Bouw en functie van de plant, De plant en zijn onderdelen

Bouw en functie van de plant, De plant en zijn onderdelen Inleiding Aan planten kunnen we drie hoofdorganen onderscheiden. Dit zijn de wortel, stengel het blad. De andere organen zoals de bloem zijn bijzondere vormen van bladeren. Tijdens het determineren van planten wordt vooral gelet op het verschil van deze onderdelen tussen de soorten. Het is daarom van belang dat de termen, die gebruikt worden om de verschillen aan te geven, duidelijk zijn. Bijvoorbeeld: wat is een meervoudig samengesteld blad, of wat is een eenzijdig symmetrische bloemkroon? In dit artikel zullen we globaal op een aantal van dit soort kenmerken ingaan. Wil men zich daar echt in verdiepen dan zal men gebruik moeten maken van bijvoorbeeld botanische termenlijsten van de Koninklijke Nederlandse Natuurhistorische vereniging of een boek daarover raadplegen. In figuur 1 hiernaast is een plant getekend waaraan we de drie hoofdorganen kunnen onderscheiden: de wortels die meestal zich in de grond bevinden, de stengel die stevigheid aan de plant geeft en blad en bloemen draagt, de bladeren en het bijzonder gevormd blad wat we bloem noemen. In het vervolg zullen we deze onderdelen wat in meer detail beschrijven. figuur 1 De wortel Wortels dienen voor steun en opname van water en voedingsstoffen. Globaal kan men spreken van drie soorten wortels. Een hoofdwortel met zijwortels en haarwortels. Hoofd- en zijwortels zijn voor de verankering en kunnen verhouten. De vaatbundels blijven functioneren, want ze moeten zorgen voor het transport van voedingstoffen. Figuur 2 Soms wordt reservevoedsel opgeslagen (wortelen, aardappelen, bieten enz.) Haarwortels daarentegen zijn zo geconstrueerd, dat er door de zeer dunne celwand (semipermeabel) uitwisseling (osmose) kan plaatsvinden. Water met de daarin opgeloste voedingszouten worden opgenomen uit het medium, de plant groeit. Verstoring van de groei van wortels resulteert dan onherroepelijk in vertraging of stopzetting van de groei van de plant als geheel. Het weinige vocht wat dan nog opgenomen kan worden

is nodig voor de warmteregulatie (verdamping, kijk maar hoe de bladeren slap hangen bij droog weer in de volle zon). Er komt echter geen warmte beschikbaar voor de fotosynthese of koolzuurassimilatie. Er wordt geen voedsel meer gevormd, de plant groeit niet meer. Ook wordt er geen nectar meer afgescheiden, waardoor geen insectenbezoek meer plaatsvindt. Wanneer het zaad ontkiemt en er ontstaan gelijktijdig verschillende wortels waar bij geen onderscheid gemaakt kan worden tussen hoofdwortels en zijwortels spreken we van bijwortels. Grasachtigen (eenzaadlobbige)zijn hiervan een voorbeeld. Waar wortels direct uit de stengel groeien, zoals bij bollen, knollen en wortelstokken spreken we van bijwortels. Zie figuur 2. Naast dit soort wortels kennen we ook nog hechtwortels (klimop) of zuigwortels (maretak). De stengel De stengel dient tot steun. De stengel draagt bladeren en andere organen als bloem en vrucht. Door de stengel vindt transport van water en voeding plaats. Transport van water en voedingstoffen naar de groene delen (vooral blad) omhoog en transport van assimilatieproducten naar de diverse delen van de plant. Door de stengel lopen houtvaten (xyleemvaten ) die het water naar alle delen van de plant transporteren. Met name bij de koolzuurassimilatie is water nodig. De voedingstoffen die tijdens de koolzuurassimilatie gevormd worden, worden daarna door de zeefvaten (floeemvaten) naar alle delen van de plant gestuurd om daar voor verdere groei te zorgen. Verstoring van beide vaten kan leiden tot slechte groei en Figuur 3 verminderde productie. De stengel kan kruidachtig of houtachtig zijn. Bij de stengel onderscheiden we hoofd- en zijstengels. Het oppervlak van kan glad, ruw, behaard, geribd, gegroefd, gevlekt, beklierd, gestekeld of gedoornd zijn. De vorm van de stengel kan rond, halfrond (rabarber), samengedrukt, vierkant of hoekig zijn. Van binnen kan de stengel hol of gevuld of met tussenschotjes zijn. De stand van de stengel kan rechtopgaand, liggend, kruipend of klimmend zijn. Bij het klimmen kan dit door zich om de gastplant te winden (hop) of ranken te maken (druif) of hechtschijfjes te gebruiken (klimop, wilde wingerd). Het blad Een blad is een dunne, platte groene schijf of plaat. Het bestaat uit een zacht weefsel van cellen met dunne wanden ondersteund door een sterker netwerk van nerven. De belangrijkste functie van het blad is door middel van koolzuurassimilatie(zie bijlage 1) voedsel te maken in de vorm van koolhydraten. Daarnaast ademt de plant d.m.v. de huidmondjes aan de onderkant van het blad ( dissimilatie). Via het blad kan de plant door het blad zorgen voor warmteregulatie (verdamping), maar ook om een constante stroom vocht op gang te houden voor de levensfuncties. Bladeren van planten kunnen verschillende vormen hebben zie figuur 4. Bij de meeste planten

bestaat de bladschijf uit één geheel. Zulke bladeren noemen we enkelvoudige bladeren. Op de plaats waar de bladsteel aan de stengel vastzit, bevindt zich een okselknop. Bij planten zie je evenveel bladschijven als okselknoppen. Een blad bestaat uit een bladschijf, bladsteel en een bladschede. Met de bladschede zit het blad aan de stengel vast. De vaatbundels van de stengel lopen via bladsteel door tot in de bladschijf. De vaatbundels in de bladschijf noemen nerven. Let op. Het blad links in figuur 3 is één blad dat op één plek aan de stengel zit. We noemen dit een samengesteld blad. Bladnerven figuur 4 De nerven in een blad zijn ook kenmerkend voor de plant. Eenzaadlobbigen zijn altijd parallelnervig (grassen) of kromnervig, de nerven lopen krom omdat ze over het blad verdeeld zijn, maar ze hebben geen zijnerven zoals bijvoorbeeld het blad van de weegbree. In figuur 4 zijn een aantal nerfstructuren weergegeven. Bladranden Ook de bladrand kan vele vormen vertonen. Bij sommige planten lijkt de bladrand recht als je van bovenaf op het blad kijkt. Maar van opzij gezien golft de bladrand op en neer, We noemen zo'n bladrand gegolfd. Bij veel planten is de bladrand ingesneden. In figuur 5 zie je dat er verschillende typen ingesneden bladranden zijn: gezaagd, getand en gekarteld. figuur 5

Bladvormen Het blad kan ook verschillende vormen hebben. In figuur 6 zijn een aantal bladvormen gestileerd weer gegeven. figuur 6 De bladstand Bladeren kunnen op verschillende manieren aan de stengel zitten. Dit kan kruisgewijs, tegenoverstaand, spiraalsgewijs, verspreid, enz. De manier waarop bladeren aan de stengel zitten noemen we de bladstand. Een blad zit bij een knoop aan de stengel vast. Per knoop kunnen één, twee of meer bladeren aan de stengel vastzitten. Zie figuur 7 voor enkele bladstanden. Figuur 7

Bloemen Bloemen kunnen er heel verschillend uitzien. Toch zijn alle bloemen op dezelfde manier gebouwd. In figuur 8 is een bloem schematisch getekend. De bloemkelk bestaat uit kelkbladeren. Deze zijn meestal groen. Bij sommige planten zitten de kelkbladeren aan elkaar vast. Dat heet vergroeid. Bij andere planten zitten de kelkbladeren los van elkaar. Als de bloem nog in knop zit, beschermt de bloemkelk de rest van de bloem tegen uitdroging en kou. Als de bloem opengaat, vallen bij sommige bloemen de kelkbladeren direct af. Bij andere bloemen blijven de kelkbladeren langer zitten. De bloemkroon bestaat uit Figuur 8 kroonbladeren. Bij veel planten zijn de kroonbladeren groot en opvallend gekleurd. Ze dienen voor het aanlokken van insecten. Bij andere planten zijn de kroonbladeren klein en groen (bijv. bij grassen). Bij deze planten valt het nauwelijks op dat ze bloemen hebben. Ook de kroonbladeren kunnen vergroeid zijn of los van elkaar zitten. De meeldraden zijn de mannelijke voortplantingsorganen van de plant. Een meeldraad bestaat uit een helmdraad en een helmknop, die weer uit twee helmhokjes bestaat, hierin ontstaat het stuifmeel. Stuifmeel bestaat uit stuifmeelkorrels. Op een gegeven moment springen de helmhokjes open en komen de stuifmeelkorrels vrij. De stamper is het vrouwelijk voortplantingsorgaan van de plant. Bij sommige planten heeft een bloem meerdere stampers. Er zijn ook stampers met meerdere stijlen. Bloemvormen In figuur 9 zijn een aantal bloemvormen, de stand van het vruchtbeginsel en bloeiwijze gegeven. Let wel. Elk bloempje zelfstandig of aan een aar of scherm kan bij nauwkeurig bekijken deze vorm hebben. Daarnaast zijn er nog vele andere vormen zoals in figuur 10. Veel bloemen vormen nectar. Nectar is een zoet sap, dat dient voor het aanlokken van insecten. Aangezien insecten bij het verzamelen van nectar stuifmeel van de ene bloem naar de andere bloem meenemen en zodoende voor de bestuiving van bloemen zorgen, is behalve de kleur ook de vorm van de bloem voor belang voor de bestuiving van insecten-bloemen. Het vruchtbeginsel kan onder- of bovenstandig zijn: Bovenstandig wil zeggen dat het vruchtbeginsel op dezelfde hoogte ingeplant staat als de bloembladeren Bij een onderstandig vruchtbeginsel is de bloembodem om het vruchtbeginsel heen gegroeid. De inplanting van de bloemdelen (kelk, kroon en meeldraden) zitten boven het vruchtbeginsel. Bloemen kunnen op verschillende wijze aan de stengel zitten. Dit als een op zich zelf staande bloem, in trossen of schermen. Naast de hier genoemde kenmerken worden in determinatieboeken nog meer kenmerken genoemd die bij determinatie van belang kunnen zijn. Figuur 10 geeft een overzicht van bloemvormen die bij enkele families horen. In een volgende les zal hier dieper op worden ingegaan.

figuur 9

Bloemenvormen van enkele families Bloemen van de kruisbloemenfamilie zijn viertallig en staan kruisvormig tegenover elkaar. Ze hebben 6 meeldraden. Bladeren verspreid, veelal scherp van smaak door aanwezige azijnolie. Het vruchtbeginsel bestaat uit twee vergroeide vruchtblaadjes die uitgroeien tot een soort peul of hauw. De ranonkelfamilie heeft meestal talrijke meeldraden en vruchtbeginsels, die niet vergroeid zijn. Meestal vijf opvallende kroonbladeren. Vaak hebben ze nectariën, die honing uitscheiden. Veel soorten zijn giftig. De lipbloemenfamilie is vaak aromatisch. Stengels meestal vierkantig, met tegenoverstaande bladeren. Boven- en onderlip zijn duidelijk afgetekend en vaak vormen de kroonbladeren een dubbele onderlip. Het beste determinatiekenmerk is het vierdelig vruchtbeginsel. Het aantal meeldraden is eveneens vier. De helmkruidfamilie, ook soms leeuwenbekachtigen genoemd, heeft vaak bloemen die uit 4 of 5 lobben bestaan, die een bloem met een bek vormen. Bijv. bij leeuwenbek en vingerhoedskruid. In andere gevallen is de kroon open en stervormig bijv. bij ereprijs. De vrucht is meestal een doosvrucht. De rozenfamilie is de op een na grootste plantenfamilie. De kelk bestaat uit 5 bladen en de kroon ook. De vrucht is vaak vlezig.

De composietenfamilie is de grootste familie van de twee-zaadlobbige planten. De bloeiwijze is heel karakteristiek: Op één bloembodem staat een heel scala aan kleine bloempjes die samen één bloem lijken. De 5-tallige bloemen van de anjerfamilie zijn stervormig symmetrisch. Karakteristiek is de vorm van de kroonblaadjes: onderaan zijn ze penvormig, aan de bovenkant waaieren ze uit. Er is vaak een vergroeide buitenkelk. Vrucht is meestal een doosvrucht. De familie van de vlinderbloemen is gemakkelijk te herkennen aan de structuur van de bloemen. De bloem bestaat uit 5 kroonblaadjes, waarvan de onderste twee als het ware een kiel vormen waarin de 10 meeldraden en de stijl liggen. De kroonblaadjes aan de zijkant noemt men vleugels. Het grootste is het naar boven gerichte vijfde kroonblad, de vlag. De vrucht is meestal een peul.

Bijlage 1 Fotosynthese of Assimilatie Wat mens en dier niet kunnen kan de plant wel. Onder invloed van zonlicht kan de plant m.b.v. chlorofyl of bladgroenkorrels koolhydraten opbouwen uit koolstofdioxide ( ook wel kooldioxide of koolzuurgas genoemd) en water. De energie voor deze synthese wordt verkregen uit het zonlicht dat door het chlorofyl geabsorbeerd wordt. Als bijproduct komt zuurstof vrij. Fotosynthese geschiedt hoofdzakelijk in de bladeren, hoewel in elk groen plantendeel dit proces kan plaatsvinden. Zelfs bladeren met een andere kleur hebben dezelfde hoeveelheid bladgroen. Bontbladige planten daarentegen hebben minder en moeten daarom meer in het licht staan om voldoende energie te kunnen produceren. In een chemische formule gezet: koolstof dioxide + water + energie uit licht opgenomen door chlorofyl 6CO2 12H2O Zonne-energie opgenomen door bladgroen koolhydraten + zuurstof + water C6H12O6 6O2 6H2O Deze formule laat het begin en het einde zien van een zeer gecompliceerde keten van chemisch reacties waarbij veel tussen producten betrokken zijn en talrijke enzymen, die verschillende chemische veranderingen bewerkstelligen. Ademhaling of dissimilatie In feite een ingewikkelde keten van chemische afbraakprocessen versneld door enzymen. Het zich verbinden van koolhydraten met zuurstof, waarbij koolzuurgas en water worden gevormd. Daarbij komt energie vrij. Deze twee worden gebruikt voor beweging, prikkelgeleiding in zenuwen en afscheiding van enzymen. Dit proces gaat dag en nacht door, zowel bij mensen, dieren als planten. De ademhaling bij mens en dier is dus niet alleen maar het in en uit laten gaan van lucht. Daarnaast is dus de celademhaling belangrijk. Zuurstof die hierbij nodig is komt binnen via de huidmondjes aan de onderkant van het blad. Schimmelaantasting en andere aandoeningen kunnen dit proces belemmeren.. Wil er dus celademhaling plaatsvinden dan zal er zuurstof en voedsel aangevoerd moeten worden. Na verschillende omzettingen moeten de eindproducten van deze reactie nl. kooldioxide en water, voortdurend worden afgevoerd. Zou er bij de planten alleen maar ademhaling plaatsvinden dan was het niet goed toeven in b.v. een bos. Gelukkig is er de fotosynthese. In een chemische formule gezet: Zuurstof + energie = verbruik van koolhydraten Zorgt voor Kooldioxide Water Vrijkomen van energie voor. 6O2 +C6H12O6 6CO2 6H2O Bijv. warmte Overdag is de productie van zuurstof vele malen groter dan de behoefte eraan. In de zomer is de assimilatie wel 10-100 keer groter dan de ademhaling De plant kan zelf met behulp van enzymen, weer met zonne-energie,. van het zetmeel andere vormen van suiker maken, zoals cellulose, maar ook enkelvoudige (druivensuiker of glucose en vruchtensuiker of fructose) suikers en tweevoudige suikers of sacharose maken. Zie voor een uitgebreide verhandeling hierover: http://www.bioplek.org/animaties/fotosynthese/fotosynthmodel.html

Verdamping Verdamping kom je in het dagelijks leven veel voor, zoals bij voorbeeld het koken van water. Maar ook planten kennen verdamping. Een mooi woord voor de verdamping bij planten is transpiratie. Het water verdampt via de zogenaamde bladklieren of huidmondjes, die meestal aan de onderzijde van het blad liggen. Planten verdampen water om zo een continue opwaartse sapstroom te creëren, waardoor ze in staat zijn om de meegevoerde zouten uiteindelijk in het blad te krijgen. Normaal vindt de verdamping plaats vanuit de bladparenchymcellen naar de intercellulaire holtes in het blad. Vervolgens verdwijnt de waterdamp door middel van diffusie, via de huidmondjes uit het blad naar de omgeving. De mate van verdamping ( verdampingssnelheid) wordt in belangrijke mate bepaald door de relatieve luchtvochtigheid.ongeveer 90 % van wat de plant aan water opneemt wordt weer verdampt.