BLOEMEN BIOLOGIE

Heb je er ooit bij stilgestaan dat bloemen de voortplantingsorganen van planten zijn? Gek idee misschien als je daar goed over nadenkt wanneer je in een bloemenveld staat of een bosje bloemen in je handen hebt. 

Het bloemen- en plantenrijk zit ontzettend vernuftig in elkaar. Wist je dat bloemen en bestuivers op elkaar reageren door middel van verschillende soorten signalen? En had je gedacht dat bloemen uitstekende LHBTIQ waarden naleven? Hoewel ze door de hoge sierwaarde misschien vrouwelijk lijken zijn ze dat meestal niet. Er is een ontzettend veel over bloemen te vertellen. Informatie over co-evolutie door wederzijdse afhankelijkheid tussen bestuivers en bloemen, het geslacht, voortplanting en de bevruchting van de bloem tot zaad of vrucht vindt je met fascinerende details op deze pagina.

VOORTPLANTING

Om te kunnen overleven heeft het plantenrijk verfijnde samenwerkingen met insecten en andere elementen uit de natuur ontwikkeld. De manier waarop bloemen en bestuivende insecten, zoals bijen, met elkaar interageren is een boeiend voorbeeld van co-evolutie. Dit proces houdt in dat twee verschillende soorten zich door de tijd heen samen ontwikkelen, vaak in reactie op elkaars aanwezigheid.
Voorbeelden van deze samenwerkingen zijn;

• De geur van bloemen
• Kleur en vorm van bloemen
• Ultraviolet licht en patronen
  
• De rol van nectar en pollen
• Mutualisme tussen bloemen en insecten

BESTUIVINGSSTRATEGIEEN

Planten kunnen zich generatief en/of vegetatief voortplanten.

• Generatieve (geslachtelijke) voortplanting: via bestuiving met stuifmeel bij bloemplanten en sporen bij varen.
  Voorbeelden: 1. Bloeiende planten zoals zonnebloemen, rozen, en appelbomen. 2. Coniferen die kegels produceren.
• Vegetatieve (ongeslachtelijke) voortplanting: via wortels, bollen, uitlopers of door scheuren, stekken of enten.
  Voorbeelden: 1. Bamboe (via wortelstokken) 2. Aardappel (via knollen) 3. Gras (via uitlopers)

Veel planten kunnen zich op beide manieren voortplanten. Over de generatieve voortplanting, dus via het stuifmeel ga ik meer vertellen. Om bij het begin te beginnen kan het bloemenrijk grotendeels verdeeld worden in twee groepen, namelijk de insectenbloemen en windbloemen.

Insectenbloemen (Entomofilie)
Insectenbloemen zijn voor de levering van stuifmeel hoofdzakelijk afhankelijk van insecten waarvan bijen en hommels de grootste groep is. Insecten worden naar deze bloemen gelokt door geur en de meestal kleurrijke kroonbladeren. Witte bloemen worden over het algemeen minder vaak bezocht door bijen. Kenmerken van insectenbloemen zijn;

• Vaak kleurrijk en opvallend om insecten aan te trekken.

• Geurend, soms met zoete of aromatische geuren.

• Produceren nectar als beloning voor de bestuivers.

• Het stuifmeel is vaak kleverig of heeft een structuur die zich aan insecten kan hechten.
  

 
Windbloemen (Anemofilie)
Bloemen die de wind gebruiken de voor verspreiding van het stuifmeel worden windbloemen genoemd. Deze bloemen zijn vaak zo klein dat je ze niet als bloemen zal herkennen. We hebben het hier over de bloemetjes van grassen en bloemen van bomen zoals de berk, eik, hazelaar, populier en els. Kenmerken van windbloemen zijn;

• Vaak minder opvallend qua kleur, geur of grootte, omdat ze geen insecten hoeven te lokken.

• Produceren meestal geen nectar.

• Hebben veel stuifmeel dat licht en droog is, zodat het makkelijk door de wind kan worden verspreid.

• De stempels (vrouwelijke organen) zijn vaak groot en pluimvormig om zoveel mogelijk stuifmeel uit de lucht op te vangen.

Maar… het plantenrijk is complex!
Er zijn ook bloemen die niet uitsluitend op insecten of wind vertrouwen. Sommige planten gebruiken andere dieren (zoals vogels, vleermuizen of zelfs muizen!) of water om hun stuifmeel te verspreiden. Daarnaast zijn er bloemen die zelfbestuiving toepassen.

HOE WORDEN BIJEN GELOKT?

Geur, kleur en elektrische velden

Bijen en hommels hebben het grootste aandeel in bestuiving van bloemen. Bloemen produceren vaak specifieke geuren die insecten aantrekken. Bijen worden bijvoorbeeld aangetrokken door bloemen die een geur van nectar of pollen verspreiden. De geur is een chemisch signaal dat aangeeft waar de bijen voedsel kunnen vinden. Sommige bloemen, zoals die van de nachtschadefamilie, bloeien ’s nachts en hebben geuren die vooral nachtvlinders aantrekken.

Bloemen zijn ook vaak specifiek aangepast qua kleur en vorm om bepaalde soorten insecten aan te trekken. Bijen bijvoorbeeld hebben voorkeur voor bloemen die blauw, geel of violet van kleur zijn, omdat zij deze kleuren beter kunnen zien dan andere kleuren. Bloemen die door vlinders worden bestoven, hebben vaak meer heldere kleuren zoals oranje of rood, wat aantrekkelijker is voor deze insecten.

Bloemen bieden niet alleen nectar als voedselbron, maar ook pollen, die insecten helpen bij hun eigen voortplanting. Wanneer een bij van de ene bloem naar de andere vliegt, neemt zij pollen mee van de stamper van de bloem en brengt deze over naar de stamper van een andere bloem. Dit zorgt voor de kruisbestuiving, wat essentieel is voor de voortplanting van veel bloemen. Hier wordt later uitgebreider op ingegaan.

Insecten worden dus door bloemen gelokt met geur, kleur, maar ook elektrische velden spelen een rol. Bijen ontvangen informatie via elektrische velden over de voorraad van nectar van de bloem. Hierover is een interessant fragment uit een documentaire met uitleg van David Attenborough.

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
Sommige bloemen reageren op het geluid van bijen die in de buurt vliegen. Hiermee kan de bloem zich voorbereiden op bestuiving door een versnelde aanmaak van nectar.

Er zijn fascinerende onderzoeken die suggereren dat sommige planten, waaronder de tabaksplant (Nicotiana-soorten), kunnen reageren op geluiden in hun omgeving, waaronder het gezoem van bestuivers zoals bijen.

Hoe werkt dit?

1. Geluidssensoren in planten: Planten hebben geen oren, maar ze kunnen trillingen waarnemen via hun cellen. Bijen produceren een specifiek frequentiebereik (ongeveer 200-300 Hz) wanneer ze zoemen. Dit geluid veroorzaakt trillingen in de bloembladen van de plant.
2. Reactie op bestuivers: Uit onderzoek blijkt dat wanneer de tabaksplant deze trillingen waarneemt, de productie van nectar binnen enkele minuten kan toenemen. Dit maakt de bloem aantrekkelijker voor bijen, wat de kans op bestuiving vergroot
3. Selectieve reactie: Planten reageren specifiek op trillingen van bestuivers en negeren andere omgevingsgeluiden, zoals de wind. Dit duidt op een bepaalde mate van "geluidsherkenning" door de plant.

Evolutionaire voordelen:

• Aantrekkelijkheid vergroten: Door hun nectarproductie te verhogen bij het horen van bijen, maximaliseren planten de kans op bestuiving, zonder onnodige energie te verspillen.

• Efficiënte samenwerking: Bestuivers worden beloond met extra nectar, wat ervoor zorgt dat ze vaker naar dezelfde bloemen terugkeren.

Een veel geciteerd onderzoek hierover is uitgevoerd door onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv in 2019. Zij ontdekten dat bloemen van de avondkoekoeksbloem (Oenothera drummondii) significant meer nectar produceerden na blootstelling aan bestuiverspecifieke geluidstrillingen.

De tabaksplant en andere soorten lijken dus in staat om op geluiden van bestuivers te reageren als een slimme aanpassing om bestuiving te bevorderen. Het benadrukt hoe gevoelig en interactief planten kunnen zijn met hun omgeving!

ULTRAVIOLET LICHT

De mens kan maar voor een deel dezelfde kleuren als bijen zien. De kortgolvige ultraviolet (UV) zien wij niet, maar de bijen, hommels en vlinders wel. Bijen zien zelfs de ultraviolet beter dan het kleurenspectrum dat wij zien. Daarin tegen kunnen bijen geen rood zien.
Veel bloemen absorberen ultraviolet licht. Ze vertonen in het midden een donkere vlek en op de kroonbladeren vaak donkere lijnen of vlekjes. Dit wordt honingmerk genoemd wat als het ware als landingsbaan voor insecten naar de nectar of pollen dient.  Het is een manier waarop de bloemen op insecten ingespeeld zijn. Met hun opvallende UV kleuren weten ze de bestuivers naar zich toe te trekken.

In onderstaande afbeelding is af te lezen hoe klein ons waarnemingswereld eigenlijk is. Insecten, maar ook vogels en sommige zoogdieren zien in UV. Ook zijn er dieren die in infrarood kunnen zien. Dit zijn bijvoorbeeld giftige slangen, piranha's en bloeddrinkende insecten zoals niet heel verrassend: de mug.
Bidsprinkhanengarnalen kunnen zelfs golflengten van licht waarnemen, variërend van diep ultraviolet (300 nm) tot ver rood (720 nm, bijna infrarood) en gepolariseerd licht.

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. 

WELK GESLACHT HEBBEN BLOEMEN?

De meeste bloemen zijn tweeslachtig waarbij de meeldraden met helmknop en helmdraad het mannelijke gedeelte is en de stamper met stempel en de stijl het vrouwelijke gedeelte. Tweeslachtige bloemen zijn zelfbestuivend en daarmee hermafrodiet. Dat wil zeggen dat er in principe voor bestuiving geen stuifmeel van andere bloemen in de buurt hoeft te zijn. Het wordt ook zelfbestuiving genoemd als bloemen die aan dezelfde plant groeien elkaar bestuiven. Ongeveer 90% van de bloemen zijn zelfbestuivend en hebben dus in principe geen andere plant nodig voor bestuiving. Toch geeft de natuur niet de voorkeur aan zelfbestuiving. Net zoals bij dieren geeft een menging van DNA een gezonder nageslacht.
Bestuiving vind plaats wanneer er stuifmeel van het meeldraad (mannelijke gedeelte) op de stamper (vrouwelijke gedeelte) terecht komt. Het stuifmeel wat ook wel pollen genoemd wordt zakt dan naar beneden via de stijl om onderaan bij het vruchtbeginsel aan te komen. Wanneer het stuifmeel in het vruchtbeginsel zit ontstaat er zaad of vruchtvorming.

BESTUIVING
Bij insectenbloemen bestaan twee manieren van bestuiving;

1. Zelfbestuiving/autogamie
2. Kruisbestuiving/xenogamie.

Zelfbestuiving of autogamie komt voor bij tweeslachtige bloemen waarbij het stuifmeel naar de stempel van dezelfde bloem wordt overgebracht. Buurbestuiving/geitonogamie is een vorm van zelfbestuiving. Hierbij komt stuifmeel bij een bloem aan dezelfde plant. Zelfbestuiving lijkt wellicht een efficiënte manier van voortplanten. Een oplossing voor het probleem van bijvoorbeeld bijenschaarste, maar de natuur heeft verschillende mechanismen om dit te voorkomen. Zelfbestuiving wordt meer als een noodoplossing gebruikt.
Kruisbestuiving ontstaat wanneer er stuifmeel van de ene bloem naar een bloem op een andere plant wordt overgebracht. Een bloem kan alleen worden bestoven met stuifmeel van dezelfde soort plant. Variëteiten binnen dezelfde soort planten kunnen elkaar wel kruis bestuiven waardoor er weer een nieuwe variant kan ontstaan.
Bij kruisbestuiving wordt het genetische materiaal van twee verschillende planten gemengd en ontstaat er een nieuwe combinatie van verschillende eigenschappen. Dit geeft het nageslacht, net zoals in het dierenrijk, een betere kans op overleving. Door de variatie van eigenschappen is de plant beter in staat zich aan te passen. Kruisbestuiving is dus ook in het plantenrijk een meer algemene voortplantingsvorm, ondanks dat de meeste bloemen tweeslachtig zijn en daarmee zelfbestuivend kunnen zijn.

Om te voorkomen dat tweeslachtige bloemen zichzelf bestuiven zijn er drie verschillende methode om zelfbestuiving te voorkomen. Dit zijn; zelfsteriliteit, dichogamie en heterosylie.

1. Zelfsteriliteit/incompatibiliteit: Stuifmeelkorrels ontkiemen niet op de stempel van dezelfde bloem. Op bloemen van andere planten is wel een normale ontkieming. Dit kan ook gezien worden als een immuunreactie door chemische herkenning. De bloem is onvruchtbaar voor haar eigen stuifmeel.
2. Dichogamie: Hierbij zijn de meeldraden(mannelijk) en stamper(vrouwelijk) op een plant niet gelijktijdig rijp.
3. Heterostylie: Bloemen met lange stijlen (vrouwelijk) en korte meeldraden (mannelijk). Of omgekeerd. Heterostylie wordt ook wel ongelijkstijligheid genoemd.

Mutualisme en symbiose

Het plantenrijk en insectenrijk werken nauw met elkaar samen. Ze hebben elkaar nodig. De meest gezonde manier van bestuiven is kruisbestuiving en daarvoor zijn insecten nodig. Daartegenover hebben insecten stuifmeel en nectar nodig als voeding. Dit wordt mutualisme oftewel wederzijdse afhankelijkheid genoemd. Mutualisme betekent een relatie van twee soorten waarbij beide soorten voordeel hebben van elkaar en afhankelijk zijn voor overleving. Deze nauwe samenwerking tussen het plantenrijk en de dierenwereld is het meest grootschalige voorbeeld van wederzijdse afhankelijkheid binnen de levende cultuur.

Mutualisme is een vorm van symbiose dat in de bredere natuur overal aanwezig is. Veel organismen in ecosystemen zijn afhankelijk van elkaar voor voedsel, bescherming, verspreiding of andere vormen van samenwerking. Deze symbiotische relaties dragen bij aan de stabiliteit en het functioneren van ecosystemen.
Naast de samenwerking tussen bloemen en insecten of wind zijn dit andere voorbeelden van symbioses:

• Mycorrhiza-schimmels en planten: Schimmels leven in de wortels van planten en helpen de plant bij het opnemen van water en mineralen uit de bodem, terwijl ze ook voedingsstoffen van de plant krijgen.

• Koralen en algen (zooxanthellae): De algen leven in de weefsels van koralen en leveren energie aan de koralen door middel van fotosynthese, terwijl de koralen de algen van bescherming voorzien.

Symbiose is een biologische term die verwijst naar een langdurige interactie tussen twee verschillende organismen, waarbij ten minste één van de organismen voordeel haalt uit de interactie. De andere kan er ook voordeel van hebben, of er kan een neutraal effect zijn. Symbiotische relaties kunnen worden ingedeeld in drie hoofdtypen:

• Mutualisme: Beide organismen profiteren van de interactie. Een bekend voorbeeld is de relatie tussen bloemen en bijen. De bijen verzamelen nectar (wat ze gebruiken als voedsel) en helpen tegelijkertijd de bloemen met bestuiving, wat cruciaal is voor de voortplanting van de bloemen.

• Commensalisme: Eén organisme profiteert, terwijl het andere geen duidelijk voordeel of nadeel ondervindt. Een voorbeeld hiervan is de relatie tussen vogels en grote herbivoren zoals runderen of giraffen. De vogels eten parasieten van de huid of het lichaam van de herbivoren, terwijl de herbivoren er geen direct voordeel of nadeel van ondervinden.

• Parasitisme: Eén organisme profiteert ten koste van het andere. Bijvoorbeeld, een parasiet zoals een vlo of een teken leeft op een gastheer (zoals een hond) en haalt voordeel uit het bloed of de weefsels van de gastheer, wat deze kan verzwakken of zelfs ziek maken.

In het algemeen kun je dus zeggen dat de natuur vaak een symbiotisch systeem is, waarin organismen op allerlei manieren samenwerken en afhankelijk van elkaar zijn om te overleven, maar de natuur is ook wreed. De term symbiose roept een beeld op van een evenwichtige of zelfs wederzijds voordelige relatie, en dat is meestal het geval, vooral bij mutualistische relaties. Maar symbiose kan ook een relatie omvatten waarbij de ene partij profiteert ten koste van de ander, wat dan het geval is bij parasitisme.

In de klassieke betekenis van symbiose is er geen directe vereiste dat de relatie gezond of voordelig voor beide partijen moet zijn. Het begrip omvat eigenlijk gewoon een langdurige en vaak nauwe interactie tussen twee verschillende organismen, zonder in eerste instantie een waardeoordeel over de aard van die interactie. Daarom wordt parasitisme ook als een vorm van symbiose beschouwd, ondanks het feit dat het vaak schadelijk is voor de gastheer en soms zelfs kan leiden tot de dood.

Het idee achter symbiose is dus breder en betreft simpelweg de "samenleving" van verschillende soorten. De negatieve effecten voor de gastheer in parasitisme maken de relatie onevenwichtig, maar het blijft een langdurige interactie die onder de bredere definitie van symbiose valt.

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