In een opmerkelijke ontdekking slaagde een groep onderzoekers er in om de lichtkleur die chlorofyl absorbeert, uit te breiden tot golflengtes die nog buiten bereik lagen. Zelfs nabij-infrarood licht kan nu door fotosynthese gebruikt worden. Kan hiermee de effectiviteit van fotosynthese, en dus de landbouwproductie, verdubbeld worden?
Het zonnespectrum. Planten gebruiken hier ongeveer de helft van. Bron: Wikimedia Commons
Meer dan de helft van het zonlicht voor planten nutteloos Alle leven op aarde, enkele spaarzame wormen rond hete diepzeebronnen en rotsbacteriën uitgezonderd, hangt af van fotosynthese, het proces in planten dat zonlicht, water en kooldioxide omzet in glucose (het beginpunt van alle organische stoffen) en zuurstof. De aarde is bedekt met een groene deken plantengroei, de zee met algen en cyanobacteriën. De fotosynthese zoals deze in planten plaatsvindt, benut het grootste deel van het licht echter niet. Plantenbladeren zijn niet zwart, maar groen. Dat komt, omdat chlorofyl groen licht niet absorbeert. In feite treft dit lot meer dan de helft van alle straling in het zichtbare-licht deel van het spectrum (dat loopt van 400 nm, violet, tot 700 nanometer, rood). Doorzichtige zonnecellen die alleen groen licht absorberen, zouden in feite de plantengroei vrijwel niet hinderen. Planten proberen met behulp van carotenoïden, u weet wel, waar ons lichaam vitamine A van maakt, toch nog wat lichtenergie in dit gebied te vangen, maar ook dit lapmiddel werkt niet echt bevredigend.
Het nieuw ontwikkelde chlorofylmolecuul sluit het gat tussen ‘normaal’ chlorofyl en bacteriochlorines, die rond 800 nm maximaal absorberen. Bron: 1.
Moleculaire springveer Willen we dit verbeteren, dan moeten we aan het chlorofylmolecuul zelf knutselen. Licht is een trilling en chlorofyl komt in resonantie bij bepaalde golflengten. Bij chlorofyl a bijvoorbeeld rond 680 nanometer en chlorofyl b rond de 480 nm: niet toevallig de golflengte van geel licht en de golflengte waarop de stralingspiek van de zon ligt. Het verschil tussen chlorofyl a en chlorofyl b zijn de atoomgroepjes die aan deze moleculen hangen. Hoe logger deze zijn, hoe lager de de resonantiefrequentie van het chlorofylmolecuul en daarmee: hoe langer de golflengte van licht dat wordt geabsorbeerd.
De onderzoekers bereikten zelfs een ongelofelijke 900 nanometer warmtestralingsabsorptie. Bron: 2.
Dit is precies wat de onderzoeksgroep heeft gedaan. Door middel van uitgekiende toevoegingen van atoomgroepen aan het chlorofylmolecuul, slaagden ze erin de kloof te dichten tussen diverse groepen bacteriochlorines en ook het golflengtebereik ver uit te breiden, tot zelfs in het infrarood. Je leest het goed: door deze ontdekking kan zelfs kortgolvige warmtestraling voor fotosynthese worden gebruikt. Dit is straling die veel door een rode dwergster wordt afgegeven. Wanneer we interstellaire ruimtevaart ontwikkeld hebben en we op bezoek kunnen bij de nabije rode dwergsterren, bijvoorbeeld deze dwergster met planeten, dan hebben we voor de kolonisten nu in ieder geval alvast een bruikbaar chlorofylpigment voor hun gewassen ontwikkeld. Omdat het hier om bacterieel chlorofyl gaat, is toepassing in planten niet vanzelfsprekend, maar ook hier geldt dat het de gewasopbrengst sterk zou kunnen vergroten, zeker door de benutting van nabij-infrarood straling.
Bronnen
Kaitlyn M. Faries et al., Photophysical Properties and Electronic Structure of Chlorin-Imides: Bridging the Gap between Chlorins and Bacteriochlorins. The Journal of Physical Chemistry B, 2015; 150114100627003 DOI: 10.1021/jp511257w
Pothiappan Vairaprakash et al., Extending the Short and Long Wavelength Limits of Bacteriochlorin Near-Infrared Absorption via Dioxo- and Bisimide-Functionalization. The Journal of Physical Chemistry B, 2015; 119 (12): 4382 DOI: 10.1021/jp512818g
Het in stand houden van een grote diversiteit gezonde, voedselgewassen ligt aan de basis van een gezonde, veilige en diverse voedselvoorziening voor een bevolking.
Een grote diversiteit van voedselgewassen is essentieel voor een gezonde en veilige toekomst!
Daarom hebben Permacultuur Nederland en Spullen Delen de handen ineengeslagen om een planten- en zadenbank voor het Nederlandstalige taalgebied op te zetten waarin gewone mensen de hoofdrol spelen. Het gaat om het onderling delen van zaden, knollen en ander plantmateriaal van eetbare gewassen. We nodigen iedereen uit om hieraan mee te doen.
Om het ruilen van zaden en planten makkelijker te maken is het handig om kennis te hebben van techinieken om planten te vermeerderen. Hieronder een heldere uitleg van verschillende technieken om planten, struiken en bomen te vermeerderen:
Doe mee aan een gezamenlijk peer to peer zaden en planten ruilnetwerk.
Hoe kan ik meedoen?
Ga naar www.spullendelen.nl, hier kun je je registreren en beginnen. Registreer de zaden, knollen, stekken, etc. van eetbare planten die je over hebt en het delen kan beginnen. Het is het meest praktisch om je aanbod in de categorie “zaden, stekjes, planten, kruiden†aan te bieden.
Ook kun je zelf zaden en planten krijgen van mensen die deze aanbieden. Ga naar “spullen†en bekijk daar vervolgens de categorie “zaai- & pootgoed“, hier kun je een uitgebreid aanbod van planten en zaden vinden.
Ga naar www.spullendelen.nl om mee te doen aan het planten en zaden ruilnetwerk.
Bedenk dat het niet uitmaakt of een plant die je over hebt al een paar keer wordt aangeboden, voeg ook heel gewone planten toe. Op spullen delen kunnen mensen onder meer zoeken op afstand tot hun locatie, bijvoorbeeld binnen een straal van 1, 5 of 10 kilometer. Het gaat in deze database juist om het beschikbaar maken van zoveel mogelijk planten zo lokaal mogelijk.
Mochten er problemen zijn met inloggen, het registreren, etc. stuur dan een mailtje naar info@permacultuurnederland en/of martin@spullendelen.nl en dan kijken we of we de problemen kunnen helpen oplossen.
Waarom dit initiatief?
Momenteel ligt het grootste deel van de planten en zaden diversiteit bij een beperkt aantal transatlantische corporaties die dit puur voor de commercie doen zoals Monsanto, Bayer, DuPont, Dow en Syngenta (zie deze pdf voor de details -- seedindustry).
Deze bedrijven proberen de biodiversiteit van het leven zo veel mogelijk te monopoliseren / carteliseren en hiermee mensen afhankelijk van ze maken. Als dit eenmaal is gelukt is er een boel geld te verdienen voor deze bedrijven.
Hoewel deze strategie als bedrijfsmodel prima werkt is het letterlijk levensgevaarlijk voor de biodiversiteit en alle mensen die daarvan afhankelijk zijn voor hun directe voortbestaan.
De algemene diversiteit in eetbare gewassen is de afgelopen decennia schrikbarend teruggelopen en deze grote bedrijven die vaak beursgenoteerd zijn en over veel lobbykracht beschikken weten zich in telkens meer onderzoeksinstuten (zoals de Universiteit van Wageningen) en overheden in te kopen en zo hun eigen agenda erdoorheen te drukken.
Wellicht het meest bekende voorbeeld hiervan is Monsanto. Een documentaire die de vele wanpraktijken van Monsanto belicht, gemaakt door een Franse onderzoeksjournaliste is: De Wereld Volgens Monsanto. (Met Nederlandse ondertitels)
Dit zijn de vestigingen van Monsanto in Nederland:
Monsanto bv, Leeuwenhoekweg 52, 2661 CZ Berschenhoek, tel. 010 5292222
Monsanto bv, Westeinde 166, 1600 AA Enkhuizen, tel. 0228 357 000
Monsanto bv, Wageningse Afweg 31, 6702 PD Wageningen, tel. 0317 468 468
Monsanto bv, Burgemeester Elsenweg 53, 2671 DP Naaldwijk, tel. 0174 671 520
Van de mensen voor de mensen!
Naast dat een peer to peer planten en zadenruilwerk tussen gewone mensen erg leuk is, is het ook echt heel belangrijk omdat we zo de biodiversiteit van gewassen in stand kunnen houden en vrij toegankelijk kunnen houden voor eenieder!
Dit is te belangrijk om over te laten aan grote transatlantische corporaties waarbij winst behalen het belangrijkste doel is.
(Op het internet hebben de lezers de macht! Zij bepalen welke informatie de wereld rond gaat! U bent zich er misschien niet van bewust, maar als elke lezer een link stuurt naar 3 geïnteresseerde personen, dan zijn er maar 20 stappen nodig om 3,486,784,401 mensen te bereiken! Wil je dat zien gebeuren? Gebruik je macht! Dit stuk mag dan ook vrij door iedereen overgenomen worden op websites, blogs, of om door te sturen aan familie, vrienden, kennisen, collega`s, etc.). Graag zelfs hoe meer mensen dit weten hoe beter. Zet a.u.b. wel de bron erbij zodat mensen kunnen reageren en/of mee kunnen doen in de discussie hieronder als ze dat willen.)
Spreekt dit idee je aan? Verspreid het dan vooral onder je vrienden, familie, collegas, etc!
Het in stand houden van een grote diversiteit gezonde, zelf reproducerende voedselgewassen ligt aan de basis van een veilige en diverse voedselvoorziening in Nederland. Daarom hebben Permacultuur Nederland en Spullen Delen de handen ineengeslagen om een planten- en zadenbank voor Nederland op te zetten waarin individuele tuinders de hoofdrol spelen. Het gaat in deze database om zaden, knollen en ander plantmateriaal van eetbare gewassen waar iedereen aan mee kan doen. Door slim gebruik te maken van de voordelen die het internet in deze tijd biedt worden mensen in staat gesteld om hun eigen planten en zaden gemakkelijk te delen. Wat vooral handig is, is de zoekfunctie op de site die mensen laat zoeken op afstand rond hun eigen woonplaats. Zo kun je als je op zoek bent naar een rode-bessenstruik of een bieslookplant eerst kijken of iemand in een straal van 1, 5 of 10 kilometer rond je woonplaats dit beschikbaar heeft.
Een grote diversiteit van eetbare voedselgewassen is van primair levensbelang voor elke bevolking.
Waarom dit initiatief?
Momenteel ligt bijna alle diversiteit van zaden en planten bij professionele kwekers van zaden en planten die dit voor de commercie doen. Als dit bedrijven zijn met hart voor de zaak en als zij dit op een ecologisch verantwoorde wijze doen dan is daar niets mis mee.
Echter helaas zijn er ook megabedrijven in deze industrie actief waarbij winst het enige doel lijkt te zijn. Deze bedrijven proberen de biodiversiteit van het leven zo veel mogelijk te monopoliseren en hiermee mensen afhankelijk van ze maken. Als dit eenmaal is gelukt is er een boel geld te verdienen door deze bedrijven. Hoewel dit als bedrijfsmodel prima werkt is het letterlijk levensgevaarlijk voor de bevolking. De algemene diversiteit in eetbare gewassen is de afgelopen decennia schrikbarend teruggelopen en deze grote bedrijven die vaak beursgenoteerd zijn en over veel lobbykracht beschikken weten zich in telkens meer onderzoeksinstituten en overheden in te kopen en zo hun eigen agenda erdoorheen te drukken. Wellicht het bekendste voorbeeld hiervan is Monsanto. Monsanto koopt wereldwijd zaadleverenciers op, halen de vaak grote diversiteit van zaden die deze zaadleveranciers leverden uit de handel en bieden vervolgens alleen hun eigen zaden nog op de markt aan. Dit zijn vaak zaden waar planten uitgroeien met onvruchtbare zaden zodat er het jaar daarna weer bij hun moet worden gekocht. Deze zaden zijn bijna altijd genetisch gemanipuleerd en zijn vaak bestand tegen bepaalde herbiciden die Monsanto ook verkoopt. Monsanto zorgt er zo voor dat boeren heel sterk al dan niet volledig afhankelijk van hun worden. Helaas heeft Monsanto ook in Nederland voeten aan de grond weten te krijgen onder meer door zichzelf in te kopen in de Universiteit van Wageningen. Via deze route hebben ze de Nederlandse overheid weten om te praten en is de Nederlandse overheid nu één van de partijen die (Monsanto`s) GMO gewassen promoot in Europa.
Een weldenkend mens zal wellicht denken dat dit zo absurd is dat dit een grap is. Helaas is niets minder waar. Op het internet is een overvloed aan informatie te vinden over de schadelijke werkwijze van Monsanto. Een goede begindocumentaire gemaakt door een Franse onderzoeksjournaliste is: The World According to Monsanto.
Maar deze bedreiging van onze biodiversiteit door dit soort megalomane bedrijven die aan niets anders denken dan winst ten koste van alles, is niet de enige reden tot dit initiatief. Inplaats van jezelf afhankelijk te maken van externe grote commerciële bedrijven, (om)koopbare onderzoeksinstellingen en ondoorzichte politieke processen kun je met dit initiatief zelf verantwoordelijkheid nemen en meehelpen om een grote diversiteit van eetbare gewassen veilig te stellen voor Nederland.
Niets is zo gezond als een grote diversiteit, onbespoten en met liefde gegroeide, groentes, fruit en kruiden.
Een aantal positieve redenen om dit systeem op te zetten zijn:
-) Individuele tuinders groeien vaak hun eigen groentes en kruiden vanuit hun passie en/of hobby. Zij spenderen veel tijd met hun gewassen en hebben hart voor de zaak. Hierdoor weten zij verreweg het meeste van de zaden en planten die ze zelf groeien. Zij weten wat de beste groeiomstandigheden zijn voor de planten en welke gebieden juist heel geschikt zijn en welke juist minder om de planten te gaan groeien.
-) Er zijn van oudsher verschillende bekende lokale variëteiten van gewassen ontstaan die bij commerciële zadenhandelaars zeer moeilijk of niet te krijgen zijn, maar nog springlevend zijn bij de volkstuinder in de regio.
-) Volks- en hobbytuinders oogsten vaak al jaren hun eigen zaden uit de mooiste en best groeiende planten in hun tuin. Hierdoor krijg je varieteiten die speciaal zijn aangepast aan de regio. Veel betere zaden kun je eigenlijk niet krijgen. Ook krijg je hierdoor juist weer meer genetische diversiteit in de algemene soort. Als veel tuinders bijvoorbeeld zelf hun bonenzaden kweken dan heb je overal in de regio`s net wat andere bonenzaden en allemaal zijn ze zo goed mogelijk aangepast aan de eigen regio. Zo kunnen we de biodiversiteit juist weer uitbreiden.
-) Zaden en planten ruilen van persoon tot persoon zorgt voor sociale verbindingen (in de regio). In onze maatschappij is dat altijd mooi meegenomen. Daarnaast kun je zo direct van de kweker van de zaden wat tips meekrijgen en wordt er naast zaden ook belangrijke informatie over het telen van eetbare gewassen uitgewisseld.
Kortom het zijn juist de gewone tuinders die het uit plezier en hobby doen die het meeste verstand van zaken hebben en het meeste hart voor de zaak hebben. Door deze mensen te verbinden met elkaar en ze daarnaast te verbinden met welwillende mensen die graag gebruik maken van, en open staan voor hun kennis en planten, bouw je een sterk en solide netwerk wat de biodiversiteit en voedselveiligheid in Nederland sterk kan vergroten. Meedoen is dus niet alleen zeer nuttig, het kan ook bijzonder leerzaam en gezellig zijn.
Hoe en waar kan ik meedoen? Ga naar www.spullendelen.nl, hier kun je je registreren en beginnen, deel de zaden, knollen en ander plantmateriaal van eetbare planten die je over hebt. Het is het meest praktisch om deze in de categorie “zaden, stekjes, planten, kruiden” aan te bieden. Ook kun je zelf zaden en planten krijgen van mensen die deze aanbieden. Ga naar “spullen” en bekijk daar vervolgens de categorie “zaai- & pootgoed“, hier kun je een uitgebreid aanbod van planten en zaden vinden. Bedenk dat het niet uitmaakt of een plant die jij overhebt al een paar keer wordt aangeboden, voeg de plant juist wel toe, zo kan het aanbod namelijk zo lokaal mogelijk zo groot mogelijk worden. Inmiddels zijn er al een flink aantal deelnemers en is er al een redelijke diversiteit aan planten beschikbaar. Echter het basisprincipe blijft dat hoe meer mensen meedoen en hoe meer planten er worden aangeboden hoe beter en bruikbaarder het systeem wordt.
Ga naar www.spullendelen.nl om mee te doen!
Daarnaast kun je helpen door dit initiatief bekend te maken; denk aan familie, buren, tuinclubs, volkstuinverenigingen, lokale, regionale en nationale media, politieke partijen, etc. Kortom iedereen die belang zou kunnen hebben bij dit initiatief. Hoe meer mensen in de eigen buurt meedoen hoe veiliger en beter je eigen situatie op dit punt wordt. Als er vele mensen in je buurt zijn die veel bruikbare planten en zaden aanbieden waar je over kunt beschikken dan is dat een van de meest waardevolle levensverzekeringen die je kunt hebben. Alle aandacht voor dit initiatief is zeer welkom en zo kunnen we met elkaar ervoor zorgen dat er niemand in Nederland bang hoeft te zijn om zonder gezonde eetbare planten te komen zitten. Dat resulteert in een plezierige en fijnere toekomst voor iedereen! (Dit artikel is vrij over te nemen op andere websites en te gebruiken in gedrukte media. Neem voor verdere informatie contact op met Douwe Beerda via info@permacultuurnederland.org)
Paprikazaden ontkiemen sneller en lopen sneller uit in de buurt van een volwassen venkelplant, ook als deze luchtdicht en lichtdicht afgeschermd is van de zaden. Door welke onbekende invloed communiceren de planten met elkaar?
De groene oorlog
Planten lijken voor een leek onschuldige, vreedzaam samenlevende schepsels, maar schijn bedriegt. Tussen planten bestaat er moordende concurrentie om licht, water en voedingsstoffen. Veel plantensoorten nemen dan ook hun toevlucht tot methoden als vergiftiging, verstikking of het roven van voedingsstoffen door parasitisme (de beruchte tropische graanparasiet Striga en de familie Orobanche, die zich ook op andere soorten richt). De venkelplant, bij ons bekend als groente en kruiderij, beschikt ook over een uitgebreid arsenaal aan biologische herbiciden om concurrerende planten uit te schakelen. Zelfs de geur van een venkelplant remt al de groei van omringende planten, waardoor tuiniers deze plant gescheiden van andere planten kweken.
Het is al langer bekend dat ook licht, afkomstig van andere planten, in staat is plantengroei te beïnvloeden. Zo gaan planten in dit geval sneller de hoogte in: de beste strategie om beschaduwing te voorkomen. Zaden in de buurt van een volwassen plant blijven juist sluimeren. Uit gaan lopen zou zelfmoord betekenen.
De proefopstelling, onder een vacuümgezogen dubbelwandige acrylglazen stolp. Op welke mysterieuze wijze beïnvloedt de venkel de zaden? Bron: artikel
Geluidsdicht experiment
In een reeks experimenten met venkelplanten (Foeniculum vulgare, bekend van venkelzaad en de groente knolvenkel) en ontkiemende paprikazaden (Capsicum annuum) toonde de Australische onderzoekster Monica Gagliano met vier collega’s aan dat planten met elkaar kunnen communiceren op een manier, anders dan door chemische stoffen of licht. In de reeks experimenten plaatste de groep-Gagliano acht petrischaaltjes met paprikazaailingen (zie afbeelding, links) rondom een luchtdichte stolp, waarin een volwassen venkelplant was opgesteld (zie afbeelding, rechts). De gehele opstelling werd in een dubbele stolp, waartussen 5 cm vacuüm aanwezig was, ondergebracht zodat geen geluiden uit de omgeving de planten konden bereiken. Zie afbeelding. Details zijn in het (vrij toegankelijke) bronartikel te vinden.
Om de aard van de wisselwerking tussen venkel en paprikazaden op te helderen voerden de onderzoekers vier ‘behandelingen’ in. In één behandeling werd er geen kap over de venkelplant geplaatst, waardoor de chemicaliën van de venkel ongehinderd de zaden konden bereiken (door de onderzoekers ‘atmosferisch effect’ gedoopt). In de tweede behandeling werd er een doorzichtige acrylglazen kap geplaatst die alleen zichtbaar licht doorlaat (waarvan 92% door werd gelaten) over de venkelplant geplaatst. In de derde behandeling werd deze kap afgedekt met zwart lichtdicht plastic om het ‘lichteffect’ te elimineren. In de vierde en laatste behandeling werd de binnenste kap eveneens afgedekt met het zwarte lichtdichte plastic, maar werd de venkelplant weggelaten (‘andere effect’). Dit om effecten door het zwarte plastic (‘maskereffect’) uit te sluiten.
Onbekende invloed
De resultaten van de proef bleken opmerkelijk. De vluchtige chemische stoffen die de venkelplant uitscheidt, blijken, zoals verwacht, inderdaad een remmend effect te hebben op de kieming van de zaden. Ook de aanwezigheid van het zwarte plastic blijkt de kieming af te laten nemen. Het lichteffect bleek geheel niet significant. Dit alles is in de bestaande theorieën in te passen.
Opmerkelijk is echter dat louter de aanwezigheid van de venkelplant zowel de kieming als de groei van de zaailingen sterk bevordert. Zelfs als de venkelplant zich luchtdicht en lichtdicht afgesloten onder de kap bevindt, m.a.w. geen atmosferisch effect, maskereffect en lichteffect dus, bleek de aanwezigheid van de venkelplant nog een (met een p-waarde [overschrijdingskans] van 0,0086 zelfs behoorlijk significante) invloed te hebben op kieming en groei. Dit getal wil zeggen dat de kans minder dan 1% is dat de metingen het gevolg zijn van toeval.
Plant Orchestra.wmv
Kunstenaar Luke Jerram liet de zwakke geluiden van planten versterkt horen in dit spookachtige kunstproject.
Communicatie door geluid?
De op het eerste gezicht meest voor de hand liggende verklaring is dat het mysterieuze effect het gevolg is van geluid. De sapstromen in planten veroorzaken zwakke geluiden. De onderzoekers veronderstellen dat de (zeer zwakke) borrelende geluiden in het floeem- en xyleemvatenstelsel van de venkel op de een of andere manier worden opgevangen door de paprikazaden. Inderdaad zijn gevallen bekend waarbij de frequentie van het ultrageluid, veroorzaakt door vleugels van bijen of andere bestuivende insekten, planten aanzet tot het loslaten van wolken stuifmeel en zijn effecten van muziek op plantengroei gemeten, onder meer rond 1900 door de geniale Indiase natuurkundige Jagadish Chandra Bose. Ultrageluid bevordert de groei soms wel tot 87%. Daar staat tegenover dat de door planten geproduceerde geluiden heel zwak zijn, ver onder het bereik waarmee getest is. Zo kunnen mensen ze niet horen, wat een geluid onder de 0 dB betekent.
Andere verklaring?
Stel dat geluid niet de verklaring is, wat in een vervolgexperiment vrij gemakkelijk vast te stellen zou zijn door de venkelplant in een geluidsdichte vacuüm dubbele stolp te plaatsen, of de geluiden van de plant op te nemen en binnen de binnenste kolf af te spelen. Merkwaardig genoeg is dit voor de hand liggende experiment niet uitgevoerd (uit verdere publicaties blijkt dat Gagliano zich focust op geluid als verklaring). Als de onbekende invloed dan nog steeds optreedt, zou sprake zijn van een niet met de bekende natuurkunde te verklaren invloed, uiteraard een zeer fascinerende ontdekking. Een mogelijkheid is dan aan te nemen dat er sprake is van vormen van kwantumverstrengeling tussen de zaadjes en de volwassen venkelplant. We komen hier op grenswetenschappelijk terrein, al zijn er enkele gevallen van kwantumverstrengeling in levende organismen ontdekt. Een andere mogelijkheid is dat de (nog meer omstreden) biofotonen toch er in zouden slagen op de een of andere manier door het zwarte plastic heen te dringen. Hierbij moet je bedenken dat er volgens de kwantummechanica niet zoiets bestaat als een absoluut lichtdicht materiaal, een supergeleider uitgezonderd. Mogelijk dat een zeer zwakke stralingsflux toch een signaal door kan geven.
Of, waar door de experimentatoren, geen fysici, niet aan is gedacht, dat licht weerkaatst via de bovenkant van het acrylglas van de buitenste twee afgedekte glazen containers. Dit is mogelijk voldoende om een zwak signaal door te geven aan de planten.
Planten produceren meetbare spanningen en kunnen als stroombron dienen, zo wijst een Wageningse ontdekking uit. Worden moerassen en weilanden straks onze nieuwe elektriciteitscentrales?
De groene elektriciteitscentrale
Stel je voor: je laptop opladen in het grasveld. Technisch is het mogelijk, toont de proefopstelling van David Strik aan. Een grasveldje op het dak van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) in Wageningen blijkt namelijk voortdurend stroom te leveren via de elektrodes die in het gras zijn gestoken. In tegenstelling tot zonne-energie levert deze techniek ook ’s nachts stroom, al is de efficiëntie natuurlijk veel lager. De elektrische spanning ontstaat door het oogsten van elektronen die in de buurt van de plantenwortels vrijkomen. Aanvullend voordeel is dat er in rijstvelden minder methaan, een krachtig broeikasgas, lijkt vrij te komen als de planten hierin worden voorzien van elektroden.
Micro-organismen breken organische stof af, waarbij elektronen en protonen vrijkomen. Hieruit wordt uiteindelijk stroom opgewekt.
Stroom uit een boom
In 2006 ontdekte de in de Amerikaanse staat Illinois wonende uitvinder Gordon Wadle dat er een zwakke stroom liep tussen een aluminium spijker in een boom en een koperelektrode in de bodem. Hij patenteerde het idee en begon ondanks scepsis een methode te ontwikkelen om de elektriciteit te oogsten. De stroom bleek te blijven bestaan, ook als beide elektrodes van hetzelfde metaal waren vervaardigd (een belangrijk argument van sceptici), wees vervolgonderzoek uit. De oorzaak, zo bleek, waren waterstofionen. De grond bleek iets zuurder dan de boom, waardoor elektronen van de boom naar de grond bewogen. Erg veel levert dit effect echter niet op en de uitvinders zoeken nu ook hun toevlucht tot zonnepanelen, oogsten van trillingen en temperatuursverschillen.
Wortelstroom
Het Wageningse systeem werkt anders. Hamelers, de ontdekker, deed al langer onderzoek naar microbiële brandstofcellen. Hij realiseerde dat plantenwortels voortdurend brandstof leveren. Ongeveer de helft van alle suikers die een plant produceert, lekken uiteindelijk weg uit de wortels. Kortom: zolang een plant leeft, levert deze de ideale brandstof voor een brandstofcel. Een boom is niet erg interessant (de wortels reiken te diep). Een kruidachtig gewas, vooral in een zuurstofloze omgeving, is veel interessanter. Anaerobe bacteriën zetten de suikers dan om in kooldioxide en vrije protonen en elektronen. De elektronen reageren gewoonlijk met sulfaten en nitraten in de bodem, maar kunnen heel goed opgevangen worden met elektroden. In feite bestaat de opstelling uit ondiepe elektroden, die de protonen aantrekken en ze met zuurstof omzetten in water en diepe elektroden, die de elektronen aantrekken. Hierdoor ontstaat een stroom, die af te tappen is.
Vervijftigvoudiging van de stroom
Hamelers en milieukundige David Strik sloegen aan het experimenteren met moerasplanten. De eerste resultaten waren teleurstellend: enkele milliwatts, in het laboratorium verbeterd naar 0,2 watt per vierkante meter, maar na twee jaar noeste arbeid slaagden ze erin dit meer dan te verdubbelen tot 0,5 W/m2. Dag en nacht. Zestien vierkante meter gras levert net genoeg stroom om een mobieltje op te laden. Niet onaardig, maar vergeleken met zonnepanelen of wind is dit maar weinig. Deze leveren minimaal 4-7,7 W per vierkante meter. Kortom: dit lijkt op het eerste gezicht een dood spoor.
Strik geeft de moed echter nog niet op. Hij wijst erop dat sinds het begin van het project hij en zijn collega’s de capaciteit al met factor vijftig hebben laten groeien. Volgens hem is door elke stap in het systeem nog verder te verfijnen, nog eens factor tien winst te boeken, waarmee de energiedichtheid van zon en wind benaderd worden. Met deze overtuiging in het achterhoofd is hij het bedrijfje Plant-e begonnen.
Alternatief voor biobrandstof
In de praktijk buiten het laboratorium, zal het systeem hooguit 1,6 W per vierkante meter opleveren, zo schatten de bedenkers in. Erg veel is dat dus niet, maar er zijn twee grote voordelen. De kosten zijn veel lager dan die voor zonnepanelen en windmolens en de techniek is veel eenvoudiger. Daarnaast levert deze stroombron continue stroom, dag en nacht. Alleen bij matige tot strenge vorst, als de grond bevroren is, valt de stroom uit. Samen met hun Vlaamse collega Verstraete van de universiteit van Gent en botanici, microbiologen en ontwerpers van over heel Europa zijn ze onderdeel van Plant Power, een EU-project met een budget van €4 miljoen, dat de efficiëntie van deze biologische brandstofcellen wil vergroten. De groep denkt dat 3,2 W/m2 reëel is. Hiervoor moet werkelijk iedere component verbeterd worden: de juiste plantensoort, de juiste microbenpopulatie, bijvoorbeeld een organische stof-afbrekende soort en een soort die de spanning levert en een slim, effectief ontwerp van de elektrode.
Groene zonnepanelen of elektriciteit oogsten van bouwland Strik denkt na over groene daken die per vierkante meter 14 kWh per jaar leveren. Vijftig vierkante meter levert zo twintig procent van het elektriciteitsgebruik van een Nederlands gezin. Plus de aanvullende voordelen van een groen dak: luchtreiniging, isolatie, de stad gastvrijer maken voor dieren. Deze techniek kan ook in uiterwaarden of andere moerassige grond worden uitgerold. Het grote voordeel: de elektriciteit loopt ook na het vallen van de nacht door.
Ook landbouwgewassen kunnen worden geëlektrificeerd. In Wageningse experimenten waarbij het effect op de groei van landbouwgewassen werd uitgetest, bleek geen groeiremming, soms zelfs beter dan verwacht.
Energie uit natte rijstvelden
De natte-rijstteelt, van levensbelang voor miljarden mensen, is letterlijk rijstplanten kweken in een zuurstofloos moeras. Geen wonder dat er in Japan, dat naast onveilige kerncentrales weinig andere energiebronnen heeft, veel interesse bestaat om de twaalf procent van de oppervlakte die uit natte rijstvelden bestaat, om te toveren in groene krachtcentrales.
Bioloog Kazuya Watanabe van de universiteit van Tokio bereikte bij een eerste proef rond de 0,01 W/m2 (Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry vol 74, p 1271). Ook hij geeft de hoop niet op en probeert de productie op te vijzelen. Dit is een stuk lastiger. Immers, rijst moet geplant worden, gewied en dergelijke, wat slecht combineert met elektroden. Wanatabe experimenteert met dunne vilten matten met grafietpoeder. Platinapoeder verdrievoudigde de stroomopbrengst, maar is gezien de kosten per gram niet echt een optie.
Minder methaan uit rijstvelden
Natte rijstvelden vormen ook een grote bron van het broeikasgas methaan. De reden: de elektronen die vrijkomen bij het afbreken van organische stof worden door andere bacteriën gebruikt om methaan te vormen. Uit experimenten blijkt dat door elektronen te onttrekken, de methaanproductie uit rijstvelden, goed voor 20% van de productie in de wereld, sterk vermindert. Een extra milieuvoordeel dus.
Plant-e: living plants generate electricity
Kortom: wie weet kunnen we straks door onze elektriciteitscentrales wandelen en fietsen.
Voor de vele mensen die in de stad wonen lijkt tuinieren en eigen voedsel verbouwen niet direct weggelegd… Of toch wel? Britta Riley is begonnen met raamtuinieren in haar appartement midden in de stad en ontwikkelt de mogelijkheden van raamtuinen met een grote groep op een open source manier. Zelf noemt ze deze methode R & D-I-Y een samenvoeging van R&D (Research and Development) and D-I-Y (Do It Yourself). Haar site Windowfarms.org en het open source ontwikkelplatform R&D-IY staan boordevol interessante informatie. Hieronder verteld ze haar verhaal in TED.
Geen tuin, maar wel ramen? Met de window garden kan je daar wat aan doen.
Maar ook in het Nederlandse taalgebied wordt er druk geëxperimenteerd met tuinieren op het verticale vlak en op de kleine ruimte. Zo is er een interessant Nederlandstalig blog over het idee van raamtuinieren.
Daarnaast is op lowtech magazine een uitgebreid en zeer informatief artikel te vinden met de titel: Maak je eigen verticale (moes)tuin. Daarnaast heeft de website ook vele andere interessante zelfbouwtips en alleen daarom al zeer de moeite van het bezoeken waard: Lowtech Magazine.
Window Garden is eigenlijk de beste (Engelstalige) handleiding op het gebied van window gardening.
Een ander voorbeeld van een verticale tuin staat op het weblog van Swomp (bouwinstructies). Zij hebben weinig ruimte maar weten met behulp van een verticale muur ruimte te creëren om zelf voedsel te verbouwen in het verticale vlak. En ten slotte een uitleg hoe je een tuintje kan maken met een paar simpele emmers als basis.
Deze voorbeelden laten allemaal zien dat er zelfs met weinig ruimte mogelijkheden zijn om zelf kruiden en groentes te verbouwen. Uiteraard is het moeilijk om jezelf zelfvoorzienend te maken qua voedsel op de kleine ruimte, dat neemt echter niet weg dat alle beetjes helpen en je de vreugde van het tuinieren niet aan je voorbij hoeft laten te gaan simpelweg doordat je beperkte ruimte hebt.
(Op het internet hebben de lezers de macht! Zij bepalen welke informatie de wereld rond gaat! U bent zich er misschien niet van bewust, maar als elke lezer een link stuurt naar 3 geïnteresseerde personen, dan zijn er maar 20 stappen nodig om 3,486,784,401 mensen te bereiken! Wil je dat zien gebeuren? Gebruik je macht! Dit stuk mag dan ook vrij door iedereen overgenomen worden op websites, blogs, of om door te sturen aan familie, vrienden, kennisen, collega`s, etc.). Graag zelfs hoe meer mensen dit weten hoe beter. Zet a.u.b. wel de bron erbij zodat mensen kunnen reageren en/of mee kunnen doen in de discussie hieronder als ze dat willen.)
Planten zijn veel gevoeliger wezens dan vaak wordt gedacht. Onder andere zijn ze zeer gevoelig voor aanrakingen en andere mechanische invloeden. Nu is duidelijk waarom.
Bewegende planten
Kruidje roer-me niet, mimosa pudica, klapt de bladeren in als de plant aangeraakt wordt. De Venus vliegenval vangt op deze manier vliegende insekten. Wijnranken krullen zich om geschikte ondersteuningen heen om de plant mee te laten klimmen. Planten reageren op zwaartekracht. Pas nu begint duidelijk te worden wat het mechanisme hierachter is. Planten blijken veel ingewikkelder in elkaar te zitten dan tot nu toe gedacht. De blaadjes van Mimosa pudica, 'kruidje roer me niet', klappen ineen als ze aangeraakt worden.
Mechanosensitieve kanalen
In de tachtiger jaren is ontdekt dat bacteriële cellen mechanosensitieve kanalen hebben, kleine poriën in het celmembraan die zich openen als de cel opzwelt met vocht en het membraan uitrekt. Geladen ionen en andere moleculen, gevolgd door water, verlaten de cel, de cel trekt samen, het membraan ontspant en de poriën sluiten. Genen coderen voor zeven van dergelijke kanalen in E. coli en tien in de plant Arabidopsis thaliana, de zandraket, die wegens zijn korte levensduur en korte tijd van zaad tot bloeien (enkele weken) in labs wordt gebruikt als testorganisme. Het plantenequivalent van de labrat, dus. Elisabeth Haswell, promovenda aan de Washington Universiteit van St. Louis, denkt dat er nog veel meer kanalen op liggen te wachten om ontdekt te worden en dat ze een groot aantal verschillende functies kunnen vervullen. Zo zorgen ze er voor dat bladgroenkorrels kunnen delen. Ontbreekt een bepaald type kanaaltjes, dan worden bladgroenkorrels monsterachtig groot. Net als bij bepaalde bacteriën overigens.
Primitief zenuwstelsel in planten?
Haswell en haar collega’s denken dat ze maar het topje van de ijsberg te pakken hebben. Ze ontdekten dat sommige kanaaltjes niet alleen door het celmembraan, maar door de hele cel lopen. Klaarblijkelijk geven ze bepaalde boodschappen door. Een zeer primitief zenuwstelsel van de plant? Dit is wat Haswell en haar collega’s vermoeden. Mogelijk is dit de manier waarop osmotische bewegingen, zoals het dichtklappen van de blaadjes van Mimosa pudica en de Venus vliegenval, worden getriggerd. Ook moeten er nog andere, onopgehelderde functies zijn. Haswell houdt een slag om de arm maar vermoedt dat deze kanaaltjes er wel eens mee te maken kunnen hebben.
Bladeren zijn groen, omdat ze alleen blauw en rood licht absorberen en groen licht weerkaatsen. Sterker nog: bijna de helft van alle zonlicht wordt helemaal niet gebruikt door planten. Zou het leven ontstaan zijn rond een rood-blauwe dubbelster?
Het oudste pigment, chlorofyl-a, ontstond miljarden jaren geleden toen het vangen van blauw en rood licht erg belangrijk was. Chlorofyl-b maakt beter gebruik van het gele zonlicht.
Eerste planten leefden diep onder water
Als je sommige astronomen mag geloven wel (1). Zij redeneren dat als planten zich op een planeet rond een dubbelster ontwikkelen, ze zwart zouden zijn omdat de dubbelsterren elk een andere kleur hebben. Een mooie theorie, waar helaas één ernstig probleem mee is. Hij klopt van geen kant. Immers: de zon zendt vooral geel licht uit. Een plant zou dus juist extra gevoelig moeten zijn voor geel licht.
In feite is het niet zozeer zonlicht, maar water dat de eigenschappen van planten heeft bepaald. Blauw licht dringt veel beter door water heen dan rood licht(2), vandaar dat roodwier dat tientallen meters onder water groeit, vooral blauw licht absorbeert. Onder water ziet het er zwart en boven water rood uit. De oudst bekende organismen die aan fotosynthese doen, cyanobacteriën, absorberen vooral blauw en hebben dan ook een rode kleur (alhoewel ze door allerlei extra pigmenten per saldo meer licht absorberen dan groene planten). In de eerste miljarden jaren was er nauwelijks sprake van een zuurstofatmosfeer, was er dus ook geen beschermende ozonlaag dus vormde de oppervlakte een dodelijke omgeving. Op beschaduwde plaatsen, bijvoorbeeld onder stromatolieten, was er nauwelijks licht, maar wel veel nabij-infrarode (warmte-) straling. Inderdaad zijn er daar algen gevonden die op infraroodstraling leven (3).
Er ontwikkelde zich een speciaal pigment voor deze omgeving: chlorofyl-a. Dit pigment komt in alle planten voor. Hierbij liggen de twee absorptiepieken wijd uiteen, precies op de twee plekken die voor onderwaterplanten het interessants zijn: infrarood-rood en blauw.
Groene kleur resultaat evolutiegeschiedenis
Later in de evolutionaire geschiedenis ontstond een ozonlaag en werd de oppervlakte bewoonbaar. Ook begon de zon feller te schijnen (dus werd het licht minder rood). Een kleine wijziging aan het chlorofylmolecuul (vergeet dat gejubel over de fantasie van de natuur; evolutie is gewoonlijk uiterst conservatief, zeker met zoiets belangrijks als fotosynthese) maakte het mogelijk om veel meer licht te vangen: de absorptiepieken werden dichter op elkaar gedrongen, waardoor wat meer van het gele licht van de zon kon worden geoogst: chlorofyl-b. Echter: het gat bleef. Er was geen genetisch ingenieur die een nieuwe vorm van chlorofyl bedacht die juist groen-geel licht absorbeert. Dus als je een superproductief gewas wilt ontwikkelen, bijvoorbeeld als biobrandstof, kan je het beste het onhandige chlorofyl vervangen door wat slimmers. In theorie krijg je zo een dubbele oogst, want planten benutten minder dan de helft van alle zonlicht. En superonkruiden natuurlijk, als de genen overspringen op een andere soort. De aarde gaat er dan met al die donkergrijze planten nogal mistroostig uitzien, dus misschien kunnen we beter wat anders bedenken.
Een plant met een blauwe superreus als zon zal het meeste licht weerkaatsen, denken sommige exobiologen.
Welke kleur hebben planten op exoplaneten dan wel?
Veel hangt hier uiteraard af van hun evolutionaire voorgeschiedenis, dus van de evolutie van de planeet.
Hoe minder licht, hoe efficiënter de planten hiermee om moeten springen. Planten zullen onder deze omstandigheden zeer donkergekleurd zijn. Misschien ontwikkelen ze een soort biologische paraboolspiegels, waardoor het licht wordt geconcentreerd op een paar cellen met heel veel pigment. Misschien dat planten op een ijswereld dit soort lenzen in het ijs smelten of afscheiden.
Bij zeer intensieve lichtsterktes, bijvoorbeeld vlak bij een ster, zullen planten (net als aardse Trichocereus cactussen) bedekt zijn met witte haren of sterk glanzen. Over het algemeen zullen planten vooral het licht absorberen dat de ster het meeste uitzendt, of liever gezegd: dat het oppervlak bereikt. Verwacht dus bijvoorbeeld een rode kleur bij planten onder een blauwe zon. Als de planeet een roodgele methaanatmosfeer heeft, zouden de planten wel eens groen kunnen zijn…
