Woestijnplanten en watermanagement

Welwitschia mirabilis





Woestijnen zijn lang niet altijd de kurkdroge gloeiend hete zandvlaktes uit de avonturenfilms, in feite is de definitie: een woestijn is een gebied met een gemiddelde jaarlijkse neerslag van minder dan 200 millimeter regen. Ter vergelijking: in Nederland valt ongeveer 800 millimeter regen per jaar. De bekendste zijn de Noord Afrikaanse Sahara, de Zuid Afrikaanse Kalahari en Namibwoestijn, maar ook in Azië Australië en Noord en Zuid Amerika zijn uitgestrekete gebieden die de naam woestijn geheel waarmaken.
De vertrouwde woestijndierenwereld wordt gevormd door typische woestijnantilopen als de Afrikaanse addax en algazelle, en de Arabische oryx, maar ook woestijnratten, kamelen, dromedarissen, schorpioenen en sommige slangensoorten en kleine katachtigen kunnen met erg weinig water toe. Sommige soorten hebben voldoende aan het vocht aanwezig in hun voedingsgewassen of prooidieren, andere leven van dauw of gaan ondergronds of zijn vooral ’s nachts actief.
De belangrijkste plantenfamilies, die extreme droogte aankunnen en dan ook voornamelijk in woestijnen worden gevonden zijn de Cactusfamilie (Cactaceae), Wolfsmelkfamilie (Euphorbiaceae), Aloëfamilie (Aloeaceae), Agavenfamilie (Agavaceae), Vetplantenfamilie (Crassulaceae), Composietenfamilie (Asteraceae), Palmvarenachtigen (Cycadales) en de fameuze Welwitschia mirabilis. Niet alle planten die in de woestijn groeien zijn cactussen, alhoewel sommige er erg op kunnen lijken. Cactussen, die alleen in Amerika groeien, wolfsmelkachtigen (Euphorbia) uit Afrika of octopusbomen (Didierea) uit Madagaskar lijken erg op elkaar. Afrikaanse aloe's en Amerikaanse agaves zien er ook bijna hetzelfde uit. De voorouders van deze planten leken totaal niet op elkaar. Onder invloed van de woestijn kregen ze allemaal gelijkaardige aanpassingen. Dit type van evolutie noemen we convergente evolutie.
(Bron: Website Nationale Plantentuin van België)

Welwitschia mirabilis (tweeblaarkanniedoodnie in het Afrikaans), is de enige plant die wordt gerekend tot de familie Welwitschiaceae, een zogeheten monotypische familie. De plant komt voor in de kuststreken van Angola en Namibië. De plant is vernoemd naar Friedrich Welwitsch. De plant heeft slechts twee bladeren en groeit zeer langzaam. Beide bladeren zitten aan een korte stam. In het gebied waar de plant groeit regent het maar weinig, de jaarlijkse regenval van ongeveer 1-100 mm is voor de plant ontoereikend. Ook condensatie van mist, wat leidt tot een neerslagequivalent van 50 mm, is ontoereikend. De plant haalt haar water vooral uit ondergrondse waterbronnen en stromen. De Welwitschia groeit in de woestijn in een gebied, waar soms gedurende jaren geen regen valt. Hoe komt hij dan aan water? Deze plant blijkt in de Namib woestijn alleen voor te komen in een tachtig kilometer breed kustgebied, waar regelmatig mist optrekt vanuit het water van de koude Golfstroom. In de nacht condenseert het water en dan kan de Welwitschia via zijn huidmondjes water opnemen. Overdag sluiten de huidmondjes, waardoor verdamping wordt voorkomen. Gemiddeld worden de planten zo'n 500 tot 600 jaar oud, maar het is bekend dat sommige exemplaren wel 2000 jaar oud zijn. De zaaddoosjes van een Welwitschia met rode Welwitschia-wantsen. De plant is tweehuizig en voor bestuiving aangewezen op de Welwitschia-wants (Probergrothius sexpunctatis), een rode wants. Vanwege haar langzame groei en doordat veel oudere planten zijn weggehaald door verzamelaars is de plant uit sommige gebieden bijna verdwenen. De Welwitschia in Angola lijkt beter beschermd dan die in Namibië omdat landmijnen de verzamelaars op afstand houden.

De meeste woestijnplanten bewaren het water in hun dikke vlezige bladeren (vetplanten), andere slaan het op in hun lichaam (cactussen, euphorbia’s). Deze bladloze woestijnsoorten hebben geen bladeren en de fotosynthese vindt dan ook plaats in de groene huid van hun stammen en lichamen. Woestijnplanten, die dergelijk morfologische aanpassingen niet bezitten – vaak eenjarigen - zijn voor hun levenscyclus dan ook geheel aangewezen op de incidentele en vaak erg korte periode van regenval. Binnen luttele dagen vindt dan ook achtereenvolgens bloei, bevruchting, zaadvorming en sterven plaats en verandert de woestijn kortdurend in een onafzienbare bloemenzee.
Kenmerkend voor veel woestijnplanten is de dikkige huid vaak met een vettige waslaag en aanpassingen aan de huidmondjes om waterverlies tot een minimum te beperken. Soms liggen de huidmondjes daarom begraven in groeven en zijn omgeven door haren. Bij een aantal soorten gaan de huidmondjes alleen ’s nachts open en vindt er fotosynthese plaats; het water verlies per hoeveelheid geproduceerde koolhydraten is dan ook nog maar 10 procent van wat het overdag zou zijn geweest. Maar ook naalden op bijvoor beeld cactussen beschermen niet alleen tegen vraat van dorstige woestijndieren maar bieden ook schaduw. Sommige woestijnplanten sturen hun wortels tot wel 40 meter de diepte in om water te bereiken. Andere gaan tijdens periodes van extreme droogte in een soort ‘winterslaap’, andere verliezen hun blad, de voornaamste structuren via welke water wordt verdampt. Fotosynthese vindt dan niet meer plaats.

Planten nemen een fundamentele plaats in in het voedselweb, omdat ze als primaire bron van organisch materiaal dienen voor dier en mens. Planten gebruiken hun bladeren om suikers en zetmeel aan te maken in een licht-afhankelijk proces, fotosynthese. Water en kooldioxide (CO2) worden omgezet in een suiker (C6H12O6) en zuurstof (O2), dat wordt afgegeven aan de dampkring. De fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels (chloroplasten) in de groene bladeren of andere groene plantendelen. Water (H2O) bereikt het blad via de vaatbundels vanuit de wortel door de houtvaten van de stengel. CO2 komt in de chloroplasten door diffusie vanuit de lucht door de huidmondjes in het blad en de intercellulaire holten gelegen tussen de sponsparenchym cellen. De suikerverbindingen die door de fotosynthese ontstaan, worden verdeeld over de hele plant via de bastvaten in de vaatbundels. Een deel van de zuurstof dat bij de foto-reactie vrijkomt verlaat de plant via de intercellulaire holten en de huidmondjes, waarlangs ook water verdampt.

Dan is er nog een vorm van fotosynthese die bij een grote groep vetplanten voorkomt: “Crassulacean Acid Metabolism (CAM)”. Dit soort fotosynthese verloopt anders dan de fotosynthese bij andere planten en is helemaal gericht op overleven in droge gebieden met extreem weinig neerslag. CAM planten sluiten overdag de huidmondjes en houden op deze manier het vocht bij zich. Tijdens de nacht openen ze de huidmondjes en kunnen ze koolzuurgas opnemen.
Wat er bij gewone fotosynthese overdag gebeurt, gebeurt bij CAM ’s nachts en omgekeerd. CAM planten openen ’s nachts hun huidmondjes, nemen koolzuurgas op en wanneer de dag aanbreekt sluiten de planten hun huidmondjes en wordt het koolzuurgas in de chloroplasten omgezet tot suiker. De niet- CAM planten kunnen overdag koolzuurgas opnemen dat samen met het opgenomen water reageert onder invloed van licht en bladgroen (chloroplast) tot suikers die worden gebruikt voor de groei, herstel en O2-productie. Overdag wordt zuurstof opgenomen, terwijl ’s nachts koolstofdioxide wordt afgegeven.
(Bronnen: jouwweb.nl, Wikipedia en Leerboek der Plantenfysiologie; Dr. R. Brouwer, Dr. J. Bruinsma, Dr. Ir. P.J.C. Kuiper, Dr. J.D. Verleur en Dr. J.G.H. Wessels; A. Oosthoeks Uitgeversmaatschappij N.V. Utrecht 1972)