dezelfde manier doorgetrokken kunnen worden. Als natuurgids leg je best de nadruk op het laatste; anders dreigt het gevaar van het overbrengen van ‘kamerwetenschap’. Alle naaktzadigen zijn houtgewassen. De bladeren zijn meestal gereduceerd tot smalle ‘naalden’ die vaak ook in de winter aan de boom blijven. Sommige meer primitieve soorten, zoals de van parken en tuinen bekende slangenden, hebben geschubde twijgen. Eén heel oude soort, de ginkgo, heeft bladachtige structuren zonder middennerf. Het lijkt alsof het blad bestaat uit vele naalden die tegen elkaar geplakt zijn. Naaldbomen vormen uitgestrekte wouden, vooral in koude of droge gebieden op aarde (subarctische zone, gebergten). Ze kunnen een aanzienlijke hoogte en/ of ouderdom bereiken; de kustsequoia (Sequoia sempervirens), verwant aan de mammoetboom (Sequoia-dendron giganteum), uit het westen van Noord-Amerika wordt meer dan honderd Cycaspalm met kegels (Paul Stryckers) meter hoog. Een exemplaar van de Montezumamoerascipres (Taxodium mucronatum) uit Santa Maria del Tulé in de buurt van Oaxaca (Mexico) schijnt de dikste boom ter wereld te zijn (11,42 m omtrek). Een stekelden uit Californië (Pinus longaeva) zou de oudste zijn. Hij zou meer dan 4840 jaar oud zijn. Het statige voorkomen en de snelle groei van veel coniferen heeft ertoe geleid dat ze op grote schaal buiten hun natuurlijke verspreidingsgebied zijn aangeplant. Tot de naaktzadigen worden ook planten gerekend die er heel anders uitzien dan coniferen. Bijvoorbeeld de cycaspalmen, die eruit zien als een palmboom of de ginkgo, een boom die beschouwd wordt als ‘een levend fossiel’. In het Frans worden naaktzadigen aangeduid als ‘harsachtigen’. Dit verwijst naar nog een ander kenmerk: in plaats van wondweefsel te vormen na een verwonding, scheiden heel wat soorten hars af dat de wonde afdekt. Het hars van bepaalde soorten dennen wordt commercieel aangewend. De naaktzadigen zijn een plantengroep die evolutief op de terugweg is. Ze zijn grosso modo teruggedrongen tot die streken waar loofbomen het niet of minder goed doen: het hoge noorden en de vegetatiezone in de bergen boven de loofbomenzone. Uitvloei van hars bij een verwonde fijnspar (Paul Stryckers) 8 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 Grove den: vrouwelijke (links) en mannelijke (rechts) kegels (An – Paul Stryckers) In onze streken komen slechts drie inheemse soorten voor: • De taxus groeit in bossen op rijkere grond, maar verwildert gemakkelijk in parkbossen. Taxus wordt ook veel als haagplant in tuinen aangewend. Het loof is uiterst giftig, met name voor tamme paarden. • De jeneverbes kwam vroeger voor in de oostelijke helft van Vlaanderen. Nu is deze struikvormige soort beperkt tot enkele heidegebieden in Limburg. Jeneverbessen werden oorspronkelijk gebruikt in de gelijknamige drank. • De grove den is een speciaal geval. Deze soort kwam spontaan voor na de laatste ijstijd, maar werd nadien door veranderingen in het klimaat verdrongen door de loofbomen. Later werd ze opnieuw ingevoerd in onze streken, vooral in de 19de eeuw voor het mijnhout. Oudere dennenbossen vertonen een grote biologische rijkdom, wat ook een aanduiding is voor het bijna-inheems karakter van de soort. Maar vermoedelijk zal bij spontane ontwikkeling van deze bossen de den opnieuw de plaats moeten ruimen voor loofbomen. Naaldbomen worden op wereldschaal massaal aangewend voor de houtproductie. Ook bij ons worden sommige soorten veel toegepast, zoals de Corsicaanse den en, vooral in de Ardennen, de fijnspar. Het streven naar een meer natuurgerichte bosbouw doet echter in Vlaanderen het aanplanten van coniferen afnemen. 1.3.2.2 Bedektzadigen (bloemplanten, angiospermae) Zoals de naam het aangeeft, is bij bedektzadigen het zaad bedekt, d.w.z. opgesloten in een vrucht. Deze vrucht kan allerlei vormen aannemen. Dikwijls draagt ze bij aan de zaadverspreiding. Sappige vruchten lokken vogels of andere dieren die met de vrucht ook het zaad doorslikken en zo voor de verspreiding zorgen. Andere vruchten bezitten een vleugeltje dat hen draagvermogen levert als ze met de wind worden meegevoerd. Nog weer andere zijn zo gebouwd dat ze de zaden kunnen wegslingeren, zoals springzaadsoorten, bosviooltjes en brem. Bij bedektzadigen liggen de zaadbeginsels niet meer vrij zoals bij naaktzadigen. Het vrouwelijke deel van de bloem noemen we de stamper. Het is ontstaan uit één of meer omgevormde vruchtbladen. Onderaan onderscheiden we het vruchtbeginsel, naar boven toe de stijl en bovenaan de stempel. In het vruchtbeginsel bevinden zich de zaadbeginsels. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 Magnolia’s zijn primitieve bedektzadigen. Er is geen vast aantal kroonbladen. Die laatste gelijken in vorm nog sterk op de gewone bladeren (Paul Stryckers) 9 Door deze structuur kan het stuifmeel niet rechtstreeks het zaadbeginsel bereiken. Het moet letterlijk ‘opgevangen’ worden door de stempel, die meestal voorzien is van kleverige papillen, ongeveer zoals bij vliegenpapier. Hoe komt het stuifmeel op de stempel? Dat fascinerende verhaal wordt verteld in het hoofdstuk 4 ‘Planten 2’. Onder gunstige omstandigheden (temperatuur, juiste vochtigheid,…) ontwikkelt elke stuifmeelkorrel op de stempel een lange pollenbuis die uitkomt bij het zaadbeginsel en daar de mannelijke geslachtscellen aflevert. Elk bevrucht zaadbeginsel verandert in een zaad binnen het vruchtbeginsel dat op zijn beurt uitgroeit tot een vrucht. Zo bevat een druif (de vrucht) pitten (de zaden). Lelietje-van-dalen is een typische eenzaadlobbige met opvallende parallelnervige bladeren (Paul Stryckers) Soms nemen ook andere delen van de bloem deel aan de vorming van de vrucht (zoals bij de appel of de aardbei). We noemen ze dan schijnvruchten. Bedenk ook dat een vrucht niet altijd vlezig hoeft te zijn: een peul van een erwt is ook een vrucht met zaden, de erwten. De bedektzadigen hebben de ‘vindingrijkheid’ van planten tot op het hoogste niveau ontwikkeld. Ze begroeien het grootste deel van de landmassa’s en vormen de tropische regenwouden en gematigde bossen, de prairies, savannen, heidevelden en akkers. Veel bedektzadigen hebben de meest vijandige milieus op aarde kunnen koloniseren dankzij een reusachtige diversiteit in het vegetatieve apparaat, maar ook in de bloemen. Ze kunnen enorme afmetingen bereiken: Eucalyptus regnans in Tasmanië, die meer dan 100 meter hoog kan worden, is een bedektzadige, net als de reusachtige Afrikaanse baobab die een stam van enkele tientallen meters in doorsnede heeft. Maar ook de prachtige orchideeën, de eik, de roos, granen en de aardappel horen tot deze groep. De bedektzadigen werden traditioneel verder onderverdeeld in eenzaadlobbigen (monocotyledonen) en tweezaadlobbigen (dicotyledonen). Sedert het midden van de jaren ’90 heeft onderzoek op basis van DNA revolutionair andere inzichten in de evolutie van planten opgeleverd. Zonder in detail te treden, kunnen volgende hoofdlijnen worden aangegeven. Dit met het voorbehoud dat het onderzoek nog niet afgerond is en nog nieuwe resultaten kunnen worden verwacht! • Tot de oerbedektzadigen behoren enkele families die de laatst overgebleven afstammelingen zijn van de voorouders van de eerste bedektzadigen; bij ons is alleen de waterleliefamilie inheems. Daarnaast behoren ook de eenzaadlobbbigen tot de oerbedektzadigen. Tot voor kort werd deze groep als meer recent geëvolueerd beschouwd, maar dit blijkt dus niet het geval. Ook de hoornbladfamilie maakt deel uit van de oerbedektzadigen. De juiste positie van deze familie in de evolutionaire stamboom is nog onzeker, maar ze valt alleszins buiten zowel de eenals de tweezaadlobbigen. De magnolia’s die we kennen van tuinen en parken nemen een tussenpositie in tussen de een- en de tweezaadlobbigen. • Tot de primitieve tweezaadlobbigen behoren bij ons de ranonkel familie en de papaverfamilie en ook de vaak aangeplante plataan. • De overige families behoren tot de geavanceerde tweezaadlobbigen. Wil je meer weten over deze nieuwe indeling dan kun je op het internet terecht bij het Tree of Life project (www.tolweb.org). Aansluitend bij de traditionele indeling kunnen we een- en tweezaadlobbigen als volgt beschrijven: • Eenzaadlobbigen zijn meestal goed te herkennen. De bladnerven lopen parallel. Ze hebben bloemen van het ‘type 3’ (aantal bloemdelen, op de vruchtbladen na, een veelvoud van 3) en een adventief wortelstelsel (geen hoofdwortel, enkel bijwortels). Het zijn zelden bomen en als dat toch het geval is, dan is hun stam onvertakt en wordt hij niet veel dikker in de loop der jaren (vb. palmboom). Hun kiemplanten vertonen één kiemblaadje, dat in vorm ook sterk afwijkt van de gewone bladeren. Behalve families zoals de grassen en de cypergrassen, die gereduceerde en weinig opvallende bloemen bezitten, hebben de meeste eenzaadlobbigen fraaie tot spectaculaire bloemen. Meestal gaat het om bol- of knolgewassen. Voorbeelden zijn boshyacint, gele lis, gewone vogelmelk, herfsttijloos, lelietje-van-dalen, wilde kievitsbloem, wilde narcis en nog vele andere. Niet te verwonderen dat ze in de siertuin een belangrijke plaats innemen. De orchideeënfamilie is de grootste familie onder de eenzaadlobbigen. 10 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 Ook bij ons kwamen tientallen soorten voor maar de meeste zijn (zeer) zeldzaam geworden. • Tweezaadlobbigen hebben in de regel hand- of veernervige bladeren met vertakte nerven. De bloemen zijn van het ‘type 5’ of ‘type 2’. Het zijn kruiden, struiken of vertakte bomen waarvan de stam in de loop der jaren dikker wordt door de vorming van hout. Hun kiemplanten vertonen twee kiemblaadjes. De kiemblaadjes zijn de eerste blaadjes van een kiemplantje. Ze wijken qua uitzicht vaak sterk af van de bladeren van de volwassen plant. Tuinkers wordt in dit stadium als groente verkocht. De tweezaadlobbigen maken ongeveer drie vierden van de bedektzadigen uit. De grootste familie is de composietenfamilie. De bloemen van bedektzadigen zijn meestal voorzien van ‘bloembekleedsels’: kelk- en kroonbladen. Bij ons worden zulke bloemen door insecten bestoven. Bloemen van het type windbloeiers moeten niet voorzien zijn van lokmiddelen; ze zijn gereduceerd en gegroepeerd. Heel wat bomen zijn zulke windbloeiers; hoge bomen vangen veel wind! Wilgen vormen een overgangsgroep. De bloemen hebben het uitzicht van primitieve katjes maar worden toch door insecten De opvallende kiemplantjes van tuinjudaspenning bestoven. Daartoe bezitten ze nectar als lokstof. Bloemen zijn (Paul Stryckers) meestal tweeslachtig (stampers en meeldraden in één bloem), maar eenslachtige bloemen (bloem met ofwel stampers ofwel meeldraden) komen eveneens voor. Als eenslachtige bloemen bovendien op verschillende individuen zitten, is sprake van tweehuizigheid. De eerder genoemde wilgen zijn hiervan een typisch voorbeeld. Eenzaadlobbigen hebben dikwijls bloemen waarbij geen onderscheid meer bestaat tussen kelk en kroon; ze vormen een bloemdek, bijvoorbeeld tulpen. Er bestaat een enorme vormenrijkdom onder de bloemen, die echter per soort meestal constante kenmerken vertonen. Vandaar dat de bloemen van een zaadplant een belangrijk hulpmiddel vormen bij determinatie. Bij de tweezaadlobbigen komen bij ons zowel houtgewassen als kruidachtige planten voor. De eerste vormen hout, de tweede doen dit niet. Houtige tweezaadlobbigen hebben diktegroei. Het hout vertoont bij doorzagen jaarringen. Alle inheemse eenzaadlobbigen zijn kruidachtig. In parken en tuinen worden wel houtachtige grassen, de bamboes, aangeplant. Bij eenzaadlobbigen treedt geen diktegroei op. Hazelaar (links) is een windbloeier. Boven de hangende mannelijke katjes is ook een onopvallend vrouwelijk katje te zien. Lamsoor (rechts) krijgt het bezoek van een gamma-uil die voor de bestuiving zorgt. (Paul Stryckers/Ludo Hermans) © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 11 In Vlaanderen kwamen 1279 soorten vaatplanten voor (varenplanten inbegrepen). 85 soorten ervan zijn verdwenen, terwijl 203 met verdwijning bedreigd zijn. Daarnaast zijn een 250 soorten kwetsbaar of potentieel bedreigd. Vooral soorten van milieus met de kenmerken voedselarm-nat, kalkrijk-droog en kalkrijk-nat hebben het moeilijk. Het spreekt vanzelf dat soorten uit (zeer) voedselrijke milieus het steeds beter doen (zie hoofdstuk ‘Ecologie’). Een aantal plantensoorten is in België beschermd. Daarnaast worden in Vlaanderen in een aantal bestemmingsgebieden en beschermingszones de aanwezige vegetaties beschermd. Daarentegen moeten vier distelsoorten nog steeds bestreden worden, hoewel deze regelgeving achterhaald is doordat het middel erger is dan de kwaal… 2 Fotosynthese Elk levend wezen heeft energie nodig om te kunnen bestaan. Wij gebruiken die energie om te bewegen, te groeien, na te denken, te dansen, een handboek natuurgids te lezen,… De energie die wij nodig hebben, halen we uit ons voedsel. Maar planten kunnen niet eten zoals wij, waar halen zij hun energie dan vandaan? Planten krijgen hun energie rechtstreeks van de zon. Via een proces, dat fotosynthese heet, zetten ze de energie uit het zonlicht om in voedingsstoffen. 2.1 Een klein fabriekje… De groene bladeren van de plant kunnen we beschouwen als een industrieterrein. De bladgroenkorrels in het blad zijn de fabriekjes, want daarin gebeurt de fotosynthese. Net als elke fabriek hebben de bladgroenkorrels grondstoffen (CO2 en water) en brandstoffen (zonlicht) nodig waarmee ze een eindproduct (suikers) maken en onvermijdelijk met afvalstoffen (zuurstofgas) komen te zitten. Onderstaande figuur verduidelijkt dit proces. zuurstofgas lichtenergie koolstofdioxide water suikers 2.2 …Of toch meer dan dat? Bovenstaande voorstelling van fotosynthese lijkt misschien nogal simpel, maar het is belangrijk om dit principe te begrijpen. We gaan nu wat dieper in op het fotosyntheseproces en zullen zien dat er heel wat meer bij komt kijken. Stel je een boom voor die buiten staat met zijn wortels in de grond en zijn stam, takken en bladeren in de zon, bewegend op het ritme van een zacht briesje. Uiterlijk lijkt alles rustig, maar binnenin de plant wordt er naarstig gewerkt. • De wortels nemen water (grondstof) en nutriënten (kalium, nitraat, fosfor) op uit de bodem en transporteren dit omhoog, doorheen de stam en takken naar de bladeren. • Ook in het blad is er heel wat bedrijvigheid. Aan de onderkant van het blad (soms ook aan de bovenkant) bevinden zich duizenden huidmondjes. Ze nemen koolstofdioxide (grondstof) (CO2) uit de lucht op en geven zuurstofgas (afvalstof), als restproduct van de fotosynthese, weer af. 12 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 • De bladgroenkorrels (of chloroplasten) in het groene blad gebruiken de energie van het zonlicht (brandstof) om het water dat van de wortels komt en de koolstofdioxide uit de lucht om te zetten naar suikers (eindproduct) en zuurstofgas. De chloroplasten werken als een soort minizonnecellen die de energie van het zonlicht gebruiken om de eenvoudige moleculen waaruit water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) bestaan, te hercombineren tot suikers (glucose: C6H12O6) en zuurstof (O2) De chemische formule van dit proces is als volgt: 6CO2 + 6H2O koolstofdioxide water lichtenergie C6H12O6 glucose + 6O2 zuurstof De meest geproduceerde suiker is glucose. Deze glucose wordt gedeeltelijk rechtstreeks door de plant gebruikt. Het overgrote deel van de glucosemoleculen wordt aan elkaar geregen tot lange ketens. Eén van deze ketens is cellulose, de bouwstof van plantencellen. Een andere keten is zetmeel, dat door de plant als energievoorraad opgeslagen wordt. Denk maar aan een aardappel, hierin zit de zetmeelvoorraad van de plant. Cellulose is niet verteerbaar voor dieren. Daarom hebben bijvoorbeeld graseters speciale bacteriën in hun maag-darmstelsel die zorgen voor de afbraak van cellulose naar suikers. Een plant doet dus niet aan fotosynthese om zuurstofgas te produceren voor ons. Neen, fotosynthese is een mechanisme waarbij de plant zorgt voor haar eigen bouwstoffen. Zuurstofgas is enkel een afvalproduct dat ze kwijt moet. Men noemt een groene plant dan ook autotroof: ze haalt haar energie rechtstreeks van het zonlicht en niet van andere organismen of producten van organismen. Of nog eenvoudiger gezegd: een plant is autotroof omdat ze haar eigen voedsel produceert. Er wordt geschat dat er wereldwijd per jaar 120 000 000 000 kilo koolstof (onder vorm van CO2) wordt opgenomen door middel van fotosynthese. Voor de productie van 1 kilogram droge plantenmaterie moet alle CO2 die aanwezig is in 4 000 m3 lucht, worden geabsorbeerd. Dit komt ongeveer overeen met de inhoud van twee Olympische zwembaden. zuurstofgas glucose koolstofdioxide water 2.3 Alles draait om licht Planten hebben licht nodig om aan fotosynthese te kunnen doen. Net zoals elk organisme in de natuur, streeft de plant naar een zo hoog mogelijke energiewinst met een zo klein mogelijke investering. Zo moet ze ervoor zorgen dat over de hele plant bekeken het rendement van fotosynthese optimaal is, vergeleken met de energie die ze investeert in de aanmaak van bladeren. Om de lichtinval op haar bladeren te optimaliseren, past de plant enkele trucjes toe. Door de bladstand zorgt ze er voor dat ook de bladeren onderaan de plant nog licht opvangen. Sommige planten kunnen hun bladeren loodrecht op de zonnestralen zetten, zodat ze maximaal profiteren van de zon. Andere planten hebben dan weer zeer dunne bladeren waardoor er licht door de bovenste bladeren heen kan naar de onderste toe. Er zijn zelfs planten waarvan de volledige levenscyclus aangepast is aan de opvang van voldoende licht. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 13 Denk maar aan de voorjaarsbloeiers. Hun volledige levenscyclus is voltrokken vóór er bladeren aan de bomen komen die verhinderen dat het licht de bosbodem bereikt. In hoofdstuk ‘Planten 2’ gaan we hier verder op in. Een plant heeft, net als wij, energie nodig. Ze ‘ademt’ dus ook: ze verbruikt zuurstofgas en produceert koolstofdioxide. Maar geen nood. De plant verbruikt slechts een gedeelte van het zuurstofgas dat ze overdag produceert, de rest blijft over voor andere organismen. Of lijkt dat maar zo? Als je de netto zuurstofgasproductie bekijkt over het hele leven van de plant, van kieming tot afsterven, rotting en afbraak, dan is de zuurstofgasproductie nul. Want om de plant af te breken, zijn er organismen nodig die zuurstof verbruiken. Als je die meetelt, blijft er globaal gezien geen zuurstofgas meer over. Maar op deze manier blijft ons ecosysteem wel in evenwicht: planten produceren zuurstofgas, andere organismen –ook mensen– hebben die zuurstof nodig om te leven, te eten en de dode planten weer af te breken. Er zijn planten die wel méér zuurstofgas produceren dan ze in hun levensloop verbruiken, zoals bijvoorbeeld de microscopisch kleine algen die massaal in de zee leven. Zij vormen een essentiële bron van zuurstof voor de aarde! 2.4 Zijn alle planten groen? Kijken we eerst eens naar wat kleur eigenlijk is. Wit licht (ook zonlicht) bestaat uit een mengsel van lichtkleuren. De regenboog is het spectrum van deze kleuren. De kleur van een voorwerp dat wij zien, is niet meer dan de reflectie van die kleur uit het witte licht die niet door dat voorwerp wordt opgenomen. Bladgroenkorrels kleuren het blad dus groen omdat ze alle kleuren van de regenboog opnemen, behalve de kleur groen. Die weerkaatsen ze. Hoe zit het dan met planten die geen bladgroen hebben? Heel simpel: die doen niet aan fotosynthese. Ze halen hun voedingsstoffen ergens anders. Bijvoorbeeld uit andere planten. Zoals de bremraap, die parasiteert op wortels van andere planten. Maar pas op voordat je alle niet-groene planten ‘parasieten’ gaat noemen. Een plant kan wel bladgroen bezitten zonder dat de bladeren groen zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de rode beuk. Zijn bladeren zijn roodbruin door de hoge concentratie aan anthocyanen, een paarse kleurstof. De bladeren bevatten wel degelijk bladgroenkorrels en doen aan fotosynthese. De roodbruine kleur overheerst echter zo sterk dat de groene er als het ware door gecamoufleerd wordt. Niet alleen hogere groene planten doen aan fotosynthese, ook algen en zelfs sommige bacteriën doen dit. Blauwalgen (cyanobacteriën) lijken verbazend veel op chloroplasten (bladgroenkorrels). Wetenschappers vermoeden dat chloroplasten uit deze organismen ontstaan zijn. Chloroplasten hebben trouwens een eigen DNA en vermenigvuldigen zichzelf onafhankelijk van de cel waarin ze zitten. De bladgroencellen in hogere groene planten van nu lijken dus ontstaan uit twee zelfstandige organismen: een cyanobacterie (nu de chloroplast) en een ander ééncellig organisme (nu de plantencel met de chloroplast in), die miljarden jaren geleden zijn gaan samenwerken. Paarse schubwortel is een ondergronds levende parasiet op boomwortels. De plant mist bladgroen. Ze komt vooral in de Vlaamse Ardennen voor. (Paul Stryckers) 14 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 3 De relatie tussen planten en mensen 3.1 Zuurstofgasproductie – vastlegging van koolstof De meest voor de hand liggende relatie tussen planten en mensen is wel de uitwisseling van zuurstofgas en koolstofdioxide. Wij produceren koolstofdioxide (ademhaling, verbranding fossiele brandstof) wat door de planten opgenomen wordt. Tijdens het fotosyntheseproces verbruiken ze deze koolstofdioxide en geven ze zuurstofgas af. Wat wij op onze beurt dan weer nodig hebben om te ademen en dus te leven. Maar wij zijn niet alleen. Dankzij hun mogelijkheid om aan fotosynthese te doen, voorzien planten de hele wereld van zuurstofgas. Zuurstofgas is niet altijd zo belangrijk geweest als nu. Miljarden jaren geleden bevatte de atmosfeer geen zuurstofgas. Eenvoudige prehistorische organismen, die hun energie haalden uit vulkanische processen diep onder de zeespiegel, waren de enige aardbewoners. Dankzij de activiteit van cyanobacteriën, de eerste organismen met chlorofyl, die een manier gevonden hadden om het toenmalige overvloedig aanwezige CO2 te gebruiken, kwam zuurstofgas vrij. Later namen groene water- en landplanten deze rol grotendeels over. Als door toeval het fotosynthesemechanisme niet ontstaan was, zou de aarde er nu heel anders uitzien. Door het succes van fotosynthetiserende organismen ging de atmosfeer steeds meer zuurstofgas bevatten. Zuurstofgas is eigenlijk een giftig gas, het reageert erg gemakkelijk met andere stoffen, ook die waaruit organismen zijn opgebouwd. Het leven op aarde dreigde zo een paar miljard jaar geleden nog ten onder te gaan aan zijn eigen succes. Het is kenmerkend voor het aanpassingsvermogen van het leven dat het deze ‘zuurstofcatastrofe’ tot een voordeel wist om te buigen. Zuurstof is, juist doordat het zo reactief is, een ideaal middel om de in chemische stoffen vastgelegde energie weer vrij te maken voor gebruik. Tegenwoordig bestaat de aardatmosfeer voor 21 % uit zuurstofgas, allemaal door het leven zelf geproduceerd. Tegelijk is het leven er ook volledig afhankelijk van. De meeste dieren kunnen niet meer dan een paar minuten zonder! Als we het over planten hebben, dan hebben we het dus over datgene dat leven zoals wij het kennen op deze planeet mogelijk maakt. Maar is de mens niet bezig om rampzalige verstoringen teweeg te brengen in de atmosfeer van de aarde? Die uiterst dunne gaslaag zorgt er niet alleen voor dat wij kunnen ademhalen, maar vormt ook een soort thermostaat. Dankzij zijn gehalte aan koolstofdioxide, waterdamp en een aantal andere ‘broeikasgassen’ wordt de infrarode straling van de aarde tegenhouden en de temperatuur geregeld. Weliswaar zijn –in Vlaanderen– de door de industrie uitgestoten broeikassen methaan, lachgas en fluorverbindingen spectaculair afgenomen. Ook de elektriciteitsproductie en de landbouw zijn op de goede weg. Maar de CO2-uitstoot voor gebouwenverwarming en door de transportsector neemt nog steeds toe. Het gevolg daarvan is een stijging van de gemiddelde temperatuur. De dreigende rampzalige consequenties van deze opwarming op biologisch en economisch gebied, zoals de stijging van de zeespiegel door het smelten van het poolijs en de globale klimaatverandering, zijn een bron van grote zorg. Tijdens recente internationale conferenties (Rio, Kyoto, Parijs) is herhaaldelijk gepleit voor het verminderen van de CO2-uitstoot, en voor het vermeerderen van het aantal CO2-putten, bijvoorbeeld door middel van bossen. Bossen worden dikwijls genoemd als effectieve CO2-putten. In een jong bos worden reusachtige hoeveelheden koolstof vastgelegd door de toename van de biomassa. Bosuitbreiding én gebruik van hout voor duurzame toepassingen, zoals in woningbouw, zijn twee belangrijke manieren om nog meer koolstof vast te leggen. (In een climaxbos, zoals het tropisch regenwoud, houden opbouw en afbraak elkaar in evenwicht. Tijdens het groeiseizoen wordt er veel CO2 opgenomen voor de ontwikkeling van takken, bladeren, diktegroei en vruchten. Het zuurstofgas dat hierbij vrijkomt, wordt door reducenten gebruikt bij de afbraak van afgestorven organisch materiaal. Bij dit proces komt de CO2 die tijdens de groei werd vastgelegd, weer vrij in de atmosfeer.) Bossen spelen een heel belangrijke rol in het in evenwicht houden van onze atmosfeer, maar het zijn vooral de microscopisch kleine algen die massaal in zee leven, die de belangrijkste bron van zuurstofgas op aarde vormen. Niet alle leven op aarde is echter afhankelijk van zuurstofgas en CO2. In de diepzee bestaan er levensgemeenschappen die gebaseerd zijn op processen met zwavel. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 15 3.2 Voedsel – genotsmiddelen Als mens zijn we voor ons voedsel volledig afhankelijk van planten, ofwel rechtstreeks, ofwel onrechtstreeks via plantenetende dieren. Heel wat peulvruchten worden geleverd door de vlinderbloemigen of bonenfamilie. Het Franse woord légume is verwant met de (oude) wetenschappelijke naam van deze familie: leguminosae. De lipbloemigen of dovenetelfamilie heeft nogal wat soorten met etherische oliën en levert kruiden voor de keuken. Vooral soorten van de grassenfamilie leveren met hun vruchten, de granen, heel wat basisvoedsel: gerst, gierst, maïs, rijst, rogge, tarwe, enz. Grassen dienen met hun vegetatieve delen ook als belangrijk voer voor plantenetende dieren. Hoewel natuurlijke graslanden bij ons waarschijnlijk beperkt voorkwamen, is nu een groot deel van het land omgezet in grasland voor het vee. Ander belangrijk basisvoedsel zijn aardappels, cassavewortel en sojabonen. De bio-industrie maakt veel gebruik van sojabonen die meestal gekweekt worden in de tropen. Voor deze teelt wordt heel wat tropisch regenwoud gekapt. Opmerkelijk is wel dat van de 80 000 eetbare plantensoorten er slechts een 30-tal instaan voor 90 % van de menselijke voedselbehoeften. Slechts drie gewassen: tarwe, maïs en rijst, zorgen voor tweederden van de globale voedselvoorziening. Behoud van biodiversiteit binnen deze soorten is hier dus zeker van belang om toekomstige voedselcrisissen te vermijden. Illegale kap van regenwoud voor de sojateelt in Brazilië (the Argentimes) Niet te onderschatten is de macht die planten op de mens uitoefenen via het gebruik van genotsmiddelen. Denk maar aan tabak, koffie, thee, chocolade, cannabis, cocaïne, wijn, bier,… en de economische industrieën hier rond. 3.3 Grondstoffen Planten leveren stoffen voor tal van grondstoffen en toepassingen. Ook hier werden er intussen al heel wat vervangen door synthetische materialen. Een eerste groep vormen de planten die vezels leveren voor textiel. Ook nu nog worden vlas (linnen) en katoen massaal aangewend. De uit planten bereide kleurstoffen werden nagenoeg totaal verdrongen door chemische stoffen. Planten kunnen ook gebruikt worden als bouwmaterialen, bijvoorbeeld het gebruik van riet als dakbedekking. In andere continenten wordt bamboe nog als constructiemateriaal gebruikt. Bij ons wordt veel hout gebruikt, niet enkel als constructiemateriaal, maar ook voor de vervaardiging van meubels en allerlei gereedschap. Uit houtvezels wordt papier gefabriceerd. Heel wat planten hebben geneeskrachtige eigenschappen. Hoewel de werkzame stoffen steeds meer synthetisch worden aangemaakt, blijven planten een belangrijke bron voor de geneesmiddelenindustrie. Een aantal soorten blijft ook nu nog rechtstreeks of onrechtstreeks aangewend (bv. taxus). Sommige geneeswijzen blijven principieel uitgaan van het gebruik van direct uit planten getrokken stoffen. Planten tenslotte fleuren het mensenbestaan op als decoratie, in tuinen, als kamerplanten, maar ook snijbloemen in huis. 3.4 Energie Planten vormen de basis van fossiele brandstoffen zoals steenkool. Die is immers ontstaan door een lang proces van fossilisering van oude planten- en dierenresten. Ook hout is nog steeds een belangrijke brandstof, maar ook bv. bioethanol en koolzaaddiesel kunnen dat worden. Met deze brandstoffen moeten we zuinig omspringen, de vraag ernaar is immers groter dan de voorraad, denk maar aan de gestegen kosten van olie. De teelt van energiegewassen mag niet ten koste gaan van de voedselproductie en ook niet van de biodiversiteit (palmolie). Op termijn zullen we moeten zoeken naar duurzame brandstoffen die de rijkdommen van de aarde niet verder uitputten. Biochemici zijn momenteel op zoek naar een manier om het enzym dat koolstofdioxide uit de lucht opneemt en vastlegt, te verbeteren. Hierdoor zou de productiecapaciteit van planten aanzienlijk verhoogd kunnen worden. Voorlopig is dit slechts toekomstmuziek; de mens kan de fotosynthese van planten nog niet nadoen. En toch, het fotosyntheseproces in planten biedt inspiratie voor de ontwikkeling van nieuwe technologie. Goedkope zonnecellen gebaseerd op bladgroenkorrels zouden in principe meer dan 90 % van het zonlicht dat ze opvangen in elektriciteit 16 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 kunnen omzetten. Dat is heel wat meer dan de magere 15 % die de zonnecellen van silicium nu halen. Een andere toekomstdroom is het gebruik van licht voor de splitsing van watermoleculen om waterstofgas te produceren, de gedoodverfde brandstof van de toekomst (de splitsing van watermoleculen ligt aan de basis van de zuurstofproductie in het fotosyntheseproces). Ook de rechtstreekse productie van alcohol met behulp van fotosynthese lijkt niet onmogelijk. Die schone brandstoffen zouden op termijn mogelijk petroleum kunnen vervangen. Als dat gebeurt, zijn de Engelsen zeer vooruitziend geweest. In het Engels betekent het woord ‘plant’ immers zowel plant als energiecentrale. 3.5 Veredeling Door toedoen van de mens zijn er veel nieuwe plantenrassen of cultuurvariëteiten ontstaan. Bepaalde nuttige of decoratieve planten worden bevoordeeld ten opzichte van andere en worden gebruikt om verder te kweken. Ze worden geteeld op plaatsen waar ze van nature nooit zouden kunnen voorkomen, maar door het aanpassen van hun milieu kunnen ze er toch gedijen. Ze krijgen extra voedingsstoffen om hun productiviteit te verhogen. Concurrerende planten worden verwijderd. Niets dan voordelen dus voor deze planten. We gaan zelfs zo ver dat we planten genetisch manipuleren waardoor ze beter bestand zijn tegen ziektes, parasieten en bestrijdingsmiddelen. Het grote probleem hierbij is dat we tot op heden nog niet kunnen inschatten wat de gevolgen ervan zullen zijn op vlak van biodiversiteit, als deze ggo’s veel concurrentiekrachtiger zijn dan hun wilde vorm en ermee kunnen kruisen. Een ander probleem is dat ggo-teelten tot monoculturen leiden en dus tot verdere verschraling van de biodiversiteit. 3.6 Uitbreiding van areaal Wij mensen zorgen er ook –gewild of ongewild– voor dat bepaalde planten hun areaal kunnen uitbreiden. Denk maar aan de verspreiding van zaden door verkeer en toerisme, het planten van decoratieve uitheemse planten in tuinen, het telen van uitheemse voedselplanten, klimaatverandering, … Zeker in ons cultuurlandschap, met door mensen sterk beïnvloede en soms gecreëerde vegetatietypen, zoals heidevelden, is het effect van verspreiding van planten door mensen zeer duidelijk aanwezig. Mensen hebben, al dan niet met opzet, plantensoorten geïntroduceerd in gebieden waar deze niet van nature voorkwamen. Bijvoorbeeld schapenzuring en weegbreesoorten in Amerika; schijfcactussen in Australië en het Middellandse Zeegebied; Amerikaanse vogelkers in Europa. Meestal met negatieve effecten op de inheemse flora. Ook hebben mensen sinds het telen van allerlei voedingsgewassen veel akkeronkruiden verspreid, doordat de zaden hiervan als verontreiniging in cultuurzaaigoed voorkomen. Mensen blijken tevens prima verspreiders te zijn van kleverige en stekelige diasporen die zich aan kleding en voertuigen hechten. Tegenover deze merendeels negatieve effecten staat gelukkig ook een aantal positieve effecten. Eén daarvan is de floristische diversiteit van kunstmatige biotopen zoals aangelegde bossen en spoorwegdijken. Daar zijn in de loop der tijd vele, veelal elders in ons land zeldzame, soorten verschenen. Vaak kunnen de door de mens verplaatste plantensoorten zich massaal voortplanten in hun nieuwe leefomgeving omdat hun natuurlijke vijanden en concurrenten niet mee verhuisd zijn. Een mooi voorbeeld hiervan is Amerikaanse vogelkers, de ‘bospest’. Ook de uitbreiding van het areaal van tarwe gebeurde door de mens. Deze plant kwam oorspronkelijk alleen in het Middellandse Zeegebied voor, maar dankzij ons is ze wereldwijd verspreid. Vele graangewassen, en ook andere grassen, hebben dankzij de mens niet alleen open vlakten kunnen inpalmen, maar ook andere voedselrijke biotopen waar van nature andere leefgemeenschappen voorkwamen. © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1 17 Vragen • • • • • • • • • • • • • • • • • Hoe is het plantenrijk in grote lijnen ingedeeld? Op welke gegevens is de indeling van het plantenrijk gebaseerd? Welke groepen sporenplanten zijn er? Waar komen wieren in de natuur voor? Geef enkele voorbeelden. Wat maakt dat mossen nog vrij ‘primitieve’ planten zijn? Hoe wordt de groep van de mossen ingedeeld? Wat weet je over de ecologie van mossen? Hoe verloopt de voortplantingscyclus van een mos? Hoe worden de varenplanten ingedeeld? Hoe kun je een varen herkennen? Wat weet je over de ecologie van varens? Hoe verloopt de voortplantingscyclus van een varen? Waarom worden naaktzadigen zo genoemd? Wat zijn de belangrijkste kenmerken van de naaktzadigen? Waar vinden we in Europa nog veel naaktzadigen? Welke inheemse naaktzadigen ken je? Hoe worden de bedektzadigen ingedeeld? Geef de belangrijkste onderscheidingskenmerken. • Hoe verloopt de voortplantingscyclus van een bedektzadige? • Wat is de betekenis van planten voor de mens? Geef telkens een concreet voorbeeld. Kernbegrippen Autotroof Bastvat Bedektzadige Bladgroen Bladgroenkorrel Bladmos Blauwalg Bloem Bruinwier Eenzaadlobbige Fotosynthese Groenwier Houtvat Kegel Kiemblad Kiezelwier Levermos Naaktzadige Paardenstaart Roodwier Schijnvrucht Spore Tweezaadlobbige Vaatplant Varen Voorkiem Vrucht Wolfsklauw Zaad Zaadbeginsel 18 © Cursus Natuurgids CVN - Hoofdstuk 3: Planten 1
