BLOEMEN BIOLOGIE
Heb je er ooit bij stilgestaan dat bloemen de voortplantingsorganen van planten zijn? Een verrassend idee, zeker wanneer je daar eens over nadenkt terwijl je door een bloemenveld wandelt of een bos bloemen in je handen houdt.
Het bloemen- en plantenrijk zit ongelooflijk vernuftig in elkaar. Wist je dat bloemen en bestuivers met elkaar communiceren via allerlei signalen? En had je gedacht dat bloemen zich maar moeilijk in één hokje laten plaatsen? Hoewel ze door hun sierlijke uiterlijk misschien vrouwelijk lijken, zijn de meeste bloemen tweeslachtig: ze bezitten zowel mannelijke als vrouwelijke voortplantingsorganen.
Over bloemen valt ontzettend veel te vertellen. Op deze pagina ontdek je onder meer hoe bloemen en bestuivers zich door co-evolutie gezamenlijk hebben ontwikkeld, hoe de voortplanting en bevruchting verlopen en hoe een bloem uiteindelijk uitgroeit tot een zaad of vrucht. Bereid je voor op een wereld vol verrassende en fascinerende details.
VOORTPLANTING
Om te kunnen overleven heeft het plantenrijk door miljoenen jaren van evolutie verfijnde samenwerkingen ontwikkeld met insecten en andere elementen uit de natuur. De wisselwerking tussen bloemen en bestuivende insecten, zoals bijen, is daarvan een fascinerend voorbeeld. Deze samenwerking is het resultaat van co-evolutie: een proces waarbij twee verschillende soorten zich gedurende lange tijd gezamenlijk ontwikkelen en zich voortdurend aanpassen aan elkaars aanwezigheid.
Bloemen beschikken over allerlei slimme strategieën om bestuivers aan te trekken en te sturen. Denk bijvoorbeeld aan:
- Geur: het parfum van bloemen
- Kleur en bloemvorm
- Ultraviolet licht en verborgen patronen
- De rol van nectar en pollen
- Mutualisme: de wederzijdse afhankelijkheid tussen bloemen en bestuivers
Om bij het begin te beginnen, kunnen bloeiende planten grofweg worden verdeeld in twee groepen: insectenbloemen en windbloemen. Insectenbloemen zijn afhankelijk van dieren voor hun bestuiving en hebben daarom vaak opvallende kleuren, geuren en nectar. Windbloemen daarentegen vertrouwen op de wind om hun pollen te verspreiden en zijn meestal veel soberder van uiterlijk.
INSECTENBLOEMEN
Insectenbloemen zijn voor de overdracht van hun stuifmeel grotendeels afhankelijk van bestuivende insecten. Bijen en hommels vormen daarbij de belangrijkste groep, maar ook zweefvliegen, vlinders, kevers en andere insecten dragen aan de bestuiving bij.
Om deze bestuivers aan te trekken, zetten bloemen verschillende verleidingsstrategieën in. Hun geur, opvallende kleuren en vaak grote kroonbladeren fungeren als een uitnodigende landingsplaats. Zelfs witte bloemen, die voor ons misschien minder opvallen, worden moeiteloos door insecten gevonden. Veel bestuivers nemen namelijk een ander deel van het lichtspectrum waar dan mensen en zien witte bloemen daardoor heel anders dan wij.
WINDBLOEMEN
Bloemen die voor de verspreiding van hun stuifmeel afhankelijk zijn van de wind, worden windbloemen genoemd. Deze bloemen zijn meestal klein, onopvallend en missen de kleurrijke kroonbladeren en geur waarmee insectenbloemen bestuivers lokken. Daardoor herken je ze vaak niet direct als bloemen. Denk bijvoorbeeld aan de bloeiwijzen van grassen en aan de bloemen van bomen zoals de berk, eik, hazelaar, populier en els.
Planten kunnen zich op twee manieren voortplanten:
Generatieve (geslachtelijke) voortplanting
Bij deze vorm van voortplanting vindt bestuiving en bevruchting plaats. Bloemplanten vormen vervolgens zaden, terwijl varens zich voortplanten met sporen.
Vegetatieve (ongeslachtelijke) voortplanting
Hierbij ontstaat een nieuwe plant zonder bestuiving of bevruchting. Dit kan van nature gebeuren via wortelstokken, uitlopers, bollen of knollen, maar ook door menselijke technieken zoals stekken, scheuren of enten.
HOE BLOEMEN COMMUNICEREN
Geur, kleur en elektrische velden
Bijen en hommels behoren tot de belangrijkste bestuivers van bloemen. Om deze insecten aan te trekken, zetten bloemen een verrassend arsenaal aan signalen in. Ze verleiden hun bezoekers met geur, kleur, vorm en zelfs met onzichtbare elektrische velden.
Geur
Veel bloemen produceren een karakteristieke geur die bestuivers naar zich toe lokt. Voor bijen is de geur een chemisch signaal dat aangeeft waar nectar en pollen te vinden zijn. Sommige bloemen hebben zelfs een geur ontwikkeld die heel specifieke bestuivers aantrekt. Zo verspreiden nachtbloeiende planten vaak een sterke, zoete geur die vooral nachtvlinders de weg wijst.
Kleur en vorm
Ook de kleur en vorm van bloemen zijn afgestemd op hun favoriete bestuivers. Bijen zien kleuren anders dan mensen. Vooral blauw, violet, wit en geel vallen voor hen goed op. Bovendien kunnen zij ultraviolet licht waarnemen, waardoor veel bloemen voor een bij opvallende patronen vertonen die voor ons onzichtbaar zijn. Deze zogenoemde nectargidsen wijzen de insecten als het ware de weg naar de nectar.
Vlinders worden vaak aangetrokken door bloemen met felle kleuren, zoals rood, oranje en roze, terwijl andere bestuivers weer hun eigen voorkeuren hebben. De vorm van een bloem bepaalt bovendien welke insecten gemakkelijk bij de nectar kunnen komen.
Nectar en pollen
Bloemen belonen hun bezoekers met nectar, een energierijke suikeroplossing, en met pollen, dat rijk is aan eiwitten en onmisbaar is als voedsel voor de larven van veel bijensoorten.
Tijdens een bloemenbezoek blijft pollen aan het behaarde lichaam van een bij kleven. Wanneer zij vervolgens een andere bloem van dezelfde soort bezoekt, komt een deel van dat stuifmeel terecht op de stamper. Zo vindt bestuiving plaats, een essentiële stap in de voortplanting van veel bloeiende planten. Later op deze pagina wordt dit proces uitgebreider toegelicht.
Elektrische velden
Naast geur, kleur en vorm spelen ook elektrische velden een rol. Bloemen bezitten een zwak elektrisch veld en bijen bouwen tijdens het vliegen zelf een positieve elektrische lading op. Wanneer een bij een bloem bezoekt, verandert het elektrische veld van de bloem tijdelijk. Andere bijen kunnen dit verschil waarnemen en krijgen zo informatie over de hoeveelheid nectar die mogelijk nog beschikbaar is. Het is een subtiel communicatiesysteem dat pas de laatste jaren goed is onderzocht.
Benieuwd hoe dit werkt? In onderstaande fragment uit een documentaire van David Attenborough wordt op indrukwekkende wijze uitgelegd hoe bijen elektrische velden waarnemen en gebruiken tijdens hun zoektocht naar nectar.
De tekst uit het filmpje vertaald:
"Planten zijn in de grond geworteld en hebben een kleine negatieve lading. Hoe hoger je in de plant komt, hoe groter de elektrische lading. Hierdoor ontstaat er een elektrisch veld rond de bloem. We kunnen het niet zien, maar deze elektroden pikken de energie van dit kleine veld op en zetten deze om in het geluid dat we kunnen horen. Bijen daarentegen hebben een positieve lading. Wrijving tijdens het vliegen zorgt ervoor dat ze elektronen verliezen. Als een bij een bloem nadert, werken het ladingsveld rond de bloem en de bij samen en verandert het geluid. En wanneer het landt, heffen de positieve en negatieve velden elkaar onmiddellijk op. Als dit gebeurt, zijn er twee zeer verrassende gevolgen. Ten eerste springt het negatief geladen stuifmeel van de plant daadwerkelijk over op de positief geladen bij. Ten tweede heeft de plant een veranderd elektrisch veld en wanneer er een andere bij langskomt, detecteert deze deze gewijzigde elektrische signatuur en vermijdt de bloem. De plant vertelt de bij in feite dat ze geen nectar heeft en dat ze later terug moet komen."
Luisterende bloemen
Kunnen bloemen horen? Niet zoals mensen of dieren, maar sommige planten lijken wél gevoelig te zijn voor geluidstrillingen. Onderzoek suggereert dat bepaalde bloemen reageren op het gezoem van bestuivende insecten door hun nectarproductie tijdelijk te verhogen.
Hoe werkt dat?
Planten hebben geen oren, maar hun bloemen kunnen trillingen waarnemen. Het gezoem van een bij veroorzaakt kleine trillingen in de bloemblaadjes. Onderzoekers vermoeden dat deze trillingen door de plant worden geregistreerd, waarna de bloem haar nectarproductie kan aanpassen.
Reactie op bestuivers
In een veelbesproken onderzoek uit 2019 ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv dat bloemen van de avondkoekoeksbloem (Oenothera drummondii) binnen enkele minuten meer suiker aan hun nectar toevoegden nadat zij waren blootgesteld aan de frequenties van vliegende bijen en andere bestuivers. Daardoor werd de nectar aantrekkelijker voor bestuivende insecten.
Selectieve gevoeligheid
Opmerkelijk was dat de bloemen niet op alle geluiden reageerden. Trillingen met de frequenties van bestuivende insecten veroorzaakten wel een reactie, terwijl hogere frequenties of kunstmatige geluiden nauwelijks effect hadden. Dat wijst erop dat bloemen niet zomaar op elk geluid reageren, maar gevoelig kunnen zijn voor specifieke trillingen.
Waarom is dat handig?
Het produceren van nectar kost een plant veel energie. Door vooral extra nectar aan te maken wanneer bestuivers daadwerkelijk in de buurt zijn, kan een plant zuiniger omgaan met haar energie en tegelijkertijd de kans op bestuiving vergroten. De bestuivers worden beloond met een rijkere nectarbron en zullen de bloemen mogelijk vaker bezoeken.
Hoewel dit onderzoek veel aandacht kreeg, is vervolgonderzoek nodig om vast te stellen hoe algemeen dit verschijnsel is. Vooralsnog is vooral aangetoond dat de avondkoekoeksbloem op deze manier kan reageren. Toch laat het zien hoe verfijnd de samenwerking tussen bloemen en bestuivers kan zijn.
ULTRAVIOLET LICHT
Mensen nemen slechts een klein deel van het lichtspectrum waar. Bijen, hommels en veel vlinders kunnen daarnaast ook ultraviolet (UV-)licht zien, een deel van het spectrum dat voor ons volledig onzichtbaar is. Daarentegen kunnen bijen de kleur rood nauwelijks onderscheiden.
Veel bloemen hebben patronen die alleen zichtbaar zijn in ultraviolet licht. Voor ons lijken de kroonbladeren egaal van kleur, maar voor een bij vormen donkere lijnen, stippen of een opvallend centrum een duidelijk herkenningspunt. Deze UV-patronen worden ook wel honingmerken of nectargidsen genoemd. Ze functioneren als een soort landingsbaan en wijzen bestuivers de weg naar de nectar en het stuifmeel.
Door deze verborgen patronen vallen bloemen veel sterker op voor insecten dan voor mensen. Het is een prachtig voorbeeld van hoe bloemen en bestuivers zich gedurende miljoenen jaren gezamenlijk hebben ontwikkeld.
Onderstaande afbeelding laat zien hoe beperkt ons eigen zicht eigenlijk is. Terwijl mensen slechts een klein deel van het elektromagnetische spectrum kunnen waarnemen, beschikken veel dieren over heel andere zintuigen. Tal van insecten, vogels en sommige zoogdieren kunnen ultraviolet licht zien. Andere dieren nemen juist infraroodstraling waar. Zo gebruiken bepaalde slangen, zoals ratelslangen en pythons, warmtesensoren om hun prooi op te sporen. Ook sommige bloedzuigende insecten, waaronder muggen, kunnen infraroodstraling benutten om warme gastheren te vinden.
Misschien wel het meest indrukwekkende zicht hebben bidsprinkhaangarnalen. Hun ogen kunnen een uitzonderlijk breed deel van het lichtspectrum waarnemen, van diep ultraviolet tot ver rood, en bovendien gepolariseerd licht onderscheiden. Daarmee behoren ze tot de dieren met het meest complexe gezichtsvermogen dat we kennen
Wat zit de natuur toch mooi en vernuftig in elkaar! Er valt dus best veel buiten ons waarnemingsvermogen. Naast elektrisch geladen velden die wij niet kunnen horen of zien kunnen wij ook maar een beperkt kleurspectrum zien.
Hieronder een intrigerend filmpje waarin verschillende bloemen bij UV licht in kleurrijke manifestaties lijken te transformeren.
WEDERZIJDSE AFHANKELIJKHEID
Bloemen en bestuivende insecten vormen een prachtig voorbeeld van samenwerking in de natuur. Beide hebben voordeel van elkaar. Bloemen leveren nectar en pollen als voedsel, terwijl insecten tijdens hun bloemenbezoek onbedoeld stuifmeel meenemen naar de volgende bloem. Zo helpen zij planten bij de bestuiving en voortplanting.
Deze vorm van samenwerking wordt mutualisme genoemd: een relatie waarbij beide soorten voordeel hebben van elkaar. Door miljoenen jaren van gezamenlijke evolutie zijn bloemen en hun bestuivers steeds beter op elkaar afgestemd. De vorm van een bloem, haar geur, kleur en zelfs haar bloeitijd zijn vaak aangepast aan de dieren die haar bezoeken.
Mutualisme is één van de vormen van symbiose. Symbiose betekent simpelweg dat twee verschillende organismen langdurig met elkaar samenleven of nauw met elkaar verbonden zijn. Daarbij kunnen de gevolgen voor beide soorten verschillen.
Er worden drie hoofdvormen onderscheiden:
- Mutualisme, hierbij profiteren beide organismen. Voorbeeld: bloemen leveren nectar en pollen aan bijen, terwijl de bijen de bloemen bestuiven.
- Commensalisme, één organisme profiteert, terwijl het andere nauwelijks voor- of nadeel ondervindt. Voorbeeld: vogels die insecten opjagen doordat grote grazers door het gras lopen.
- Parasitisme, één organisme profiteert ten koste van het andere. Voorbeeld: teken, vlooien en lintwormen leven ten koste van hun gastheer.
Symbiose komt overal in de natuur voor. Ook buiten de wereld van bloemen bestaan talloze bijzondere samenwerkingen. Zo leven mycorrhiza-schimmels samen met plantenwortels. De schimmel helpt de plant bij het opnemen van water en mineralen, terwijl de plant suikers levert die tijdens de fotosynthese zijn gemaakt. Een ander bekend voorbeeld is de samenwerking tussen koralen en microscopische algen, die elkaar voorzien van voedsel en bescherming.
Hoe beter we naar ecosystemen kijken, hoe duidelijker wordt dat vrijwel geen enkel organisme volledig op zichzelf leeft. De natuur bestaat uit een enorm netwerk van relaties waarin soorten elkaar helpen, beïnvloeden of soms juist tegenwerken. Juist die onderlinge verbondenheid maakt ecosystemen zo veerkrachtig én zo kwetsbaar.
Hoe beter we naar ecosystemen kijken, hoe duidelijker wordt dat vrijwel geen enkel organisme volledig op zichzelf leeft. De natuur bestaat uit een enorm netwerk van relaties waarin soorten elkaar helpen, beïnvloeden of soms juist tegenwerken. Juist die onderlinge verbondenheid maakt ecosystemen zo veerkrachtig én zo kwetsbaar.
WELK GESLACHT HEBBEN BLOEMEN?
Hoewel bloemen door hun sierlijke uiterlijk vaak als vrouwelijk worden gezien, is de werkelijkheid veel verrassender. De meeste bloemen zijn namelijk tweeslachtig. Dat betekent dat één bloem zowel mannelijke als vrouwelijke voortplantingsorganen bezit.
Het mannelijke deel bestaat uit de meeldraden, die zijn opgebouwd uit een helmdraad met bovenaan een helmknop. In de helmknoppen wordt het stuifmeel (pollen) gevormd.
Het vrouwelijke deel is de stamper, die bestaat uit de stempel, de stijl en het vruchtbeginsel. Wanneer stuifmeel op de stempel terechtkomt, begint een bijzonder proces. Uit een stuifmeelkorrel groeit een stuifmeelbuis door de stijl naar het vruchtbeginsel, waar de zaadbeginsels zich bevinden. Pas na de bevruchting ontwikkelen deze zich tot zaden en groeit het vruchtbeginsel vaak uit tot een vrucht.
Omdat tweeslachtige bloemen zowel mannelijke als vrouwelijke organen bezitten, kunnen sommige soorten zichzelf bestuiven. Dit wordt zelfbestuiving genoemd. Ook wanneer twee bloemen van dezelfde plant elkaar bestuiven, spreekt men nog steeds van zelfbestuiving.
Toch geeft de natuur meestal de voorkeur aan kruisbestuiving: stuifmeel van een andere plant van dezelfde soort. Door het mengen van erfelijk materiaal ontstaat meer genetische variatie. Daardoor zijn nakomelingen vaak beter bestand tegen ziekten, plagen en veranderingen in hun leefomgeving.
Veel plantensoorten hebben zelfs slimme mechanismen ontwikkeld om zelfbestuiving te voorkomen. Zo kunnen meeldraden en stamper op verschillende momenten rijpen of is zelfstuifmeel eenvoudigweg niet in staat de eigen bloem te bevruchten. Op die manier vergroot de plant de kans op een gezonde volgende generatie.
Wist je dat...
Ongeveer negen van de tien bloeiende plantensoorten tweeslachtige bloemen hebben? Toch proberen veel van deze planten juist te voorkomen dat ze zichzelf bevruchten. Ook planten geven vaak de voorkeur aan genetische diversiteit.
BESTUIVING
Bestuiving is het moment waarop stuifmeel van een meeldraad op de stempel van een bloem terechtkomt. Pas daarna kan bevruchting plaatsvinden, waarna zaden en vaak ook vruchten worden gevormd.
Bij insectenbloemen komen twee vormen van bestuiving voor: zelfbestuiving en kruisbestuiving.
Zelfbestuiving (autogamie)
Bij zelfbestuwing komt het stuifmeel terecht op de stempel van dezelfde bloem. Ook wanneer stuifmeel wordt overgebracht naar een andere bloem op dezelfde plant, spreekt men van buurbestuiving (geitonogamie).
Veel tweeslachtige bloemen kunnen zichzelf bestuiven. Dat is een handige oplossing wanneer bestuivers schaars zijn of wanneer er geen andere planten van dezelfde soort in de buurt groeien. Zelfbestuiving vergroot daardoor de kans dat een plant zich toch kan voortplanten.
Kruisbestuiving (xenogamie)
Bij kruisbestuiving wordt stuifmeel overgebracht naar een bloem van een andere plant van dezelfde soort. Hierdoor worden de erfelijke eigenschappen van twee verschillende planten gecombineerd. De grotere genetische variatie die hierdoor ontstaat, maakt nakomelingen gemiddeld beter bestand tegen ziekten, plagen en veranderingen in hun leefomgeving.
Veel planten die zichzelf kunnen bestuiven, kunnen óók door een andere plant worden bestoven. Wanneer beide mogelijkheden aanwezig zijn, heeft kruisbestuiving vaak de voorkeur. Sommige plantensoorten hebben zelfs mechanismen ontwikkeld die zelfbestuiving bemoeilijken of helemaal voorkomen.
HOE VOORKOMEN BLOEMEN ZELFBESTUIVING?
Hoewel de meeste bloeiende planten tweeslachtige bloemen hebben, proberen veel soorten juist kruisbestuiving te bevorderen. Daarvoor hebben zij verschillende ingenieuze aanpassingen ontwikkeld.
Zelfincompatibiliteit (zelfsteriliteit)
De stempel herkent het eigen stuifmeel en voorkomt dat het ontkiemt. Alleen stuifmeel van een andere plant van dezelfde soort kan de bloem bevruchten.
Dichogamie
De meeldraden en de stamper zijn niet gelijktijdig rijp. Bij sommige soorten komt het stuifmeel al vrij voordat de stamper ontvankelijk is, terwijl bij andere soorten juist eerst de stamper rijp is.
Heterostylie (ongelijkstijligheid)
Binnen één plantensoort bestaan bloemen met verschillende lengtes van meeldraden en stijlen. Hierdoor komt stuifmeel gemakkelijker op een bloem van een andere plant terecht dan op de eigen bloem.
Deze slimme aanpassingen laten zien dat de natuur meestal de voorkeur geeft aan kruisbestuiving. Door erfelijk materiaal van verschillende planten te combineren, ontstaat meer genetische variatie. Daardoor zijn populaties beter in staat zich aan te passen aan ziekten, plagen en veranderingen in hun leefomgeving.
Wie een bloem goed bekijkt, ziet meer dan een kleurrijk bloemblaadje. Achter elke bloem schuilt een ingenieus samenspel van geuren, kleuren, elektrische signalen, bestuivers en miljoenen jaren evolutie. Wat voor ons een mooi boeket is, is voor de natuur een meesterwerk van communicatie en voortplanting.
Bronvermeldingen:
https://www.bestuivers.nl/Portals/5/Publicaties/Artikelen/Bloemeneninsecten04watermerk.pdf
https://projectloveforbees.wordpress.com/2015/12/06/bijen-zintuigen-kleuren-zien/
Lelie- en rozeknoppen; weekblad voor meisjes, jrg 1, 1882-1883, no. 43, 11-04-1883
https://www.ecopedia.be/encyclopedie/generatieve-voortplanting
