Planten met een speciaal talent

Onze aquariumplanten zijn meestal boven water gekeeekt. Wij zetten ze dan in het aquarium, en de planten zien zowaar kans zich daaraan aan te passen. Een sterk staaltje aanpassingsvermogen als je er over nadenkt ! Hoe doen die planten dat ?

Een plantenbak onder water

inkijkje

Een gezond, florerend plantenbestand in een aquarium levert onmiskenbaar een sterke positieve bijdrage aan het aquarium milieu. Echter, en als plantenliefhebber valt het mij zwaar dit toe te geven, noodzakelijk daarvoor zijn planten niet. Een goed aquarium milieu is zonder de hulp van planten prima te realiseren, onder meer door water verversen en een op zijn taak berekend filter systeem. Dat brengt ons op de tweede functie van een mooi plantenbestand, en dat is de decoratieve waarde. Niet voor niets is categorie A1, de ‘plantenbak’ ofwel het gezelschapaquarium veruit het populairst onder aquariumhouders. De eerste indruk van zo’n type aquarium staat of valt met de kwaliteit van het planten bestand. Bij nadere beschouwing valt het oog op de vissen en eventuele andere bewoners, waarna de interesse voor de planten al snel vervliegt.otocinclus

De vissen eisen de aandacht op omdat ze zichtbaar op hun omgeving reageren (niets leuker dan dat te testen door op de ruit te tikken of ze te voeren) en specifiek gedrag vertonen, soms zelfs tot op het niveau van individuele exemplaren. De beginnende aquariumhouder kan daarop zijn fantasie de vrije loop laten, en de dieren allerlei eigenschappen toekennen die waarschijnlijk te hoog gegrepen zijn voor het zenuwstelsel waar onze visjes het mee moeten doen. Vissen die tegen de stroom van het filter inzwemmen zijn vrolijk of speels, een territoriale vis is de baas, vissen die samen de enige schuilplaats in het aquarium delen zijn vriendjes. Het kan ook nog gebeuren dat de plaatselijke dierenshop een schoonmaakploeg in de aanbieding heeft. Een Otocinclus voor de planten, een Corydoras voor de bodem, en een Gastromyzon voor de ruiten. Geen enkele plant is in staat ooit op dergelijke wijze onze verbeelding te prikkelen.

apistogrammaSerieuze verdieping treedt op wanneer men een aquarium inricht dat is afgestemd op de eisen van een bepaalde soort. Een ‘speciaal’ bakje waarin de dieren alle facetten van hun gedrag tot expressie kunnen brengen. Territorum aanleg, partnerkeuze, balts, paring, ei afzetting, broedzorg, opgroei van de jongen, etc. Of men legt zich toe op de kweek, vaak met het ideaal zo hoog mogelijke kwaliteit vissen te produceren.

naturestyleAls het gaat om een decoratief aquarium dan zal de hobbyist zich allereerst richten op het zogenaamde ‘aquascapen’. Dat betekent: Een aquarium inrichten. Dat daar nu een engelse term voor is, geeft al een beetje aan dat er internationale belangstelling is voor dat inrichten. Zelfs Engeland, dat qua plantenbakken nooit veel om het lijf heeft gehad, heeft een enthousiaste schare ‘aquascapers’. Die allemaal graag gezonde en florerende planten in hun aquarium willen. De keuze voor een inrichting in de ‘Hollandse’ stijl wordt steeds minder gemaakt, maar de belangstelling voor methoden en technieken om fraaie plantengroepen in het aquarium te laten groeien is er niet minder om.

bacopabloemZoals de houder van een ‘speciaal aquarium’ zich interesseert voor alle aspecten in het gedrag van een bepaalde vissoort, kan de plantenliefhebber nieuwsgierig zijn naar de volledige levenscyclus van een (aquarium) plantensoort. Dus groei, bloei, bestuiving, zaadzetting, kiemen en opgroei van de jonge plantjes. En voor moerasplanten komen daar nog bij: Aanpassing van emers (boven water) naar submers (ondergedompeld), en vice-versa. En natuurlijk kan de plantenliefhebber zich ook toeleggen op de kweek van aquariumplanten. Hebben we het dan nog steeds over de aquarium hobby vraagt u zich misschien af ? Misschien niet helemaal, maar feit is wel dat het prima lukt in een oud aquarium!

cactus

Landplanten – Moerasplanten – Waterplanten

Dat is zo’n beetje het onderscheid dat gemaakt wordt. En zeker, er zijn uitgesproken landplanten die niets moeten hebben van teveel water. Die zelfs allerlei mechanismen hebben ontwikkeld om het beetje water dat ze af-en toe toch nodig hebben, ten volle te benutten. Denk aan cactussen en vetplanten, om er maar eens een paar te noemen.

waterpestEchte waterplanten daarentegen, kunnen absoluut niet overleven als ze niet continue ondergedompeld zijn. Het andere uiterste van de schaal dus.

Daar tussenin zijn de grenzen niet zo scherp. Er zijn soorten die zich hebben aangepast aan het leven in gebieden die periodiek voor korte tijd overstroomd worden. Vocht minnende landplanten, die indien nodig (heel) lang hun adem in kunnen houden.

biesAndere soorten staan gewoonlijk het hele jaar in het water, zelfs ondergedompeld, en zijn er prima tegen bestand als hun leefgebied een bepaalde periode droog staat.

Deze groep, die van de moerasplanten, is de groep waar de aquariumhandel de meeste aquariumplanten uit geselecteerd heeft. En niet uit de groep echte waterplanten zoals je misschien zou verwachten.

cryptoslootDe verschillen tussen het leven boven water en het leven onder water zijn enorm. Goed beschouwd is het een hele prestatie van moerasplanten om zich zo aan te kunnen passen dat beide mogelijk is. Er zijn geen andere organismen die deze truuk beheersen. Hoe doen die moerasplanten dat nu eigenlijk?
Laten we eerst eens kijken naar de waterhuishouding en de rol die water speelt in het bestaan van een plant.

Waterhuishouding

Planten zien kans om water vanaf de wortels naar de bladeren te transporteren. In dit water zitten de mineralen opgelost, die door de wortels uit de bodem zijn gehaald. Het transport gaat via vaatbundels, welke goed zichtbaar zijn in een doorgesneden stengel. Het vaatstelsel dat het water transporteert wordt xyleem genoemd. Een tweede vaatstelsel transporteert foto-synthese producten, hormonen, etc. Dit tweede vaatstelsel wordt floëem genoemd. De structuur van de vaatbundels hangt samen met het type waartoe de plant behoort, éénzaadlobbig of tweezaadlobbig.

Bij éénzaadlobbigen of monocotylen ontkiemt het zaad met één sprietje, zoals gras bijvoorbeeld. Bij tweezaadlobbigen of dicotylen ontkiemt het zaad met twee blaadjes, zoals bij een bruine boon.

eenlobbigstengel

tweezaadlobbig

tweelobbigstengel

eenzaadlobbig

Bij éénzaadlobbigen komen de vaatbundels verspreid in de stengel voor zoals op de foto te zien is. Bij tweezaadlobbigen zijn de vaatbundels ringvormig gerangschikt. Op de foto bestaat de lichter gekleurde ring uit de vaatbundels. Alles wat binnen de ring van de vaatbundels ligt, noemt men het merg van de stengel. Aan de buitenkant van de stengel bevindt zich de opperhuid (epidermis). Eénzaadlobbige aquariumplanten zijn onder meer Aponogeton, Vallisneria, Sagittaria, Anubias, Echinodorus en Cryptocoryne. De meeste stengelplanten zijn tweezaadlobbig, evenals Nymphaea, Nymphoides en andere. Waterpest daarentegen is dan weer éénzaadlobbig.

Een plant heeft dus het nodige leidingwerk om water te transporteren. Maar dat moet tegen de zwaartekracht in, van de wortels naar de bladeren. Daartoe maakt een plant gebruik van een aantal mechanismen die als pomp werken.

capillairDe eerste is de capillaire werking van de dunne vaten in de plant.

osmotischedrukDaarnaast is er de osmotische druk. Osmotische druk ontstaat tussen twee oplossingen met verschillende ion concentraties, gescheiden door een membraan. Water zal zich naar de oplossing met de hoogste ion concentratie willen begeven. Aangezien in het xyleem van de plant relatief veel mineralen in oplossing zijn, heeft water uit de omgeving van de plant, met een lagere ion concentratie, de neiging de plant in te willen dringen. Dit levert een drukverschil op dat het water in de plant omhoog stuwt.

Als het water in het blad is aangekomen dan kan het daar verdampen onder invloed van de zon. Zo blijft het transport op gang. (Om water bovenin een 100 meter hoge boom te krijgen zijn nog andere mechanismen nodig maar het gaat te ver die hier te bespreken.)

parelvederkruid

De opwaartse druk van het water in de plant kan zo groot zijn dat niet alle water dat naar de bladeren gevoerd wordt, daar kan verdampen. Het teveel aan water wordt uitgescheiden via zogenaamde waterporiën (hydathoden) aan de punt of de rand van het blad. Er verschijnen waterdruppels aan de rand van de bladeren. Dit verschijnsel heet guttatie. Er is zelfs een waterplant die aan de druppeltjes aan de boven water stekende delen zijn Nederlandse naam heeft ontleend: Parelvederkruid (Myriophyllum aquaticum).

Gasuitwisseling

huidmondjeIn het blad zitten kleine open ruimten tussen de cellen (intercellulaire holten) Hierin verdampt water tot waterdamp. Uit deze holten wordt ook de CO2 opgenomen voor de fotosynthese. De verbinding tussen de intercellulaire holten en de buitenlucht wordt geregeld via de huidmondjes. Dit zijn openingen in het blad, die naar behoefte kunnen worden geopend en gesloten. Als de huidmondjes open zijn, kan de waterdamp vervliegen en kan de CO2 voorraad worden aangevuld. Het blad is verder afgesloten met een wasachtige laag. Bij planten die hun water liefst zo min mogelijk kwijt willen zoals cactussen en vetplanten, is die laag extra dik. Bij planten die gemakkelijker aan het benodigde water komen zal het blad zelf zo’n 5% van de verdamping veroorzaken, de rest gaat via de huidmondjes.

bladdoorsnedeGasuitwisseling en verdamping kunnen niet onafhankelijk geregeld worden. Als er CO2 nodig is dan moeten de huidmondjes open, en dan verdampt er ook water. Planten die in droge gebieden moeten overleven nemen s’nachts CO2 op, en laten overdag de huidmondjes gesloten.

Het bestaan onder water

Bij een ongedompeld bestaan zal de plant een paar flinke aanpassingen moeten maken. Allereerst is er het probleem dat bij de wortels veel minder zuurstof beschikbaar is dan op het land. Daarnaast is er het probleem van de gasuitwisseling aan het blad. Het is onder water veel lastiger zuurstof kwijt te raken en koolzuur op te nemen dan in lucht. En dan is er ook nog het probleem dat de lichtsterkte snel afneemt in dieper water, terwijl een groot deel van het licht zowiezo al door het wateroppervlak gereflecteerd wordt. De plant onder water zal dus minder licht krijgen dan een plant die een eindje verder op de kant staat.

Een plant kan aanzienlijke hoeveelheden zuurstof naar de wortels transporteren. Uit de bodem onder een veldje Cryptocorynen in het aquarium kan regelmatig een forse bel gas ontsnappen. Dat heeft over het algemeen niets te maken met rottingsgas maar met gas dat door de plant naar de wortels is getransporteerd en daar aan de bodem werd afgegeven.

difformis_bovenHet probleem dat gasuitwisseling in water minder makkelijk gaat dan in lucht moeten planten oplossen door hun vorm aan te passen. Dat is een bekend verschijnsel bij planten die in de aquarium winkel gekocht werden. Die zijn meestal boven water gekweekt, en zullen in het aquarium aanpassingen ondergaan. Soms zelfs zo ingrijpend dat de oorspronkelijke plant niet meer te herkennen is.difformis_onder

Om de gasuitwisseling te verbeteren hebben moerasplanten een aantal verschillende maatregelen tot hun beschikking.

Allereerst zal de plant andere bladeren gaan maken. Die nieuwe onderwater bladeren hebben een groter oppervlak, zodat meer oppervlak ter beschikking staat om de gasuitwisseling te realiseren. Hygrophila difformis ontleent zelfs zijn naam aan het enorme verschil tussen de bovenen onderwater vorm.

De tweede maatregel heeft te maken met het blad oppervlak. Landplanten ademen door huidmondjes, en het blad is verder afgesloten met een waslaagje op de buitenste laag van de opperhuid (cuticula). Dit kan een plant onder water zich niet permitteren. Bladeren die aangepast zijn aan een bestaan onder water hebben een zeer dunne opperhuid (epidermis) en al helemaal geen afsluitend waslaagje. In de afbeelding (van een blad van een landplant) is onder de epidermis een laagje verticale cellen te zien (pallisaden parenchym) Die laag cellen kan in onderwater bladeren ook nog verdwijnen. Door het verlies van de afsluitende werking door cuticula, epidermis en pallisaden parenchym, komen de intercellulaire ruimten gemakkelijk in contact met het water en wordt de gasuitwisseling op een voldoende niveau gebracht.

hydropotenOm de gasuitwisseling nog verder te ondersteunen, of beter gezegd voor een deel onnodig te maken, kunnen planten die een ondergedoken bestaan moeten leven een uitgebreid stelsel luchtkanalen en sterk vergrote intercellulaire ruimten aanleggen. Echte waterplanten zijn hier meesters in. Zuurstof en koolzuur kunnen zich via deze luchtkanalen heel gemakkelijk door de plant bewegen, en ook worden opgeslagen. Dat betekent dat de overdag geproduceerde zuurstof kan worden bewaard voor de nachtelijke ademhaling. In de nacht door de plant zelf geproduceerd koolzuur kan de volgende dag worden gebruikt voor fotosynthese. De gassen die op die manier ge-recycled worden hoeven niet met het water uitgewisseld te worden.

In aanvulling op dit alles hebben onderwater bladeren van moerasplanten en echte waterplanten, heel kleine plekjes op de bladeren, waar de epidermis een speciale structuur heeft die sterk waterdoorlatend is. Zulke plekjes heten hydropoten. Ze zijn klein, maar het kunnen er heel veel zijn. Deze water doorlatende plaatsen lijken tot doel te hebben dat het blad water en de daarin opgeloste mineralen kan opnemen. Planten met een sterk ontwikkeld wortelgestel (bv. Cryptocorynen) hebben duidelijk minder hydropoten dan echte waterplanten die het met weinig of geen wortels moeten doen (Ceratophyllum, Utricularia, etc.)