Zelfgravend zaaigoed

Zaden van wilde tarwe graven zichzelf de bodem in. Ze maken daarbij handig gebruik van de wisselende vochtigheidgraad overdag en ’s nachts.

Sander Voormolen

De kafnaalden van wilde tarwe helpen de zaden zich te verspreiden en ook zich in de bodem in te graven. Dat blijkt uit onderzoek van Israëlische en Duitse biologen aan het zaad van wilde emmer (Triticum turgidum ssp. diccocoides). Door de afwisseling van relatief vochtige nachten en droge dagen bewegen de sprietvormige uitsteeksels van het zaad open en dicht. Dankzij weerhaakjes schuiven zij daarbij vooruit of drijven ze zichzelf de grond in (Science, 11 mei).

De bloeiwijze van wilde tarwe bestaat uit een aar die is opgebouwd uit tientallen zaden die omhuld worden door het kaf. Het kaf heeft twee sprietvormige uitsteeksels, de kafnaalden. Microscopisch kleine silicium weerhaakjes (0,1 tot 0,2 millimeter lang) aan de buitenkant van die twee kafnaalden zorgen ervoor dat het rijpe zaad dat van de aar afvalt maar één kant op kan glijden. Dat merkt iemand die met zijn vingers een kafnaald tegen de haren in strijkt.

aanpassing

Het zaad dat zich de bodem heeft ingewerkt, heeft een grotere kans om uiteindelijk te kiemen. Het is beschermd tegen muizen en andere zaadetende dieren, tegen uitdroging en tegen branden. Dat is volgens de onderzoekers een aanpassing aan de omstandigheden die heersen in het Midden-Oosten, met een lange droge zomer en een korte natte winterperiode. Als de eerste regens vallen, zit het zaad op een ideale plek om te kiemen.

Zelfbevruchtende eenjarige gewassen die in dichte populaties groeien (zoals tarwe) hebben veel profijt van hun verspreidingstactiek, zo schrijven de onderzoekers verder. ‘De lokale omgeving van de moederplant moet ook toereikend zijn voor de volgende generatie. Maar de plaats waar het zaad valt, kan minder ideaal zijn dan ietsje verderop.’ De onderzoekers denken dat de zaden zich daarom met hun kafnaalden ook over enkele centimeters kunnen voortbewegen. Over fijn zand bewegen de zaden zich makkelijk, maar in grof sediment hebben zij de neiging zichzelf al snel te begraven.

In een laboratoriumproef waarbij de onderzoekers bij een constante temperatuur van 30 graden Celsius de vochtigheidsgraad van de lucht wisselden, verplaatsten wilde emmerzaden zich vanzelf over een vilten oppervlak. Onder droge omstandigheden staan de kafnaalden van het emmerzaad uit elkaar, maar in vochtige milieus buigen ze naar elkaar toe zodat ze bijna parallel lopen. Bij vochtigheidswisselingen maakt het zaad een soort schoolslag, waarbij de silicium weerhaakjes zorgen voor de grip op het oppervlak. Dit soort bewegingen onder invloed van de vochtigheid is zeventig jaar geleden al voor het eerst beschreven, maar de functie en het werkingsmechanisme ervan zijn tot nu onduidelijk gebleven.

cellulosevezels

Via elektronenmicroscopisch onderzoek kwam het Israëlisch-Duitse team erachter dat cellulosevezels in de kafnaalden verantwoordelijk zijn voor de hygroscopische werking. De kafnaalden hebben langs de buitenzijde een richel, waarin deze vezels in een willekeurige oriëntatie liggen. Aan de binnenzijde van de naald ligt het cellulose keurig in het gelid in de lengterichting.

Door vocht zwellen de cellulosevezels op en worden korter. Doordat beide structuren anders vervormen strekt de kafnaald zich. De driedimensionale bouw verhindert dat de naald ook in andere richting vervormt en tordeert. Dit principe werkt hetzelfde als in een denneappel die zich opent of sluit in reactie op luchtvochtigheidsvariaties.

Behalve bij wilde emmer bestaan spreidende en sluitende kafnaaldparen ook bij andere grassen, een ander voorbeeld is dravik. Ook sommige gedomesticeerde tarwerassen hebben hun kafnaalden nog behouden.

Volgens René Cappers, zadendeskundige verbonden aan de Rijksuniversiteit Groningen, zijn er meer plantenfamilies waarvan de zaden zichzelf de bodem inwerken. “We zien dat bijvoorbeeld bij de haverfamilie, toevallig ook een gras. Die doen het wel op een iets andere manier. Haverzaden hebben een harde spiraalvormige kafnaald en schroeven zich daarmee de bodem in. Dat gebeurt ook door een hygroscopische werking. Vandaar dat wilde haver zo’n geducht onkruid is, de zaden ervan blijven hardnekkig in de bodem vast zitten.”