Hoe overleven die woestijnplanten? | Water

21 juli 2021

HOE PLANTEN MET HET WOESTIJNKLIMAAT GAAN

Woestijnplanten hebben de neiging er heel anders uit te zien dan planten die in andere regio’s voorkomen. Ze zijn vaak gezwollen, stekelig en hebben kleine bladeren die zelden heldergroen zijn. Hun vreemde uiterlijk is het resultaat van hun opmerkelijke aanpassingen aan de uitdagingen van het woestijnklimaat. Droogte is de enige factor die een woestijn definieert en is de belangrijkste beperking waaraan woestijnorganismen zich moeten aanpassen.

Woestijnplanten hebben drie belangrijke adaptieve strategieën ontwikkeld: sappigheid, droogtetolerantie en droogtevermijding. Elk van deze is een andere maar effectieve reeks aanpassingen om te gedijen onder omstandigheden die planten uit andere regio’s zouden doden.

Sappigheid

Vetplanten slaan water op in vlezige bladeren, stengels of wortels. Alle cactussen zijn vetplanten, net als woestijnbewoners die geen cactussen zijn, zoals agave, aloë, olifantenbomen en veel euphorbia’s. Verschillende andere aanpassingen zijn essentieel om de gewoonte om water op te slaan effectief te laten zijn.

Vetplanten zoals deze Agave victoriae-reginae slaan water op in hun bladbladen. Ze hebben ook wasachtige nagelriemen en zijn CAM-planten (zie hieronder), waardoor ze zeer waterefficiënt zijn.

Een vetplant moet in korte tijd grote hoeveelheden water kunnen opnemen. Woestijnregens zijn vaak licht en kort en de grond droogt snel onder een intense zon. Om aan deze omstandigheden het hoofd te bieden, hebben bijna alle vetplanten uitgebreide, ondiepe wortelstelsels. De wortels van een saguaro strekken zich horizontaal uit, ongeveer zo ver als de plant hoog is, maar zijn zelden meer dan 10 cm diep. De waterabsorberende wortels bevinden zich meestal binnen de bovenste halve inch (1,3 cm).

Vetplanten moeten hun watervoorraad in een uitdrogende omgeving kunnen houden en zo efficiënt mogelijk kunnen gebruiken. De stengels en bladeren van de meeste soorten hebben wasachtige nagelriemen die ze bijna waterdicht maken wanneer de huidmondjes zijn gesloten. Water wordt verder geconserveerd door kleinere oppervlakten; de meeste vetplanten hebben weinig bladeren (agaves), geen bladeren (de meeste cactussen), of bladeren die bladverliezend zijn in droge seizoenen (olifantenbomen, ocotillo’s, boojums).

Veel vetplanten, evenals halfvetplanten zoals de meeste yucca’s, epifytische orchideeën en xerofytische bromelia’s, bezitten een waterefficiënte variant van fotosynthese, CAM genaamd, een acroniem voor Crassulacean Acid Metabolism. CAM-planten openen ‘s nachts hun huidmondjes voor gasuitwisseling en slaan koolstofdioxide op. Overdag, terwijl de huidmondjes gesloten zijn, wordt fotosynthese uitgevoerd met behulp van de opgeslagen koolstofdioxide. Vanwege de lagere temperaturen en hogere luchtvochtigheid ‘s nachts, verliezen CAM-planten een tiende zoveel water per eenheid gesynthetiseerde koolhydraten als standaard C3-planten.

Deze cactusvijgcactus slaat niet alleen water op in zijn sappige kussentjes (stengels), hij beschermt zichzelf ook tegen hongerige roofdieren met zijn stekels. Stekels helpen ook om de plant te verduisteren en om vocht op te vangen en te sturen.

Een ander waardevol kenmerk van CAM-planten is hun vermogen om het metabolisme tijdens droogtes stationair te laten draaien. Wanneer CAM-planten waterstress krijgen, blijven de huidmondjes dag en nacht gesloten; gasuitwisseling en waterverlies bijna stoppen. De plant handhaaft echter een laag metabolisme in de nog vochtige weefsels. Net zoals een stationair draaiende motor sneller op volle toeren kan draaien dan een koude, kan een stationair draaiende CAM-fabriek binnen 24 tot 48 uur na een regenbui weer volledig groeien. Daarom kunnen vetplanten snel profiteren van kortstondig oppervlaktevocht.

Opgeslagen water in een droge omgeving vereist bescherming tegen dorstige dieren. De meeste vetplanten zijn stekelig of giftig, vaak beide. Sommigen beschermen zichzelf door alleen op ontoegankelijke locaties te groeien. Toch vertrouwen anderen op camouflage. Arizona night bloeiende cereus, bijvoorbeeld, lijkt sterk op de droge stengels van de struiken waarin het groeit.

Droogtetolerantie

Droogtetolerantie (of droogterust) verwijst naar het vermogen van een plant om uitdroging te weerstaan ​​zonder dood te gaan. Planten in deze categorie laten vaak bladeren vallen tijdens droge periodes en gaan in een diepe rustperiode. Het meeste waterverlies vindt plaats door transpiratie via bladoppervlakken, dus als u bladeren laat vallen, blijft er water in de stengels. Sommige planten die normaal gesproken hun bladeren niet afwerpen, hebben harsachtige coatings die het waterverlies vertragen (bijv. creosootstruik).

Creosootbladeren hebben een harsachtige coating die het waterverlies vertraagt. Deze bladeren hebben zich aangepast om water te besparen en hoge temperaturen te overleven.

De wortels van droogtetolerante struiken en bomen zijn uitgebreid in vergelijking met die van planten in nattere klimaten, en beslaan een gebied tot tweemaal de diameter van het bladerdak. Ze exploiteren de grond op een grotere diepte dan de wortels van vetplanten; soms strekken ze zich uit tot extreme diepten (bijv. mesquite). De meeste wortels van een mesquite bevinden zich echter binnen drie voet (0,9 m) van het oppervlak.

De worteldiepte bepaalt de mogelijkheden voor groeicycli. In tegenstelling tot de ondiepgewortelde strategie van vetplanten, is er veel regen nodig om de diepere wortelzone van struiken en bomen nat te maken. Nadat een kletsnatte regen is gevallen, hebben struiken zoals brittlebush en creosoot een paar weken nodig om de volledige groei te hervatten vanuit een diepe rustperiode. De wisselwerking tussen deze strategie en die van vetplanten is dat als de diepere grond eenmaal door verschillende regenbuien is bevochtigd, deze veel langer vochtig blijft dan de oppervlaktelaag, waardoor een groei van meerdere weken wordt ondersteund.

Vetplanten kunnen alleen water opnemen als de grond bijna verzadigd is. Daarentegen kunnen droogtetolerante planten water opnemen uit grond die veel droger is. Evenzo kunnen deze planten fotosynthetiseren met een laag vochtgehalte in het blad, wat voor de meeste planten fataal zou zijn.

Brittlebush heeft grijze bladeren die zonlicht weerkaatsen en wat koeler blijven. Ze laten ook gemakkelijk bladeren vallen tijdens droge periodes en zullen snel uitlopen na regen.

Droogte vermijden

Eenjarige planten ontsnappen aan ongunstige omstandigheden door niet te bestaan. Ze rijpen in één seizoen en sterven dan nadat ze al hun levensenergie hebben gekanaliseerd in het produceren van zaden in plaats van er een paar te reserveren om te overleven.

De meeste eenjarigen in de Sonorawoestijn ontkiemen alleen tijdens een smal venster in de herfst, nadat de zomerhitte is afgenomen en voordat de winterkou komt. Tijdens deze kans moet er voor de meeste soorten een regen van minstens 2,5 cm vallen. Deze combinatie van vereisten is een overlevingsverzekering: een centimeter regen in het milde herfstweer zorgt voor voldoende bodemvocht zodat de ontkiemende zaden waarschijnlijk zullen rijpen en zaden zullen produceren, zelfs als er in dat seizoen bijna geen regen meer valt. Er is nog een verdere verzekering: zelfs onder de beste omstandigheden zullen niet alle zaden ontkiemen; sommige blijven slapend. Hoewel de mechanismen niet bekend zijn, zal een percentage van de jaarlijkse oogst van woestijnlupinezaden pas ontkiemen als ze tien jaar oud zijn.

Wilde bloemen zoals deze Arizona Poppies en Lupines wachten op precies de juiste omstandigheden. Lentebloeiers ontkiemen tijdens herfst/winterregens. Ze bloeien in de lente, gaan dan naar zaad en sterven voordat de hitte en het droge weer beginnen.

Zaailingen produceren snel bladrozetten tijdens het milde herfstweer, blijven plat tegen de grond terwijl ze langzamer groeien in de winter en schieten in de lente in bloei. Omdat de planten onopvallend zijn totdat ze met de lentebout beginnen, denken veel mensen ten onrechte dat lenteregens onze bloemenpracht produceren.

Eenjarigen komen alleen veel voor in gemeenschappen met droge seizoenen, waar de afstand tussen vaste planten wordt bepaald door de benodigde wortelruimte om voldoende vocht te verkrijgen om de droogste jaren te overleven. In de occasionele nattere jaren zijn zowel open ruimte als vocht beschikbaar om te worden geëxploiteerd door een populatie van snelgroeiende eenjarigen. Hoe droger het leefgebied, hoe groter het aandeel eenjarige soorten. De helft van de flora van de Sonorawoestijn bestaat uit eenjarige soorten. In de droogste habitats is tot 90% van de planten eenjarig.

De woestijnomgeving lijkt misschien vijandig, maar dit is puur het gezichtspunt van een buitenstaander. Aanpassingen stellen inheemse planten en dieren niet alleen in staat om hier te overleven, maar ook om het grootste deel van de tijd te gedijen.

– – – – –

Wist u dat tot 70 procent van het waterverbruik buitenshuis plaatsvindt? Daarom houden we van woestijnplanten en laten we ze elke maand zien. Bezoek onze pagina over het kiezen en planten van waterarme planten voor tips over plantselectie en hoe u op de juiste manier kunt planten. Lees ook zeker al onze blogs over Plant van de Maand door!

Dit artikel wordt met toestemming herdrukt. U kunt het originele artikel lezen hier. Van tijd tot tijd biedt Water – Use It Wisely gastbloggers die schrijven over onderwerpen die te maken hebben met water en waterbehoud. De auteur van deze blogpost, Mark A. Dimmitt, is de voormalige directeur van natuurlijke historie aan de Arizona-Sonorawoestijnmuseum. De missie van het Arizona-Sonoran Desert Museum, opgericht in 1952, is om mensen te inspireren om in harmonie met de natuurlijke wereld te leven door liefde, waardering en begrip voor de Sonorawoestijn te bevorderen. Het museum is een fusie-ervaring: dierentuin, botanische tuin, kunst, galerij, natuurhistorisch museum en aquarium.

Foto’s door Donna DiFrancesco