logo

U bent hier

Waarschuwingsbericht

Opgelet! Dit event heeft al plaatsgehad.

Growing on the edge. Hydraulic architecture of mangroves: ecological plasticity and functional significance of water conducting tissues in Rhizophora mucronata and Avicennia marina

maandag, 26 mei, 2008 - 16:00
Campus: Brussels Humanities, Sciences & Engineering campus
Faculteit: Science and Bio-engineering Sciences
D
2.01
Nele Schmitz
doctoraatsverdediging

Mangrovebomen worden onderworpen aan uitzonderlijk hoge en variabele eisen voor het watertransport zowel in tijd als ruimte. De combinatie van zout water, periodes van overstroming afgewisseld door periodes van droogte, en hoge temperaturen suggereren dat een adaptief hydrosysteem de impact van droogte-geïnduceerde cavitatie reguleert. Er is echter weinig geweten over de ecologische plasticiteit van de hydraulische architectuur van mangrovebomen en zijn functionele betekenis voor het verzekeren van het watertransport.

In het EERSTE DEEL VAN DE THESIS wordt de variabiliteit van de vatstructuur en de anatomie van de stippels tussen de vaten bestudeerd langsheen een gradiënt in saliniteit, zowel als tussen de seizoenen. Daarnaast wordt een eerste topochemische analyse uitgevoerd van de stippels tussen de vaten en hun intraspecifieke variatie onderzocht. In het TWEEDE DEEL VAN DE THESIS wordt het effect behandeld van bodemwatersaliniteit op de vorming van successieve cambia in Avicennia marina. Hoewel het merendeel van de boomsoorten hout vormt via één cambium gelegen aan de buitenkant van de stam, is er een beperkte groep van houtige soorten die hout vormen via opeenvolgende, nieuw gevormde cambia. Hoe dit gebeurt werd reeds beschreven op cellulair niveau voor verschillende soorten. De periodiciteit van de vorming van de opeenvolgende banden van floëem- en xyleemweefsel die zo ontstaan bleef tot op heden echter onduidelijk.

Twee soorten, die sterk verschillen in hun ecologische verspreiding over het mangrovewoud in Gazi Bay (Kenia), en eveneens biogeografisch belangrijke areaalverschillen tonen m.b.t. klimaatgebieden, werden bestudeerd: Rhizophora mucronata en Avicennia marina. Houtstalen werden verzameld op verschillende locaties gekenmerkt door uiteenlopende saliniteit van het bodemwater en overstromingsfrequentie. Diverse kenmerken van de vaten en de stippels daartussen werden gekwantificeerd met behulp van lichtmicroscopie, Scanning Elektronen Microscopie, Transmissie Elektronen Microscopie en cellulaire UV Microspectrofotometrie. De houtstalen van A. marina voor de analyse van de secundaire diktegroei werden genomen van bomen waarop een tijdsmarkering werd aangebracht door het cambium te verwonden, waarna ze op gekende datum geveld werden. Daarnaast werd er gebruik gemaakt van bomen van een aanplanting van gekende leeftijd. Groeiringen werden geteld, de breedte van de floëem- en xyleembanden gemeten en gerelateerd aan de verschillende omgevings- en boomkenmerken.

De bevindingen duiden de vatendichtheid aan als een goede proxy voor de saliniteit van het bodemwater terwijl vatdiameter eerder constant bleef tussen de sites. Ook de diameter van de stippels tussen de vaten vertoonde geen opmerkelijke verschillen tussen de sites. De stippelmembranen waren wel lichtjes dikker in het droogseizoen dan in het regenseizoen in R. mucronata. Samen met de relatief lage lignine-inhoud van de stippelmembranen ondersteunt deze waarneming de potentiële rol van hydrogels in de regulatie van het watertransport. In vergelijking met R. mucronata, kon de algemene anatomie van de stippels van A. marina geïnterpreteerd worden als meer resistent tegen droogte-geïnduceerde cavitatie. Ook de speciale groeistrategie kan hiertoe bijdragen. De vorming van de opeenvolgende xyleem-floëemlagen vertoonde geen jaarlijks karakter maar wel een sterke correlatie met de radiale diametergroei. Bovendien was de diktegroei zeer variabel zowel tussen als binnen bomen aan verschillende zijden van de stamomtrek. In contrast tot het aantal, daalde de breedte van de gevormde banden duidelijk met de bodemwatersaliniteit van de site.

Als besluit kunnen we stellen dat de ecologische plasticiteit in vatendichtheid en dikte van de stippelmembranen kan gerelateerd worden aan een veilig hydrosysteem. De redundantie van het vatennetwerk en de resistentie van de stippelmembranen tegen cavitatie, respectievelijk, nam toe in parallel met stijgende saliniteit. De diameter van de vaten en de stippels ertussen lijken daarentegen een stabiele, optimale waarde aan te nemen. Het verband tussen de statische vatdiameter, de seizoenale veranderingen in de dikte van de stippelmembranen en de mogelijke afzettingen langsheen vatwanden en in stippelkanalen vraagt om verder onderzoek om de mogelijke rol van deze eigenschappen te onderzoeken in de regulatie van het watertransport in mangroven. Ook de gesegmenteerde groeistrategie van A. marina zou hierin een rol kunnen spelen. Optimale groei vindt enkel plaats op specifieke posities rondom de stam, die elkaar afwisselen in de tijd. Dit zou de waarneming kunnen verklaren van de simultane vorming van meerdere xyleem-floëem lagen, zelfs wanneer de buitenste laag al gelignificeerd is. Het kan een adaptatie zijn om de groei te optimaliseren onder gunstige omgevingsomstandigheden. Daarnaast geeft het de mogelijkheid een hydraulisch systeem te creëren bestaande uit segmentjes van verschillende anatomische opbouw. Op deze manier, zou het watertransportsysteem altijd aangepast zijn aan de omgeving, aan ten minste één zijde van de stamomtrek. De vorming van een nieuw cambium lijkt gecontroleerd te worden door een endogene factor zowel als door de saliniteit van het bodemwater dat de potentiële rol van floëemweefsel in het herstellen van embolismen ondersteunt. De uitdaging voor de toekomst ligt in het ophelderen van de functionele betekenis van successieve cambia, naast hun bijzonderheid als houtanatomische structuur.