Achtergrondinformatie planten

Veranderingen die bij planten op kunnen treden als gevolg van veranderingen in het klimaat zijn onder andere toename van de lengte van het groeiseizoen, toename van kans op vorstschade, verandering van vastlegging van koolstof uit de atmosfeer, frequenter optreden van insectenplagen en verandering van soort-soortinteracties zoals bijvoorbeeld voedselbeschikbaarheid voor insecten en vogels. Op deze pagina staan beschreven welke processen zorgen voor de veranderingen in een boom in het najaar, waardoor ze het blad laten vallen, en in het voorjaar als het groeiseizoen begint.

Achtergrondinformatie bomen en struiken

Najaarskleuren

Groene bladeren van loofbomen bevatten het groene chlorofyl. Deze pigmenten zorgen voor de energievoorziening van de plant. Chlorofyl kan met behulp van zonlicht organische stoffen maken (zoals suikers, zetmeel en dergelijke) uit koolstofdioxide (CO₂) en water (H₂O). Hierbij komt zuurstof (O₂) vrij. Het chlorofyl absorbeert het gehele zichtbare spectrum van het zonlicht, behalve groen. Het groene licht wordt terug gekaatst, zodat wij de planten als groen waarnemen.

Chlorofyl wordt tijdens het groeiseizoen continu aangemaakt en weer opgebruikt. Wanneer in het najaar de intensiteit van de zon afneemt, wordt er ook minder chlorofyl aangemaakt door de boom. Voordat het blad uiteindelijk afsterft, zal de plant die stof terugtrekken uit de bladeren en in de takken opslaan. Naast chlorofyl bevat het blad ook andere pigmenten. Deze stoffen worden zichtbaar nadat het chlorofyl is verdwenen uit het blad. Anthocyaan is rood van kleur, xantofyl is geel en caroteen oranje. Deze verschillende kleurstoffen bepalen samen de kleur van de herfstbladeren. De mate van bladverkleuring verschilt per soort, maar ook de locatie en weersomstandigheden spelen hierbij een rol. Anthocyaan wordt na eerste nachtvorst vaak versterkt aangemaakt in het blad. Bomen van harder hout, zoals Eik, Beuk, Iep en Esdoorn vertonen vaak meer bladverkleuring, van bruin tot geel, oranje en rood.

In Amerika komt het fenomeen "Indian summer" voor: verschillende boomsoorten zorgen voor prachtige herfstkleuren. De warme, zonnige nazomerdagen en koele, maar niet vrieskoude nachten zorgen voor goede omstandigheden hiervoor. Vooral aan de oostkust van noord Amerika komt deze "Indian summer" voor, van Canada tot in de staat Virginia. De esdoorn, Amerikaanse eiken en Es zijn hier de meest opvallende soorten.

Bessen en zaden

Opvallend in de herfst zijn altijd de kleuren die de bessen van bomen en struiken ten toon spreiden. Vlierbessen, bramen, bosbessen, de bessen van Liguster, Lijsterbes, Zuurbes, Meidoorn, Duindoorn en Sneeuwbes, tooien hun dragers enige tijd zwart, blauw, wit, oranje of rood. De bessen zijn een bescherming voor het zaad en fungeren in zekere zin als betaalmiddel voor transportkosten. Het transport wordt verzorgd door vogels en zoogdieren. Zij eten de bessen en dragen bij aan de verspreiding van de plant door de onverteerbare zaden elders uit te poepen of uit te braken. Voor sommige zaden is de gang door het spijsverteringsstelsel van de consument zelfs nodig om later tot kieming te komen. Door de voorkeur van diersoorten voor bepaalde bessen is dat vaak het hoofdvoedsel gedurende de korte periode dat de bessen beschikbaar zijn. Aan de uitwerpselen van de dieren is dit dan ook te zien. Opvallend is dat in de duinen die door veel trekvogels als trekroute gebruikt worden. Vogelrijkdom en besdragers hebben hier een positieve invloed op elkaar. De besdragende plantensoorten zorgen voor een grote voedselbeschikbaarheid in de trektijd en de vogels zorgen er voor dat de planten ruim verspreid worden. Mochten klimaatveranderingen de vruchttijd van deze planten sterk beïnvloeden, dan kan dit uiteraard ook verdere consequenties met zich meebrengen. De beschikbaarheid van voedsel in de trektijd speelt is immer mede bepalend voor de overlevingskans van de vogels.

Lijsterbes, vruchten	Eenstijlige Meidoorn	Gewone vlier, vruchten

Bladval in de herfst

Welke processen veroorzaken de bladval?

Door het blad te laten vallen beschermt een boom zich tegen uitdroging. Het door de wortels opgenomen water verdampt via de huidmondjes in de bladeren. Als de boom in de winter zijn blad niet zou verliezen treedt verdroging op, doordat de verdamping in dit seizoen groter zou zijn dan de wateropname. In de herfst en winter is wateropname voor de boom moeilijk doordat het water in de bodem bevroren kan zijn. Ook kunnen de wortels bij lage temperaturen minder makkelijk water opnemen, terwijl de verdamping via de bladeren in veel mindere mate temperatuurafhankelijk is.

Een belangrijke factor die bij de timing van bladval een rol speelt is de daglengte. De productie van een aantal belangrijke plantenhormonen is hiervan afhankelijk, waaronder de productie van auxine. Auxine wordt door de plant in de bladeren aangemaakt. Het verhindert de vorming van een kurklaagje tussen het blad en de steel. Dit kurklaagje is weer verantwoordelijk voor het afvallen van de bladeren, en zorgt ook dat de boom niet uitdroogt. Deze laag wordt onder invloed van het hormoon abscisinezuur ontwikkeld. Deze laag tussen de bladsteel en de tak wordt ook wel scheurweefsel genoemd. Abscisinezuur wordt gevormd door de afbraak van carotenoïden, vooral in de bladgroenkorrels van verouderende bladeren.
Temperatuur speelt ook een belangrijke rol bij de bladval. De productie van auxine wordt namelijk ook gereguleerd door temperatuur. Bij een lagere temperatuur wordt minder auxine aangemaakt. In de herfst neemt de daglengte af en daalt ook de temperatuur. Beide factoren zorgen ervoor dat de productie van auxine afneemt. Hierdoor wordt de vorming van het kurklaagje door abscisinezuur steeds minder geremd. Als het kurklaagje zich eenmaal heeft gevormd zal het blad afvallen, omdat dan alleen nog de nerven (vaatweefsel) nog een echte verbinding tussen bladsteel en tak vormen. Deze verbinding alleen is te zwak voor het gewicht van het blad dat tenslotte afbreekt onder zijn eigen gewicht, soms versneld door andere krachten als wind en regen.

Naaldbomen
Een andere oplossing voor het uitdrogingsprobleem in de winter, is het tegengaan van verdamping. De overlevingsstrategie van de meeste naaldbomen is hierop gebaseerd. Met een gering bladoppervlak dat extra beschermd is, wordt uitdroging voorkomen. De huidmondjes, waar de plant koolstof en zuurstof mee uitwisselt, liggen dieper dan bij plant met bladeren. Door deze huidmondjes kan ook waterdamp verdampen, waardoor een plant kan uitdrogen. De diepere ligging van de huidmondjes voorkomt uitdroging. Ook bevatten naaldbomen vaak stoffen die als antivries dienen. Dit zijn meestal suikers (glucose).

De Europese lariks vormt onder de naaldbomen op deze strategie een uitzondering. Deze soort verliest net als de meeste loofbomen in de winter zijn ‘blad’ en is mede daarom geschikt als boomsoort in het Natuurkalender-project. Het moment van bladontplooiing is immers goed vast te stellen doordat de boom voorafgaand daaraan geheel kaal is. Hulst is, als altijd-groene loofboom, in zekere zin de tegenhanger van de Europese Lariks. Hulst heeft min of meer dezelfde strategie tegen het verdampingsprobleem als de meeste naaldbomen: een leerachtig blad, voorzien van een stevige waslaag. Daardoor is deze soort in staat met behoud van bladeren de winter door te komen zonder uit te drogen. Zonder bladval, geen geschikte soort voor De Natuurkalender dus.

Remmende werking hormonen
Het hierbovengenoemde hormoon abscisinezuur is er ook de oorzaak van dat dormante vruchten en zaden die in het najaar op de grond vallen niet direct gaan kiemen wanneer in het najaar de kiemingsfactoren als temperatuur, vochtigheidsgraad en lichtsterkte nog gunstig zijn. Dormantie is een eigenschap waarbij zaden een verplichte rust ondergaan. Ook wordt het uitlopen van de knoppen tijdens de herfst geremd. Abscisinezuur wordt langzaam afgebroken, en onder gunstige omstandigheden in het voorjaar kunnen knoppen wel uitlopen en zaden ontkiemen. De kieming wordt gestimuleerd door het kiemingshormoon gibberellinezuur. Dormante zaden produceren veel abscisinezuur, in tegenstelling tot niet-dormante zaden.

Voorjaar

In het voorjaar reageren bomen op de hoger wordende temperatuur, vooral als de grond opwarmt. In de wortels neemt dan de druk van de sapstroom toe, waardoor het water naar takken en twijgen wordt gepompt en de bomen weer uitlopen. Ook het hormoon abscisinezuur (vroeger dormine) is  verantwoordelijk voor het uitkomen van de knoppen. Het wordt in het blad aangemaakt tijdens de groeiperiode. Vervolgens hoopt het hormoon zich op in de knop, en zorgt ervoor dat de knop in rusttoestand komt te verkeren. Hierna wordt het abscisinezuur geleidelijk afgebroken. Dit gebeurt alleen bij lage temperaturen. Hiermee wordt voorkomen dat na een paar warme winterdagen de knoppen al uit kunnen lopen. Wanneer het abscisinezuur is afgebroken en de temperatuur is nog te laag, wordt het uitlopen van de knoppen tegengegaan doordat er nog niet voldoende water kan worden opgenomen.

Het uitlopen van de knop bij de Beuk (Fagus sylvatica)

Sleedoorn, bloei

In het voorjaar zijn de Els en de Hazelaar vaak de eerste houtgewassen die bloeien. Deze soorten bloeien al voordat er blad aan de plant zit. Bij de Els (Alnus incana)  hangen in de herfst al kant en klare katjes aan de bomen, in de vorm van stijve rolletjes. De lange katjes zijn de mannelijke, de korte vrouwelijk. De vrouwelijke bloemen van de Hazelaar (orylus avellana) zijn de vrouwelijke bloemen klein en onopvallend, maar ze hebben een dieprode kleur. De mannelijke katjes hangen naar beneden. Ook de Sleedoorn (Prunus spinosa) bloeit al voordat er blad aan de struik zit.
Bijna alle boomsoorten die in het voorjaar bloeien verspreiden hun stuifmeel via de wind. De stuifmeelkorrels kunnen ongehinderd van de mannelijke bloemen naar de vrouwelijke waaien, omdat er nog geen bladeren zijn die dat kunnen verhinderen.
Wanneer in het voorjaar nog weinig blad aan de bomen zit en veel licht de bosbodems kan bedekken, gaan de bodembedekkers bloeien. Dit zijn soorten als Gewoon sneeuwklokje, Bosanemoon en Maarts viooltje.

Copyright © 2010 Leerstoelgroep Milieusysteemanalyse , Wageningen UR.