Kerstboom & Co Zo komt Jan Splinter door de winter VI. Deel 2

20-12-2017

Naast verdamping is bevriezing een probleem in de winter, omdat ijskristallen de celstructuur verwoesten. Bladcellen van altijdgroene planten grijpen naar dezelfde truc als de wegbeheerders in de winter. Strooien van zout veroorzaakt een vriespuntverlaging, zodat sneeuw of ijs smelten en de gladheid bestreden wordt. De hogere concentratie aan opgeloste deeltjes bewerkstelligt de vriespuntverlaging; met het strooien van een dubbele hoeveelheid suiker bereikt men hetzelfde. Het laatste is alleen duurder en de gladheid is waarschijnlijk niet helemaal weg. Leuk experiment, dat wel. Terzijde zij opgemerkt, dat toevoegen van suiker dus een obstakel vormt bij ijsbereiding wegens de vriespuntverlaging.

Bij lage temperaturen breken overwinterende bladeren zetmeel af tot suikers. De verhoogde suikerconcentratie veroorzaakt een vriespuntverlaging van het celsap, dat vloeibaar blijft. Een variant op deze strategie is het onttrekken van water aan de cellen, waardoor de concentratie van opgeloste stoffen stijgt en zo vriespuntverlaging bereikt wordt. Het water bevriest dan in de celwanden buiten de cellen, zo dat het celsap buiten schot blijft.

Kruiden, die de winter doorstaan zoals spruitjes en boerenkool, verlagen ook het vriespunt van het celsap. De zoetige smaak van boerenkool na een paar nachten vorst is het gevolg van zetmeelafbraak.

We weten, dat een wegdek onder -5 tot -6 °C bevroren blijft. Dat geldt net zo goed voor plantencellen, vriespuntverlaging van het celsap werkt alleen tot ca -5 °C en heeft dus zijn temperatuurgrenzen. De conclusie is, dat plantencellen alleen lichte vorst kunnen overleven door vriespuntverlaging.

Bij langdurige en strenge vorstperioden moeten planten naar andere middelen grijpen. Bij naald- en loofbomen in koude gematigde en polaire gebieden worden voorbereidende maatregelen getroffen zodra de temperatuur structureel onder de 10 °C daalt. Naast de voorbereidingen tot vriespuntverlaging wordt als eerste voorzorg de moleculaire structuur van de membranen koudebestendig gemaakt. Dit vermogen ontbreekt bij de bladeren van loofbomen en kruiden, zodat ze bij de eerste vorst bezwijken. Bovendien worden bij de eerste nachtvorst allerlei chemische veranderingen doorgevoerd in stammen en naalden, die cellen resistenter tegen koude maken.

Het beste wapen van de plant tegen de verwoestende werking van ijskristallen is, dat de cellen door “supercooling” in een slaapstand gaan. Bij supercooling blijft zuiver water bij temperaturen onder het vriespunt vloeibaar. Zuiver water kan tot -200 °C bevriezen zonder dat het ijs wordt. Voorwaarde is, dat het water geen deeltjes bevat, die als kern bij ijsvorming kunnen fungeren. Plantencellen van vorstresistente soorten creëren ruimtes met zuiver water, waarin de vloeistof vloeibaar blijft. Het is wel een uiterst labiel evenwicht; bij kleine verstoringen wordt de supercooling verbroken en bevriest de cel alsnog. Het water buiten de cellen in celwanden en transportvaten bevriest wel en maakt bevroren hout zo hard als steen. Elke houthakker weet, dat zagen van bevroren boomstammen dé manier is om het zaagblad te ruïneren.

Koude en watergebrek hebben ook effecten op de watervaten in stam en wortel (zie VIII, IX Kerstboom & Co Woudreuzen als watertorens ; de machinerie en droogte- en vorstresistentie).