Evolutionair raadsel van de Eucalyptusboom opgelost
Bladeren van eucalyptusbomen zijn evolutionair sterk aangepast aan langdurige droogte met korte periodes van neerslag, maar niet zoals men zou verwachten. Dit concluderen milieuwetenschappers van de Universiteit Utrecht en de University of Western Australia. Ze publiceerden hun resultaten in het hoog aangeschreven vakblad Plant Physiology.
Bomen uit het geslacht Eucalyptus hebben een unieke evolutionaire aanpassing van hun bladeren aan de droge omstandigheden in Australië. Hun bladeren hebben een onverwacht sterk vertakte nervatuur die een belangrijke rol speelt bij het watertransport in het blad. Daarnaast zijn de bladeren erg dik, wat bescherming biedt tegen uitdroging en vraat. Deze combinatie van eigenschappen is niet eerder waargenomen en biedt een specifiek voordeel in klimaatomstandigheden waarbij langdurige droogte wordt onderbroken door korte periodes met neerslag.
440 Bomen
Utrechtse milieuwetenschapper Hugo de Boer en zijn collega's baseren hun conclusie op metingen aan de bladeren van 440 bomen van het geslacht Eucalyptus en het nauw gerelateerde geslacht Corymbia. Van deze bladeren hebben zij de dikte gemeten en onderzochten zij in detail de chemische samenstelling, de huidmondjes, en de nervatuur.
Een evolutionair raadsel
De metingen laten zien dat de planten met unieke combinatie van eigenschappen zijn aangepast aan de droge omstandigheden in Australië. Een sterk vertakte bladnervatuur komt vaak voor bij snelgroeiende soorten met dunne bladeren, maar was nog niet eerder gezien bij soorten met dikke bladeren. Dikke bladeren komen wel vaker voor bij bladhoudende en langzaam groeiende soorten, maar deze soorten hebben juist weer een beperkte nervatuur. Deze combinatie van tegengestelde eigenschappen plaatste de onderzoekers voor een evolutionair raadsel.
Klimaatverandering
De Boer onderzoekt hoe planten hun eigenschappen aanpassen aan veranderingen in het klimaat. "Eucalyptus en Corymbia komen voornamelijk voor in Australië en hebben een bijzondere evolutie doorgemaakt”, vertelt hij. “Zo'n 30 miljoen jaar geleden had Australië een relatief vochtig klimaat en was de vegetatie vergelijkbaar met wat we tegenwoordig in een tropisch regenwoud zien. Sindsdien is het klimaat in Australië droger geworden en hebben de planten zich aangepast."
Ogenschijnlijk tegengestelde eigenschappen
De soorten die De Boer en zijn collega’s hebben geanalyseerd komen voor in een uitgestrekt gebied tussen het zuidwesten van Australië, waar het relatief vochtig is, en het centrale binnenland, waar het erg droog is. Naarmate de soorten verder in het binnenland voorkomen zagen ze dat de bladeren steeds meer vaten hebben en dikker zijn. De Boer: “Deze ogenschijnlijk tegengestelde eigenschappen bieden een voordeel in specifieke omstandigheden waarbij het langdurig droog is, maar af en toe veel water beschikbaar is."
Geïsoleerde aanpassing aan klimaatverandering
"De dikke bladeren bieden bescherming tegen vraat en hitte, maar wanneer er water beschikbaar staat het uitgebreide vatensysteem een hoge verdamping toe”, vervolgt De Boer. “Hierdoor kunnen de huidmondjes open kunnen blijven voor de opname van CO2 via fotosynthese. Wij denken dat deze bijzondere combinatie van eigenschappen is ontstaan doordat Eucalyptus zich in een geïsoleerde omgeving heeft moeten aanpassen aan een sterke klimaatverandering. Dit onderzoek toont daarmee aan dat eigenschappen van planten soms alleen verklaard kunnen worden als aanpassingen aan exceptionele omstandigheden.”
Publicatie
Hugo J. de Boer, Paul L. Drake, Erin Wendt, Charles A. Price, Ernst-Detlef Schulze, Neil C. Turner, Dean Nicolle, Erik J. Veneklaas, Apparent Overinvestment in Leaf Venation Relaxes Leaf Morphological Constraints on Photosynthesis in Arid Habitats. Plant Physiology December 2016, vol. 172 no. 4 2286-2299. doi: http://dx.doi.org/10.1104/pp.16.01313