13 Fysiologie

Bomen kenmerken zich door groei in twee richtingen. De hoogte (lengte) en de breedte, ofwel de primaire en secundaire groei.

De lengte groei vindt plaats vanuit de groeipunten van de twijgen. Dit zien we bij alle planten. Bijzonder bij bomen is de secundaire groei. Dit noemen we ook wel horizontale groei of dikte groei. Zoals we hierboven zagen, gebeurt dit vanuit het cambium, naar binnen en naar buiten. Jaarringen zoals op de foto hiernaast vormen zich als de boom perioden van snelle en langzame groei kent. Dit is typisch voor bomen in gematigd klimaat. Aan de ringen is goed te zien welke uitdagingen de boom in zijn leven zoal te verwerken had. Tropische boomsoorten hebben een gelijkmatigere groei en laten meestal geen, of nauwelijks jaarringen zien. Natte en droge perioden kunnen wel aanleiding voor verschil in dichtheid zijn.

In het kernhout bestaan vaak horizontale verbindingen die houtstralen genoemd worden. Hierdoor wordt water over de hele breedte verdeeld.

De jaarringen vormen bij het zagen van de stammen de tekening van het hout. Ook de houtstralen zijn zichtbaar in de tekening van het hout. Bij eikenhout zijn ze bijvoorbeeld herkenbaar aan de 'spiegels'.

Stofwisseling

Om te groeien heeft een boom een aantal zaken absoluut nodig: Water, CO2, (zon)licht, zuurstof, stikstof.

Water, licht en CO2 worden in de bladeren via de fotosynthese omgezet in koolhydraten. Voor dit proces heeft de boom echter ook stikstof nodig. Hij maakt er eiwitten van, die een functie hebben in de fotosynthese. Samen met nog andere stoffen worden er ook afweerstoffen van gemaakt.

De boom groeit dus van CO2 en je zou zeggen, hoe meer CO2 hoe meer groei. Maar dat gebeurt alleen in goed gecontroleerde omstandigheden, zoals in de tuinbouwkassen. Daar kunnen temperatuur, water en stikstoffen aan de hogere koolstofassimilatie worden aangepast. In de natuur neemt een plant (boom) zoveel CO2 als hij nodig heeft en kan verwerken. Het overschot in de lucht negeert hij. Dit geldt ook voor stikstoffen, maar dan net even anders: De boom krijgt stikstof vanuit de wortels met water via de vaten in het xileem aangevoerd. Hij gebruikt daarvan wat nodig is voor de fotosynthese.

Normaal zitten er in de bodem stoffen die een rem zetten op deze stikstofassimilatie. Bijvoorbeeld mangaan. Dit kan door zure regen uitspoelen tot buiten het bereik van de wortels. Het stikstofoverschot blijft nu in de boom. Hij moet hier iets mee en verwerkt het dan in de celwanden. Dit is nadelig voor de dieren die van de boom leven. Ze krijgen nu onevenwichtig, slecht verteerbaar voedsel. Veel dieren sterven daardoor van de honger. Dit treft vooral insecten, maar indirect ook de dieren die van deze insecten leven. Vooral diverse vogelsoorten worden hierdoor hard getroffen.

Ook voor de boom zelf kan dit nadelig voor zijn gezondheid zijn. Dit verschijnsel is mede de oorzaak van massale sterfte van zomereiken in onze bossen. Maar ook andere boomsoorten worden hierdoor kwetsbaarder voor ziekten (zoals schimmels, bacteriën en virussen) en vraat.

Bomen zijn ook goed in staat zich tegen gevaren te weren. Als er een wond ontstaat, bijvoorbeeld door snoeien of breuk, kunnen schadelijke schimmels binnendringen. De boom zal in eerste instantie het openliggende cambium afsluiten door te drogen. Vervolgens groeit hij over de wond heen en kapselt de besmetting in. Als dit proces goed verloopt zal de indringer stikken en afsterven. Op de foto hiernaast is goed te zien dat de bast al zo'n tien jaar gewoon over de besmette plek heen groeit. Dat heeft wel vier jaar geduurd.

Als dit proces te langzaam gaat kan de indringer overleven en het hout langzaam verteren. Zo ontstaan vaak holtes in bomen. Dat is op zichzelf niet verkeerd. Uitholling is vaak een voorwaarde voor bomen om oud te worden, omdat zo de massa van de stam afneemt en het hele systeem minder krachten te verwerken heeft. Maar een te zwakke wand zal moeite hebben om de kroon te dragen en dat vormt dan wel gevaar voor breuk.

Alle planten maken soortspecifieke afweerstoffen aan. Daarmee maken ze met name hun bladeren ongenietbaar en weren zich zo tegen vraat. Sommige stoffen veroorzaken alleen een vieze afstotende smaak, andere zijn ronduit giftig.

Ook het communicatie systeem van bomen is onderdeel van de afweer. De communicatie tussen cellen gebeurt van een signaalstof, die we ook kennen uit de keuken: glutamaat. Het bericht van geïnfecteerde cellen verspreidt zich zo razend snel door de gehele plant. Planten maken daarop onder andere 2 soorten vluchtige stoffen (feromonen) aan om hun soortgenoten te waarschuwen voor gevaar. Zo is één stof gebaseerd op methyl, dat waarschuwt soortgenoten voor gevaren, vaak ook specifieke gevaren, bijvoorbeeld de vraat van een bepaald insect. Overigens begrijpen roofinsecten die taal ook en schieten te hulp. Een andere stof is ethyleen. Deze stof is niet soortspecifiek en verhoogde concentraties in de lucht zetten planten aan tot versnelde vruchtrijping. Zo zorgt het ethyleen uit tomaten ervoor dat bananen in de buurt snel (over)rijp worden. Zo worden groene sinaasappelen voor transport naar de winkels oranje gemaakt.

Bodemschimmels helpen bij het doorgeven van de signaalstoffen, via een ondergronds netwerk van schimmeldraden. Dit is een elektrochemisch proces. Bovendien kunnen bomen via de schimmeldraden ook voedsel uitwisselen, zodat een plant (of boom) die in de schaduw staat en minder fotosynthese heeft, toch voldoende voeding krijgt om te overleven. Ook zaailingen worden zo ondersteund door volwassen bomen in hun omgeving.

Ook zijn er aanwijzingen gevonden dat bomen via de 'ether' communiceren. Iedere stofwisseling (een chemisch proces) veroorzaakt elektromagnetische straling. Veranderingen in die straling, bijvoorbeeld frequentie of amplitude, worden door andere bomen waargenomen. De elektrochemische processen tussen de cellen zijn daar gevoelig voor. Planten reageren dan door hun afweer te versterken.

Loofbomen hebben 'platte' bladeren en coniferen hebben doorgaans naaldvormige bladeren. In het blad vindt de fotosynthese plaats.

Het blad heeft aan de buitenkant een bovenste en onderste opperhuid of epidermis. Tussen die twee lagen zit het bladmoes. Aan de oppervlakte zit ook nog een dunne waslaag, de culicuta. Deze waslaag zorgt voor een goede vochtregulatie, voorkomt onnodig uitdrogen en is een barrière tegen besmettingen.

In het bladmoes zitten onder andere de cellen die voor fotosynthese verantwoordelijk zijn, het chlorofyl. Deze cellen weerkaatsen het groene ligt, waardoor bladeren de groene kleur krijgen. Als in de herfst het chlorofyl uit de bladeren wordt teruggetrokken blijven alleen de structuurcellen over die doorgaans een andere kleur hebben, bijvoorbeeld rood, oranje of geel.

Via de onderkant van het blad vindt gasuitwisseling plaats. Dit gebeurt door microscopisch kleine bladmondjes, stomata genoemd. De boom kan die stomata openen en sluiten als dat nodig is. Via deze bladmondjes komt CO2 naar binnen en gaat zuurstof als afvalproduct naar buiten. Bij droogte wordt op water gespaard door de mondjes te sluiten. Als dit te lang duurt bestaat het gevaar dat de bladeren uitdrogen en dat kan zelfs tot afsterven van de boom leiden.

Bomen ontwikkelden een vrijwel eindeloze variatie aan bladvormen. Deze vormen zijn afgestemd op de boomsoort en zijn (ideale) groeiomstandigheden. Zo zorgt de naaldvorm ervoor dat de boom beter vocht kan vasthouden, wat in koudere, droge streken nodig is. Hier is vaak ook de waslaag dikker dan bij andere boomsoorten.