Geschatte lees­tijd: 6 minu­ten

Hoe neemt een boom water op en hoe werkt het watertransport?

Watertransport in bomen: essentieel voor overleving en groei

 

Door mid­del van water­trans­port zijn bomen, de meest indruk­wek­ken­de orga­nis­men, in staat om water van­uit de diep­ten van de bodem naar hun hoog­ste top­pen met bla­de­ren te trans­por­te­ren; lees hier alles over hoe een boom water opneemt.

Dit pro­ces is cru­ci­aal voor hun over­le­ving, groei, ont­wik­ke­ling en behoud.

Het water­trans­port in bomen vindt plaats via een gespe­ci­a­li­seerd sys­teem genaamd het xyleem. Dat zich uit­strekt van de wor­tels tot de bla­de­ren. In dit arti­kel ver­ken­nen we hoe het water­trans­port in bomen ver­loopt. Waarvoor het water dient. En de impact van droog­te­stress op hun fysi­o­lo­gi­sche wer­king.

 

 

Het watertransportmechanisme

 

Het trans­port van water in bomen begint bij de wor­tels, waar water uit de bodem wordt opge­no­men via osmose.

Dit water beweegt door de wor­tel­cel­len heen en bereikt uit­ein­de­lijk het xyleem. Het vas­cu­lai­re weef­sel dat ver­ant­woor­de­lijk is voor het opwaart­se trans­port van water en opge­los­te mine­ra­len. Eenmaal in het xyleem wordt water door de stam naar de bla­de­ren ver­voerd door een pro­ces bekend als de transpiratiestroom.

De drij­ven­de kracht ach­ter de trans­pi­ra­tie­stroom is de ver­dam­ping van water van­uit de bla­de­ren, een pro­ces genaamd trans­pi­ra­tie. Wanneer water ver­dampt van­uit de klei­ne ope­nin­gen in de bla­de­ren, bekend als huid­mond­jes, ont­staat er een nega­tie­ve druk in het xyleem. Die water omhoog zuigt van­uit de wor­tels. Dit pro­ces wordt ver­sterkt door de cohe­sie en adhe­sie van water­mo­le­cu­len. Waardoor een con­ti­nue water­ko­lom door de boom wordt gevormd.

 

 

De functies van water in bomen

 

Water ver­vult meer­de­re essen­ti­ë­le func­ties in bomen. Het is een belang­rijk oplos­mid­del dat mine­ra­len en voe­dings­stof­fen van­uit de bodem naar de ver­schil­len­de delen van de boom trans­por­teert. Deze voe­dings­stof­fen zijn cru­ci­aal voor de foto­syn­the­se. Het pro­ces waar­bij bomen kool­stof­di­oxi­de uit de lucht omzet­ten in zuur­stof en glu­co­se, de ener­gie­bron voor de boom.

Daarnaast speelt water een belang­rij­ke rol bij het regu­le­ren van de tem­pe­ra­tuur van de boom. Door trans­pi­ra­tie kan een boom over­tol­li­ge warm­te kwijt­ra­ken. Wat belang­rijk is voor het hand­ha­ven van een opti­ma­le tem­pe­ra­tuur, voor enzy­ma­ti­sche acti­vi­tei­ten en meta­bo­le processen.

 

 

Droogtestress en de impact op bomen

 

Droogtestress treedt op wan­neer de beschik­baar­heid van water in de bodem onvol­doen­de is om aan de behoef­ten van de boom te vol­doen. Dit kan lei­den tot een reeks fysi­o­lo­gi­sche en struc­tu­re­le ver­an­de­rin­gen die de gezond­heid en groei van de boom beïn­vloe­den. Een onmid­del­lij­ke reac­tie op droog­te­stress is de slui­ting van de huid­mond­jes om water­ver­lies door trans­pi­ra­tie te ver­min­de­ren. Hoewel dit water bespaart, beperkt het ook de opna­me van kool­stof­di­oxi­de, wat de foto­syn­the­se en groei vermindert.

Langdurige droog­te­stress kan lei­den tot ver­min­der­de water­ge­lei­ding in het xyleem, degra­da­tie van foto­syn­the­ti­sche pig­men­ten, en uit­ein­de­lijk tot blad­ver­lies en ver­min­der­de groei­snel­he­den. In extre­me geval­len kan droog­te­stress tot de dood van de boom leiden.

 

 

Hoe neemt een boom water op en wat gebeurd er met het water?

 

Bomen nemen water op uit de bodem via hun wor­tels. Dit pro­ces begint wan­neer water, dat mine­ra­len en voe­dings­stof­fen bevat opge­lost uit de bodem, door de wor­tel­ha­ren wordt geab­sor­beerd. Wortelharen zijn dun­ne uit­steek­sels van de opper­huid­cel­len van de wor­tel, die het opper­vlak ver­gro­ten dat beschik­baar is voor wateropname.

 

 

Wateropname en transport

 

Osmose

Water beweegt de wor­tel­cel­len bin­nen door osmo­se, een pro­ces waar­bij water­mo­le­cu­len zich ver­plaat­sen van een gebied met een lage con­cen­tra­tie opge­los­te stof­fen naar een gebied met een hoge con­cen­tra­tie, door een semi­per­me­a­bel membraan.

 

Worteldruk

In som­mi­ge geval­len draagt een pro­ces genaamd wor­tel­druk bij aan het omhoog­du­wen van water door de wor­tels naar de stam. Alhoewel dit mecha­nis­me een rela­tief klei­ne rol speelt bij het water­trans­port van de mees­te gro­te bomen.

 

Capillaire werking en adhesie

Watermoleculen hech­ten aan de dun­ne buis­jes (hout­va­ten of tra­che­ï­den) bin­nen­in de wor­tels, stam en tak­ken (het xyleem) en trek­ken elkaar omhoog door capil­lai­re werking.

 

Cohesie en transpiratie

Watermoleculen zijn cohe­sief, wat bete­kent dat ze aan elkaar kle­ven. Waardoor een onon­der­bro­ken kolom van water­mo­le­cu­len door de plant wordt gevormd. Wan de wor­tels tot de bla­de­ren. Wanneer water uit de bla­de­ren ver­dampt (trans­pi­ra­tie), cre­ëert dit een nega­tie­ve druk die helpt om meer water van­uit de wor­tels omhoog te trekken.

 

 

Gebruik van water in en door de boom

 

Eenmaal het water in de boom, dan wordt het gebruikt voor verschillende levensprocessen

 

Fotosynthese

In de bla­de­ren wordt water gebruikt in het pro­ces van foto­syn­the­se, waar­bij kool­stof­di­oxi­de uit de lucht wordt omge­zet in glu­co­se en zuur­stof. Water wordt gesplitst (fot­o­ly­se) om elek­tro­nen te leve­ren voor de foto­syn­the­ti­sche reac­tie­ke­ten, en zuur­stof wordt als bij­pro­duct vrijgegeven.

 

Transport van voedingsstoffen

Watertransport bij bomen is het meest belang­rij­ke fysi­o­lo­gisch pro­ces. Dat ook zorgt voor het trans­port van opge­los­te mine­ra­len en voe­dings­stof­fen van de wor­tels naar ande­re delen van de boom.

 

Celstructuren en ‑functies

Water is essen­ti­eel voor het behoud van cel­struc­tu­ren en het faci­li­te­ren van ver­schil­len­de bio­che­mi­sche en fysi­o­lo­gi­sche func­ties bin­nen de cel.

 

Temperatuurregulatie

Transpiratie en eva­po­t­rans­pi­ra­tie hel­pen ook bij het regu­le­ren van de tem­pe­ra­tuur van de boom door verdampingskoeling.

 

Waterverlies

Het groot­ste deel van het water dat een boom opneemt, gaat ver­lo­ren via trans­pi­ra­tie door de bla­de­ren. Dit is een essen­ti­eel pro­ces dat bij­draagt aan de bewe­ging van water door de boom en helpt bij de regu­le­ring van de tem­pe­ra­tuur en gas­uit­wis­se­ling. Slechts een klein deel van het opge­no­men water wordt gebruikt voor groei en meta­bo­li­sche processen.

Samenvattend is water­op­na­me en ‑gebruik in bomen een com­plex pro­ces dat essen­ti­eel is voor hun over­le­ving en groei, en speelt het een cru­ci­a­le rol in de alge­he­le water­cy­clus van de aarde.

 

 

Compromissen in de structuuropbouw van het hout

 

De behoef­te aan effi­ci­ënt water­trans­port brengt bepaal­de struc­tu­re­le com­pro­mis­sen met zich mee. Zo bie­den bij­voor­beeld bre­de hout­va­ten wei­nig weer­stand tegen water­trans­port. Maar zijn deze hout­va­ten gevoe­li­ger aan cavi­ta­tie, met ande­re woor­den het trek­ken van een lucht­bel in de water­ko­lom die aan­we­zig is in de houtvaten.

 

 

Xyleemstructuur

 

De nood­zaak om gro­te hoe­veel­he­den water te trans­por­te­ren heeft geleid tot de evo­lu­tie van bre­de xyleem­va­ten, wat de effi­ci­ën­tie van water­be­we­ging verhoogt.

Minder lei­ding­ver­lie­zen kan men stel­len. Vergelijk het met een tuin­slag met gro­te­re dia­me­ter, waar ook meer water door kan.

Maar bre­de­re xyleem­va­ten maken de boom ook kwets­baar­der voor cavi­ta­tie. Dit is het ont­staan van lucht­bel­len in de xyleem­va­ten, voor­al in dro­ge en war­me omstan­dig­he­den, waar­door de water­ko­lom wordt onder­bro­ken en er geen water­trans­port meer plaats vindt.

Soms kan het zijn dat ’s nachts wan­neer er geen of zeer wei­nig ver­dam­ping meer is via de bla­de­ren, maar er nog wel wor­tel­druk is, de lucht­bel­len opnieuw opge­lost wor­den in de water­ko­lom. Dan is het hout­vat niet defi­ni­tie verloren.

Bemerk dat in een dro­ge en hete zomer, ook door de fel ver­laag­de grond­wa­ter­ta­fel, er meer hout­va­ten defi­ni­tief ver­lo­ren gaan omwil­le van onom­keer­ba­re cavi­ta­tie. En omdat er dan ook min­der dik­te­groei is tij­dens zulk een zomer, gaan er meer hout­va­ten ver­lo­ren dan er wor­den bij­ge­maakt. Aangezien hout­va­ten maar een tien­tal jaren mee gaan, wat betreft het func­ti­o­neel water­trans­port bij bomen, is het net­to een ver­lies aan houtvaten.

Het spreekt voor zich als er dan enke­le extre­me hete en dro­ge zomers na elkaar zijn, dat bomen hier­door kun­nen afster­ven. Omdat het water­trans­port het heeft begeven.

 

 

Houtdichtheid

 

Bomen met snel­le groei en een groot xyleem­vat heb­ben vaak min­der dicht hout, wat dan weer min­der struc­tu­re­le onder­steu­ning biedt.

 

 

Verschillen tussen ringporig en diffuusporig hout

 

De struc­tuur van xyleem­va­ten in bomen vari­eert tus­sen ring­po­rig en dif­fuuspo­rig hout, wat invloed heeft op het water­trans­port bij bomen.

 

Ringporig hout

Bij ring­po­ri­ge bomen (zoals eiken en essen) zijn de xyleem­va­ten aan het begin van het groei­sei­zoen groot en wor­den klei­ner naar het ein­de van het sei­zoen toe. Dit zorgt voor effi­ci­ënt water­trans­port bij bomen tij­dens de snel­le voor­jaars­groei. Maar maakt de bomen gevoe­li­ger voor droog­te en cavitatie.

 

Diffuusporig hout

Bij dif­fuuspo­ri­ge bomen (zoals beu­ken en esdoorns) zijn de xyleem­va­ten meer gelijk­ma­tig ver­deeld over de jaar­ring, wat zorgt voor een con­sis­ten­te­re water­ver­de­ling door het jaar heen, maar moge­lijk min­der effi­ci­ënt is tij­dens piek­pe­ri­o­den van waterbehoefte.

 

Beide hout­ty­pes heb­ben aan­pas­sin­gen ont­wik­keld om te vol­doen aan hun spe­ci­fie­ke water­trans­port­be­hoef­ten. En om te gaan met de uit­da­gin­gen van hun omge­ving, wat resul­teert in ver­schil­len in hout­struc­tuur, dicht­heid, en kwets­baar­heid voor omgevingsstress.

 

 

Verschil voor het watertransport tussen loofhout en naaldhout

 

Loofhout is meest­al opge­bouwd uit hout­va­ten, een reeks van vat­le­den (vatele­men­ten) die end-to-end zijn gerang­schikt. Waarbij de uit­ein­den gedeel­te­lijk of vol­le­dig zijn afge­bro­ken om een lan­ge, con­ti­nue buis te vor­men. Daar waar naald­hout meest­al bestaat is uit tra­che­ï­den, lang­ge­rek­te cel­len met taps toe­lo­pen­de uit­ein­den. Die indi­vi­du­eel water trans­por­te­ren via de pits (klei­ne pori­ën) in hun celwanden.

Houtvaten heb­ben als nadeel dat ze meer gevoe­lig en kwets­baar zijn voor cavi­ta­tie tegen­over tra­che­ï­den, als het gaat over water­trans­port. Hout bestaan­de uit trach­ëi­den en gecon­fron­teerd met onom­keer­ba­re cavi­ta­tie, beschikt over meer uit­wij­kings­mo­ge­lijk­he­den bin­nen zijn struc­tuur. Om water toch nog te kun­nen trans­por­te­ren. Omdat de lang­ge­rek­te tap­stoe­lo­pen­de cel­len met meer­de­re naast­lig­gen­de cel­len con­tact heb­ben en er als­nog een weg kan gevon­den wor­den om het water te trans­por­te­ren. Tegenover bij hout­va­ten, indien ze ver­lo­ren zijn, er geen uit­wij­kings­mo­ge­lijk­he­den meer zijn naar naast­lig­gen­de hout­va­ten of “bui­zen” die van elkaar haast her­me­tisch afge­slo­ten zijn.

Houtvaten bie­den een snel­ler trans­port van water en zijn daar­om voor­de­lig in omge­vin­gen waar water ruim voor­han­den is. Terwijl tra­che­ï­den een meer robuus­te oplos­sing bie­den in uit­da­gen­de­re omge­vin­gen. Met het extra voor­deel van ver­hoog­de struc­tu­re­le stevigheid.

 

 

Besluit watertransport bij bomen

 

Water is essen­ti­eel voor de over­le­ving, groei, ont­wik­ke­ling en behoud van bomen. Het water­trans­port via het xyleem en de daar­uit voort­vloei­en­de trans­pi­ra­tie­stroom en eva­po­t­rans­pi­ra­tie zijn cru­ci­a­le pro­ces­sen. Die niet alleen water en voe­dings­stof­fen door de boom trans­por­te­ren, maar ook hel­pen bij hun temperatuurregulatie.

Droogtestress vormt een ern­sti­ge bedrei­ging voor deze pro­ces­sen. Met poten­ti­eel ver­strek­ken­de gevol­gen voor de gezond­heid en func­ti­o­na­li­teit van bomen. Het begrij­pen van deze dyna­mie­ken is essen­ti­eel voor het beheer van bos­ge­bie­den en het behoud van onze waar­de­vol­le boompopulaties.

Start typing and press Enter to search

Shopping Cart