Er zit een klok in elke plant
Winter is coming, en dat weten de planten ook. Het is niet verwonderlijk dat planten en dieren zich hebben aangepast aan de rotatie van de aarde, wat ervoor zorgt dat we elke 24 uur over een dag en een nacht beschikken. Overdag kunnen de meeste dieren beter voedsel verzamelen en planten beter zonnelicht opvangen dan ‘s nachts. Je hebt misschien al opgemerkt dat de bladeren van planten van positie kunnen veranderen naargelang het tijdsstip. Dit was vermoedelijk eerst beschreven in de 4de eeuw voor Christus door de Griek Androsthenes tijdens zijn tocht doorheen de Perzische golf als admiraal van Alexander de Grote. Hij merkte op dat de bladstand van de Tamarinde, een tropische boomsoort, veranderde doorheen de dag. Dit noemt men een circadiaanse klok, naar het Latijnse “circa” (ongeveer) en “dies” (dag). In de 20ste eeuw is dit ook beschreven voor de bladeren van de pronkboon (Figuur 1). In dit experiment groeit de plant in een vast dag-nachtritme, waarna het vervolgens in het donker geplaatst werd en de stand van de bladeren werd opgevolgd. Zoals te zien, kan dit dag-nachtritme nog enkele dagen voortduren ook al heeft de plant geen ritme meer.
A) Bladeren van de pronkboon tijdens de nacht (links) en de dag (rechts). B) De stand van de bladeren werd gemeten voor planten gegroeid in het donker. De verticale strepen geven elke 24 uur aan. De stand van de bladeren blijft veranderen, alsof het nog steeds hetzelfde ritme volgt, maar verschuift uiteindelijk en wordt minder intens. Bron: NCBI
Dit proces wordt vandaag nog steeds onderzocht. Wetenschappers hebben opgemerkt dat de expressie van ongeveer een derde van alle genen verandert naargelang het dag of nacht is. Overdag zijn bepaalde ‘daggenen’ actief die de ‘nachtgenen’ onderdrukken, en ‘s nachts is dit omgekeerd. Dankzij deze innerlijke klok kan de plant anticiperen op veranderingen in de omgeving. Wanneer de dagen korter zijn, zoals in de winter, verschuift de hele klok mee om de kortere dagen bij te benen. Naast het bewegen van de bladeren, is de klok ook verantwoordelijk voor kieming, bloemontwikkeling, gasuitwisseling, fotosynthetische activiteit en nog veel meer. Ook temperatuur heeft een invloed op dit ritme, en samen met de verandering in daglengte, zorgt het ervoor dat de boom weet dat het tijd is om zijn bladeren af te werpen.
It’s time to leaf the tree
Je kan je afvragen of het niet voordeliger zou zijn om de bladeren te behouden, ook al is er minder zonlicht en is het kouder. Laten we dit scenario eens bekijken: het wordt winter en er is een koude nacht voorspeld. Het wegdek wordt glad, maar hier heeft de boom geen last van. Wat wel rampzalig is, is dat door de vrieskou het water in de cellen van de bladeren bevriest, waardoor deze niet meer functioneel zijn en dus ook de energie die hierin opgeslagen zit niet meer teruggewonnen kan worden. Daarenboven kan het beginnen sneeuwen: wij gooien met sneeuwballen terwijl de sneeuw op de bomen begint toe te nemen. Doordat de bladeren niet afgevallen zijn, kan er meer sneeuw blijven liggen en kunnen de takken uiteindelijk bezwijken aan het gewicht. In de winter waait het ook dikwijls harder, waardoor bomen die hun bladeren niet afgeworpen hebben meer kans hebben om wind te vangen en om te waaien.
Het heeft dus veel voordelen om de bladeren af te werpen in de winter. Maar voordat dit gebeurt, veranderen de bladeren van kleur: groen wordt oranje, rood, soms zelfs rooskleurig. Dit komt omdat de plant het chlorofyl, dat verantwoordelijk is voor het omzetten van licht in energie, afbreekt en deze energie opslaat in de wortels om de winter te overleven. Daardoor blijven andere pigmenten achter, zoals carotenoïden en anthocyanen, die zorgen voor de verkleuring. Het afwerpen gebeurt door speciale cellen die ontstaan aan de basis van het blad. Door deze veranderingen in het blad veranderen ook de hormoonniveaus, die er uiteindelijk voor zorgen dat er aan de basis van het blad enzymen aangemaakt worden die de celwand versoepelen en afbreken, waardoor het blad zal vallen.
Aan de basis van het blad ontstaat een nieuwe cellaag: de abscissiezone (of afwerpzone) opgebouwd uit cellen met een zwakkere celwand. Met behulp van enzymen die de celwand verder afbreken, kan het blad vallen. Credit: University of Wisconsin Plant Image Teaching Collection.
Oh sparreboom, wat zijn uw bladeren wonderschoon
Dan rest ons nog de vraag: waarom vallen niet bij alle bomen de bladeren af, zoals bij een kerstboom (spar)? Dat komt omdat deze bomen een trucje hebben dat ervoor zorgt dat hun bladeren (naalden) niet kapot kunnen vriezen. Ze hebben namelijk een dunne, wasachtige laag bovenop elk blad dat het tegen de vrieskou beschermt. Maar nu denk je misschien: bij mij thuis is het altijd zo een gedoe om de gevallen naalden van de kerstboom op te ruimen, de bladeren vallen wel af tijdens de winter! Klopt, maar dat komt doordat de boom in een pot bij jou thuis geen water of voedingsstoffen meer krijgt.
Dus de volgende keer als je bladeren raapt of door een kaal bos wandelt, moet je maar bedenken dat bomen net als mensen eens een nieuwe start nodig hebben.
