Planten Fysiologie

Het wortelstelsel zijn de organen van de plant dat zich in de bodem bevindt. Dit systeem is verantwoordelijk voor de opname van water, mineralen en zuurstof uit de bodem. Deze opname komt door kleine vertakkingen in de wortels die niet met het blote oog waarneembaar zijn, namelijk de wortelhaartjes. Deze wortelhaartjes zijn vrijwel in alle soorten wortels te vinden en wortel al in de eerst wortel (de kiemwortel) gevonden. De kiemwortel is het eerste orgaan dat ontplooit uit een zaadje en groeit verder de diepte in van de bodem. Eigenlijk groeit het richting de plek waar het meeste water is.

Na de kiemwortel ontstaan er zijwortels die ook weer wortelhaartjes bevatten en ook weer meerdere keren zullen vertakken. Hoe het wortelstelsel vertakt hangt af van het soort stelsel. Deze vertakkingen vergroten het contactoppervlak in de bodem en zorgen voor een efficiëntere voedselopname. Daarnaast verstevigt het de positie van de plant in de grond waardoor de plant beter weerbaar is tegen harde wind of stromend water. Sommige planten gebruiken de wortels zelf als opslagplaats voor voedsel waarmee de planten moeilijke periodes kan overbruggen met reserves.

De wortelstelsels hangt natuurlijk af van het type plant en hoe het wortelstelsel zich ontwikkelt hangt ook af van het type plant en omstandigheden. De samenstelling van de grond kan de groei van de wortels bijvoorbeeld beperken. Denk hierbij aan onvoldoende water, zuurstof of mineralen in de grond of zelfs fysieke beperkingen zoals stenen en klei in de grond. De verschillen in eigenschappen van de plant zelf zullen in een later deel uitgebreid worden behandeld, voor nu beperken we ons voor nu het type wortelstelsels de penwortel-, en de vezelachtig wortelstelsels.

Bij een penwortelstelsel zijn er wortels van verschillende diktes, deze zijn weergeven in figuur 1. Een dikke wortel dat verder de diepte in gaat en vertakte zijwortels die meer horizontaal groeien. De wortels zijn vooral te zijn bij planten die erg hoog worden. Diepe wortels zijn voor hoge planten erg belangrijk omdat deze planten ook zwaarder zijn en meer wind vangen. Door de diepe penwortels zullen deze het gewicht kunnen compenseren en zal de plant niet snel breken of omvallen. Dit is dan weer niet zo belangrijk voor kleinere plantsoorten zoals vele grassen die veelal dun en klein zijn.

Bij grassoorten wordt dan ook vaker een vezelachtig wortelstelsel waargenomen. Dit wortelsysteem lijkt op een heel draadvormig netwerk dat zich nestelt in zowel de lengte als breedte van de bodem. Dit geeft de planten een zeker vastigheid in de bodem en maakt het ook weerbaarder tegen planteneters. Wanneer een plant uit de grond wordt getrokken zullen de draadvormige wortels vrij snel breken waaruit weer niet planten kunnen groeien. Daarnaast door het grote contactoppervlak zijn deze planten ook moeilijk om in zijn geheel uit de bodem te trekken.

Figuur 1: Schematische weergave van de wortelsystemen. Links zijn de penwortels weergegeven die dieper in de bodem groeien. Rechts in het figuur is een vezelachtig wortelstelsel te zien waarin de wortel meer gelijke grote hebben en alle kanten op groeien. Zowel de penwortels als vezelachtige wortels hebben wortelhaartjes.

Niet alleen de wortels van een plant groeien onder de grond. Zo kan bijvoorbeeld de stam zich ook onder de grond bevinden. Dit is bijvoorbeeld te zien bij wortelstokken, waarbij de stam horizontaal vlak onder de bodem groeit. Vanuit de stam groeien weer verticale wortels die verder de diepte in groeien. Verdikte wortelstokken maken het voor een plant mogelijk om meer voedsel op te slaan. Om meer reservevoedsel op te kunnen slaan hebben sommige planten dikke uiteinden of knopen. Deze knopen zorgen ervoor dat de plant moeilijke periodes kan overbruggen met weinig voedsel. Aardappelen en suikerbieten zijn voorbeelden van knopen. In het eerste stadium van de ontwikkeling van de plant wordt deze opgebouwd. Deze planten kunnen dan ook wel groeien in twee jaar. In het eerste jaar wordt vooral ingezet op het ontwikkelen van de knopen en in het jaar daarom worden deze opgebouwde reserve gebruikt om boven de grond te gaan groeien.

Onder de grond worden water er mineralen uit de grond opgenomen en wordt de voedselvoorraad opgeslagen. Alleen moet deze bron van energie ook worden verkregen. Daarvoor moet de plant via de stam boven het oppervlak zien te komen. Hoewel eerder ook is besproken dat de stammen horizontaal kan groeien via uitlopers, hebben deze als primaire functie om aseksueel (zonder bevruchting) voort te kunnen planten. Bij planten zonder uitlopers is het voortplanten en het verspreiden ook beperkt doordat de wortels verder onder de grond groeien. Daarom is een orgaansysteem nodig dat boven het oppervlak komt en aan deze behoeftes voldoen. Dit bovengrondse orgaanstelsel heet ook wel de scheut en bevat organen zoals de bladeren, stam en bloemen.

De stengel of stam geeft de plant stevigheid en vormt de basis van het vaatstelsel van planten. Net als de wortels in de grond vertakt de stam zich, maar dan boven de grond. Deze vertakkingen ontstaan vanuit knopen. Vanuit deze knopen groeien uiteindelijk de bladeren, opgebouwd uit een bladsteel en bladschijf (zie figuur 2, links). Bij bepaalde grasachtige (zie figuur 2, rechts) valt het op dat er geen stam is maar een bladschede waaruit de bladschrijven groeien. Let op: niet alle grasachtige groeien op deze manier, ook deze ontwikkelen veelal een stengel met daaraan bladeren. Denk bijvoorbeeld maar aan maïs of bamboe.

Figuur 2: Onderscheid in de ontwikkeling van de scheuten zonder voortplantingsorganen. In de vroege fase van ontwikkeling groeien de bladeren vanuit de stammen (links) of bladschede (rechts).

De bladeren bij planten zorgen voor energieopwekking door zonlicht in een proces genaamd fotosynthese. De scheut groeit dan ook richting het licht om maximaal licht te vangen. Daarnaast hebben bladeren huidmondjes die vooral aan de onderste zijde van het blad te vinden zijn. Deze huidmondjes zijn kleine holtes die de plant kan openen en sluiten. Het doel van de huidmondjes zijn gasuitwisseling. Zo wordt overtollig waterdamp geloosd en wordt koolstofdioxide (koolzuur) juist weer opgenomen. Water en koolstofdioxide zijn de benodigde stoffen voor fotosynthese om suiker te produceren. Fotosynthese zal in een later sectie uitgebreider worden besproken. Voor nu is het belangrijk om te onthouden dat dit het produceren van energie een belangrijke functie is van bladeren.

Het is dan ook zo dat hoe groter de bladeren van een plant zijn hoe meer licht kan worden opgevangen. Toch hebben niet alle planten grotere bladeren en hebben zelf een ander bouwplan. Zo is te zien dat sommige planten samengestelde bladeren hebben waarin de bladsteel meerdere bladschijven bevatten.

De wortels en scheut worden verbonden via een vaatstelsel. Transport van de stoffen zijn essentieel voor een plant om te overleven. De suikers die worden geproduceerd in de bladeren moeten namelijk bij de rest van de plant terecht kunnen komen, zoals bij de wortels die niet zelf in staat zijn om energie op te wekken door middel van fotosynthese. Deze suikers worden vervoerd via de bastvaten (floëem). Daar tegenover moet water en mineralen dat door de wortels worden opgenomen ook weer bij de bladeren terug kunnen komen. Deze voedingsstoffen worden vervoerd via de houtvaten (xylem). In figuur 3 is dit schematisch weergegeven.

Figuur 3: Schematische weergave van het transport van de voedingsstoffen. De richting van transport worden weergegeven door de pijlen. Energie wordt verdeeld over de gehele plant via de rode bastvaten. Water dat nodig is voor het opwekken van energie wordt verkregen via de zwarte gekleurde houtvaten.