Planten stellen eisen aan hun omgeving en een van de belangrijkste sturende factoren daarbij is de waterhuishouding. Specialisten kunnen zijn aangepast aan met name droge omstandigheden, waar ze droogtestress kunnen weerstaan, dan wel juist aan alleen natte omstandigheden, waar ze weten om te gaan met zuurstofstress.
Uit onderzoek van onder meer het KWR Watercycle Research Institute blijkt dat bedreigde plantensoorten vaak specialisten zijn – dus met een voorkeur voor droge óf juist natte condities – en dat een afwisseling van beide condities voor hen ongunstig is. In gematigde streken echter zal juist deze combinatie van stressen door klimaatverandering vaker en intensiever voorkomen. Hiermee komen soorten die nu al bedreigd worden, nog verder onder druk te staan.
Droogte- en zuurstofstress
Of planten op een bepaalde plek kunnen overleven wordt ondermeer bepaald door de beschikbaarheid van zuurstof en water in de bodem. Planten proberen altijd voldoende zuurstof en water op te nemen uit de bodem. Als de beschikbaarheid van zuurstof of water in de wortelzone onvoldoende is om aan de vraag van planten te voldoen, zullen planten die niet fysiologisch aangepast zijn aan deze omstandigheden lijden aan zuurstof- of droogtestress.
Planten respireren (‘ademen’) om energie voor groei en onderhoud te verkrijgen. Normaal gesproken verkrijgen plantenwortels voldoende zuurstof voor hun respiratie direct uit de poriën in de bodem. Echter, als de bodem te nat wordt, wordt lucht in de bodemporiën vervangen door water. Hierdoor kunnen planten niet genoeg zuurstof uit de bodem opnemen voor hun respiratie. Planten lijden dan aan zuurstofstress. Of planten zuurstofstress ondervinden is ook sterk temperatuurafhankelijk. Planten verbruiken namelijk meer zuurstof als het warm is.
Droogtestress, als gevolg van te weinig bodemvocht, beperkt de transpiratie van planten. De vraag naar water voor transpiratie hangt af van temperatuur en de CO2-concentratie in de atmosfeer. Als er voor planten te weinig water beschikbaar is om aan de atmosferische watervraag te voldoen, sluiten ze hun huidmondjes om waterverlies tegen te gaan. Als gevolg hiervan worden de CO2-opname voor fotosynthese en de koeling van de plant beperkt.
Om uitspraken te kunnen doen over het effect van klimaatverandering op de vegetatie zijn oorzakelijke verbanden nodig. De afname van de wortelrespiratie en transpiratie zijn de meest directe reacties van de plant op een tekort aan respectievelijk zuurstof en water in de bodem. Daarom zijn deze processen gebruikt om zuurstofstress en droogtestress onder zowel het huidige, als het toekomstige klimaat te bepalen. Planten moeten aan beide stressen zijn aangepast om te kunnen overleven in een grilliger klimaat.
Specialisten en generalisten
Xerofyten en hygrofyten zijn soorten met specialistische aanpassingen aan droge, respectievelijk natte omstandigheden. Xerofyten hebben bijvoorbeeld een cactusachtige bouw (Muurpeper), of haren op de bladeren (Muizenoor) om zo het waterverlies door transpiratie te beperken. Hygrofyten hebben bijvoorbeeld luchtweefsels (Riet, Holpijp) om hun wortels van zuurstof te voorzien.
Op plaatsen waar zowel droogte- als zuurstofstress optreedt, moeten planten echter eigenschappen ontwikkelen die afwisselend met beide tegengestelde stressen om kunnen gaan. Een aanpassing aan de ene stress gaat daarbij wel ten koste van de aanpassing aan de andere, tegengestelde stress.
Xerofyten en hygrofyten blijken slecht in staat om zich aan te passen aan zowel droge als natte omstandigheden en komen dan ook nauwelijks voor op plaatsen waar ze worden blootgesteld aan beide vochtextremen. Mesofyten, ofwel soorten zonder een duidelijke voorkeur voor droge of natte condities, blijken beter bestand te zijn tegen variabele vochtcondities. Op zulke plekken zijn deze generalisten dan ook in de meerderheid.
Bedreigde plantensoorten
Bedreigde plantensoorten zijn vaak specialisten en hebben een smalle bandbreedte van condities waaronder ze kunnen overleven. Ze blijken dan ook binnen een smallere bandbreedte van droogte- en zuurstofstress voor te komen dan algemene soorten. Bovenal komen bedreigde soorten significant meer voor op plekken met alléén droogte- of alléén zuurstofstress, dan op plekken met beide stressen.
Verandering in stressen door klimaatverandering
Door de stijging van de temperatuur en de toename van extreme neerslag in de zomer, zal de zuurstofvraag van planten toenemen en de zuurstofbeschikbaarheid van de bodem afnemen. Hierdoor neemt de zuurstofstress toe. Maar tegelijkertijd neemt door langduriger droge perioden en een hogere vraag naar water ook de droogtestress toe. De combinatie van stressen zal daardoor vaker voorkomen en de stressen zullen intensiever worden. Dit is dus met name schadelijk voor specialisten, waaronder relatief veel plantensoorten voorkomen die nu al bedreigd zijn.
Natuurbeleid
We hebben zowel in Nederland als daarbuiten, wettelijke verplichtingen om bedreigde plantensoorten in stand te houden. Het steeds grilligere weer als gevolg van klimaatverandering kan dat wel eens extra moeilijk maken. Een mogelijke oplossing is het afvlakken van wisselvallige vochtcondities door veranderingen in het waterbeheer zodat de overlevingskansen voor bedreigde soorten stijgen.
Bron
- Bartholomeus et al. ‘Climate change threatens endangered plant species by stronger and interacting water-related stresses’, Journal of Geophysical Research 116(G4) (2011) G04023.
Zie ook:
- KWR Watercycle Research Institute
- Klimaatverandering (Kennislinkdossier)
- Plant houdt adem in onder water (Kennislinknieuws)
- Omgeving plant bepaalt reactie op droogte (Kennislinknieuws)
- Hoe drinken planten? (Kennislinkartikel van Technologiestichting STW)
- Zweten? Nergens voor nodig (Kennislinknieuws)