Waar heeft een boom energie voor nodig?

En welke processen kosten bomen energie

De energie bij bomen nodig voor de verschillende fysiologische processen variëren afhankelijk van de omstandigheden.

Maar er zijn enkele algemene trends die wetenschappelijk onderbouwd kunnen worden. Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste processen en hun relatieve energie die ze vergen.

Inhoudsopgave

Groeien en biomassaproductie

Groeien en dus het produceren van biomassa vergt relatief zeer veel energie.
Groei omvat celvermeerdering en ‑verlenging, evenals de productie van nieuwe biomassa. Zoals bladeren, takken, en wortels. Fotosynthese is de primaire bron van energie voor groei. Dit proces vereist veel energie omdat het de synthese van complexe organische moleculen (bijvoorbeeld cellulose) omvat. Studies tonen aan dat een boom een groot deel van de energie die hij via fotosynthese verkrijgt, besteedt aan groei, vooral tijdens het groeiseizoen.

Energiekosten voor stamondersteuning: de dichtheid van het hout en de structuur van de stam beïnvloeden ook de energiekosten. Waarbij lichtere, sneller groeiende soorten minder energie investeren in stamondersteuning. Wat hen dan weer vatbaarder maakt voor schade en hogere sterftecijfers (King et al., 2006).

Energie bij bomen voor afgrendelen van hout

Het afgrendelen van hout vergt relatief veel energie.
Wanneer een boom schade oploopt, bruik hij energie om wondweefsel te vormen (callusvorming). En eventueel afweerstoffen te produceren om infecties te voorkomen.
Dit proces vergt veel energie omdat het een reactie in het hout en de vorming van een barrièrezone vraagt. En de productie van beschermende stoffen vereist. Onderzoek naar wondafgrendeling bij bomen toont aan dat dit proces een aanzienlijke hoeveelheid van de beschikbare energie zal gebruiken. Vooral als de schade groot is.
Het concept van compartimentalisatie beschrijft hoe bomen energie besteden aan het herstellen van schade en het verdedigen tegen ziekten en plagen. Dit proces van het isoleren van beschadigd weefsel en het beperken van de verspreiding van ziekteverwekkers is cruciaal voor de levensduur van een boom. Maar het is ook een kostbaar proces (Shigo, 1984).
Bemerk dat er ook afgrendeling kan plaats vinden zonder fysieke beschadiging. Namelijk bij het afsluiten van functionele kolommen die de verbinding tussen wortels en blad moeten verzekeren wanneer de boom overgaat naar een veterane fase. Of wanneer een boom delen laat afsterven omwille van externe factoren waarbij conditieverlies optreedt of na droogtestress.

Energie bij bomen voor de bladontplooiing en bloei

Het uitlopen van knoppen en de ontplooiing van bladeren en bloemen in de lente vereist aanzienlijke energie.
Dit proces omvat de groei en ontwikkeling van nieuwe scheuten en bladeren. Wat energie-intensief is vanwege de noodzaak van snelle celdeling en ‑verlenging.
Studies hebben aangetoond dat bomen tijdens deze fase een piek in energieverbruik vertonen. Aangezien ze nieuwe fotosynthetische structuren moeten vormen. Maar daar deze nieuwe fotosynthese structuren nog niet maximaal produceren of opbrengen qua energie. En er op dat moment al erg veel energieverbruik is.
Bladconstructiekosten: het maken van bladeren, vooral in omstandigheden met weinig licht, vereist aanzienlijke energie. Waarbij de bladconstructiekosten kunnen variëren afhankelijk van de levensduur van het blad en de blootstelling aan licht (Poorter et al., 2005). Bomen investeren meer in langlevende bladeren. Die meer investering vragen om ze te construeren, maar minder onderhoud vergen dan kortlevende bladeren (Eamus et al., 2004).

Onderhoud: respiratie en vervanging van oude weefsels

Respiratie en vervanging van oude weefsels vergt een gemiddelde hoeveelheid energie.
Onderhoudsactiviteiten omvatten respiratie (ademhaling), waarbij de bomen energie gebruiken om bestaande cellen in leven te houden. En ze te laten functioneren. Maar ook verouderd of beschadigd weefsels vervangt.
Onderzoek naar de energiebalans van bomen laat zien dat bomen een aanzienlijk deel van de energie, die ze via fotosynthese gegenereren, ook besteden aan onderhoudsrespiratie.

Energie bij bomen voor zaadproductie en vruchtvorming

De vruchtvorming en zaadproductie vergt erg veel energie van de boom.
De productie van vruchten en zaden kost veel energie, omdat het de synthese van complexe organische stoffen zoals vetten, eiwitten, en koolhydraten omvat.
Deze fase is cruciaal voor de voortplanting en overleving van de soort en kan de energiereserves van de boom aanzienlijk uitputten. Wetenschappelijke studies tonen aan dat bomen tijdens mastjaren (jaren met hoge vruchtproductie) vaak minder energie beschikbaar hebben voor andere processen zoals groei.
Bemerk dat het raadzaam kan zijn om de bloemen van pas aangeplante fruitbomen te plukken. Zodat er geen vruchten gevormd worden en er meer energie ter beschikking is voor de ontwikkeling van het wortelsysteem. Waar de boom veel baat bij heeft. Want hoe beter het wortelsysteem ontwikkelt, hoe beter de boom zal bestend zijn tegen droogte en zelfs te natte perioden.

Energie bomen voor ondersteuning van het boomsoorteigen ecosysteem

De ondersteuning van het boomsoorteigen ecosyteem vergt van de boom relatief zeer veel energie.
Bomen gaan een aanzienlijk deel van hun koolstof of suikers gebruiken om het ecosysteem in de bodem te voeden. Het gaat daarbij niet enkel om de symbionten die mycorrhizae vormen, maar ook over bodemorganismen die op en samen met de wortels leven. De symbionten zullen de boom helpen met de opname van mineralen en water. Samen met de andere bodemorganismen, die onder andere helpen bij het vrij maken van mineralen uit de strooisellaag, en de boom beschermen tegen de opruimers in het ecosysteem (parasieten).
Een redelijk groot deel van de suikers en andere stoffen die bomen produceren, gaan via de neerwaartse sapstroom naar het wortelsysteem. De wortels geven naast suikers ook andere wortelexudaten af naar de bodem. Deze wortelexudaten en suikers komen het bodemleven ten goede en zorgen voor een goed functioneerd boomsoort eigen ecosysteem.

Opslag van reserves

Dit is misschien een moeilijke omdat hier geen sprake is van een proces dat energie vraagt. Maar het is wel belangrijk aangezien bomen niet kunnen lenen op afbetaling. Ze slagen energie op, om ze later als het nodig is te kunnen gebruiken. Bijvoorbeeld in geval van stress.

Over het algemeen zijn de processen die betrekking hebben op groei en voortplanting (zoals biomassaproductie en vruchtvorming) het meest energie-intensief voor een boom. Deze bevindingen zijn goed gedocumenteerd in de wetenschappelijke literatuur. Waarbij veel studies de energieverdeling binnen bomen hebben geanalyseerd door middel van metingen van fotosynthese, respiratie, en groeipercentages.

Samenvattend, hoewel alle aspecten van de groei en onderhoud van bomen energie vereisen, zijn de constructiekosten van bladeren en de onderhoudskosten voor stam en verdedigingsmechanismen bijzonder energie-intensief. Deze processen zijn essentieel voor de overleving en efficiëntie van bomen in hun omgeving.

Vergelijking tussen energie nodig voor CODIT tegenover normale groei

De energiekosten voor een boom om te investeren in het Compartmentalization of Decay in Trees (CODIT) model versus normale groei verschillen aanzienlijk. Waarbij CODIT vaak een intensiever en kostbaarder proces is.

CODIT is een verdedigingsstrategie die de boom activeert wanneer deze fysieke schade oploopt of blootgesteld wordt aan ziekteverwekkers.

Dit model zorgt voor het creëren van barrières om verdere schade en infectie te beperken. Wat een energie-intensief proces is dat middelen vereist die anders voor groei zouden worden gebruikt.

CODIT en energiekosten

Onderzoek toont aan dat de CODIT-verdedigingsstrategie een complex systeem is dat afhankelijk is van de beschikbaarheid van koolhydraten en andere metabolische bronnen. Wanneer een boom wordt beschadigd, worden deze bronnen omgeleid van normale groeiprocessen naar de synthese van verdedigingsstoffen zoals suberine en lignine, die langzamer worden geproduceerd maar essentieel zijn voor effectieve barrières tegen ziekteverwekkers (Morris et al., 2019).

Vergelijking met normale groei

Normale groei, inclusief de ontwikkeling van bladeren, takken, en stamgroei, vereist ook aanzienlijke energie. Maar deze wordt rechtstreeks geïnvesteerd in de constructie van nieuwe weefsels en de ondersteuning van fotosyntheseactiviteiten. Deze groei is echter niet zo intensief qua onmiddellijke resource mobilisatie vergeleken met de reactieve aard van CODIT (Wullschleger et al., 1997).

Wat kost het meeste energie; CODIT of groei

Kortom, de energie nodig voor het activeren van CODIT zijn significant hoger dan die voor normale groei. Omdat het een reactief proces is dat onmiddellijke en intensieve resourceallocatie vereist om de boom te beschermen tegen verdere schade of ziekte.

Deze investering in verdediging zal ten koste gaan van de groei en algemene gezondheid van de boom als de middelen te beperkt zijn.