Talloze vissersboten zijn met man en muis vergaan voor de rotskusten van New England, Nova Scotia en Newfoundland. Dat is niet vreemd. Het weer aan de Noord-Oostkust van het Amerikaanse continent is onvoorspelbaar, de kolkende en bruisende zee onstuimig en de torenhoge rotsen zijn angstaanjagend. Maar soms doen de weergoden er nog een schepje bovenop. In de nacht van 13 juni 1841 ligt een handelschip nietsvermoedend voor anker bij Pictou, Nova Scotia. Als er plots een storm opsteekt, doemen grote wolken op boven het schip en lijkt het zwavel te regenen. De scheepslui kijken doodsbenauwd toe hoe het hele schep bezaaid raakt met dit gele, licht ontvlambare poeder. Zij moeten hebben gedacht aan de vernietiging van Sodom en Gomorra in het boek Genesis: ‘Zodra de zon was opgegaan […] liet de Heer uit de hemel zwavel en vuur over Sodom en Gomorra regenen.’[1]
Deze gebeurtenis is geen ramp van Bijbelse proporties of zomaar een sterk zeemansverhaal. De schippers zitten gevangen in een hevige stuifmeelbui. Deze buien kunnen ontstaan als de uitgestrekte naaldboombossen gelijktijdig hun stuifmeel meegeven aan de wind. Je moet dan ook behoorlijk goedgelovig zijn om hier gelijk een oudtestamentische god aan zijn baardharen bij te slepen. Al gaat het hier om een ware hel voor mensen met hooikoorts. Waarom produceert de plantaardige natuur eigenlijk zo’n overdaad aan stuifmeel? Kan zij niet beter spaarzaam omspringen met al dit meel en een meer ecovriendelijke strategie hanteren?
It’s raining men
Tot ver in de twintigste eeuw blijven de stuifmeelwolken in New England een raadselachtig fenomeen. De naturalist Donald Peattie (1898 – 1964) geeft een korte impressie in zijn werk A Natural History of Trees: bij een stevige bries stijgen er gigantische, gouden rookpluimen op uit deze immense naaldbossen. Deze weelde aan vruchtbaarheid bundelt zich in grote stuifmeelwolken, die langs de woeste kust van New England vegen.[2] Het bloeien van deze bloemen in de uitgestrekte bossen is een titanisch gebeuren.
Peattie spreekt van bloemen, maar dat klopt niet helemaal, tenminste niet in de botanische zin van het woord. De Weymouthden (Pinus strobus) en de pekden (Pinus rigida) waar Peattie aan refereert zijn conifeerbomen uit de dennenfamilie (Pinaceae). Coniferen dragen officieel geen bloemen, maar mannelijke en vrouwelijke kegels (strobili): het woord conifeer komt van de samenvoeging van de Latijnse woorden conus, dat kegel betekent, en ferre, dat dragen betekent. Toch lijken de mannelijke kegels (microsporangia) van de Weymouthden op bloemen. Deze kegels zijn vrij klein en kleuren rood. Als de kegels ‘bloeien’, zwellen de stuifmeelzakken op en splijten zij open, om zo hun stuifmeelkorrels vrij te geven aan de wind.
Dust on Walden
There is a dust on Walden, schrijft de Amerikaanse naturalist Henry David Thoreau (1817 – 1862).[3] In mei liggen de dorpen, rivieren en meren van New England regelmatig bezaaid met een zwavelkleurige stof.[4] Maar welke opmerkelijke, verkwistende tactiek gaat er schuil achter deze neerslag? Thoreau is een van de eersten die deze verkwistende strategie blootlegt. Hierbij valt zijn oog op een eenzame dennenboom in zijn eigen voortuin die alleen vrouwelijke kegels voortbrengt, maar geen mannelijke. Toch dragen deze kegels wel zaden. Hoe komt de vrouwelijke den dan toch aan mannelijk gezelschap?
Veel naturalisten uit de tijd van Thoreau verklaren deze onbevlekte ontvangenis bij tweehuizige dennensoorten op basis van geslachtloze voortplanting. Thoreau bekritiseert dit. Je kunt volgens hem beter denken aan een van de dochters Bennet in Pride and Prejudice, die geduldig op de veranda wacht op een minnaar die haar kant opwaait. En elk jaar dienen verschillende heren zich aan door grote hoeveelheden stuifmeel los te laten, in de stille hoop dat de wind deze ver genoeg draagt. Thoreau ziet dat hier sprake is van windbestuiving. Al snel gaat hij zich afvragen of dennen die zowel mannelijke als vrouwelijke kegels dragen dezelfde strategie toepassen. Je zou tenslotte verwachten dat windbestuiving hier niet noodzakelijk is.
Met On the Origin of Species van Charles Darwin in de hand begint Thoreau de ware betekenis van de stuifmeelzondvloed te zien. Ten aanzien van de geslachtsgemeenschap bij planten is Darwin een belangrijke kernspreuk van de natuur op het spoor. Hij ziet dat planten, net als dieren, complexe maatregelen nemen tegen ‘zelfbevruchting’. Het lijkt alsof ook planten leven volgens het credo ‘de natuur verafschuwt voortdurende zelfbevruchting’. Windbestuiving is niet alleen de tactiek van tweehuizige naaldbomen, maar van veel naaldbomen en van vele andere grassen en bloemplanten. De productie van een grote hoeveelheid stuifmeelkorrels is een poging de kans op een hole in one te vergroten.
Après moi le déluge
Planten die windbestuiving gebruiken, produceren kleine, droge pollenkorrels die door de wind worden meegenomen en grote afstanden kunnen overbruggen. Deze strategie wekt vooral veel verbazing door de astronomische aantallen die ermee gemoeid zijn. Neem bijvoorbeeld de katjes van een zwarte els (Alnus glutinosa). Eén katje telt ongeveer honderd bruine schubjes. Ieder schubje draagt drie schotels met vier meeldraden. Elke meeldraad draagt ongeveer 7000 stuifmeelkorrels in helmhokjes. Dat betekent dat één katje maar liefst 8.400.000 stuifmeelkorrels herbergt.
Aangezien de wereld jaarlijks kampt met miljarden tonnen stuifmeel, lijkt het beter om te spreken van een stuifmeel-’zondvloed’.[5] In maart, als de winter het veld ruimt voor het voorjaar, geven de eerste planten en bomen hun stuifmeel aan de wind mee en zullen veel mensen hun eerste niesbuien, loopneuzen en rode prikogen weer ervaren. De stuifmeelregen voor de kust van New England is maar een korte, plaatselijke bui in dit kolossale gebeuren. In het voorjaar bevat elke kubieke meter lucht zo’n 1000 stuifmeelkorrels.[6] Dat is niet vreemd als je bedenkt dat één zwarte den al tien miljard pollen door de wind laat meevoeren.[7]
Lichter dan lucht
Stuifmeelkorrels komen niet alleen in grote hoeveelheden voor, maar beschikken vaak ook over opmerkelijke vliegkunsten. Thoreau beschrijft in zijn dagboek hoe hij stuifmeel van dennen aantreft, kilometers van de dichtstbijzijnde boom.[8] Sterker nog, op het eiland Tristan da Cunha in de Zuidelijke Atlantische Oceaan is stuifmeel gevonden van een Nothofagus-boom en een zeedruif (Ephedra), die over zijn komen waaien vanuit Zuid-Amerika, zo’n 4000 kilometer verderop.[9]
Onder de microscoop zie je hoe dit komt. De pollen van veel windbestoven planten hebben luchtzakken.[10] Deze ballonnen zorgen voor liftkracht en verbeteren de verspreiding van de korrels door de lucht. Ook vrouwelijke kegels dragen hun steentje bij aan het vergroten van het succes van windverspreiding. Niet alleen vormt de kegel een opvangbak voor rondvliegend stuifmeel, maar de vorm beïnvloedt ook de luchtstroom rondom de kegel, zodat de korrels naar binnen worden geleid. Na een succesvolle bestuiving heroriënteren de kegels zich van opstaand naar hangend.[11]
Hoewel wind een effectief medium is, is het niet erg efficiënt. Miljarden stuifmeelkorrels bereiken nooit een ontvankelijke vrouwelijke kegel. Aangezien deze korrels rijk zijn aan oliën en eiwitten, is de productie een aanzienlijke kostenpost voor de plant.[12] Toch blijft er van een hele stuifmeelwolk vaak slechts één korrel kleven. De overige korrels bereiken nooit hun bestemming en hun kostbare vracht vergaat binnen enkele uren. Een plant lijkt een dronken gokker die zijn zuur verdiende jaarsalaris over alle vakjes van de roulettetafel probeert te verdelen in de hoop op succes.
Ockhams kapmes
Deze verkwistende strategie lijkt een aanzienlijk slechter bedrijfsmodel dan dat van Easyjet: verreweg de meeste stuifmeelkorrels landen ver van hun bestemming en er is geen bus- of tramservice beschikbaar voor verder vervoer. Het lijkt daarom niet vreemd dat er in de evolutionaire geschiedenis van de plant andere strategieën zijn opgekomen. Zo schakelen veel bloemplanten een koerier in, die het stuifmeel rechtstreeks overbrengt van bloem tot bloem. Hierdoor hoeven bloemplanten veel minder pollenkorrels aan te maken en zijn ze sneller verzekerd van bestuiving.[13] Hoewel deze tactiek veel efficiënter is, is windbestuiving nog steeds een wijdverbreide strategie in de plantwereld.
De spilzieke plantaardige natuur lijkt de wet van spaarzaamheid (lex parsimoniae)met wortels te treden. Deze wet wordt vaak in één adem genoemd met ‘Ockhams scheermes’ (novacula Occami).[14] Dit filosofische principe, dat niet geheel terecht is toegeschreven aan de Engelse filosoof William of Ockham (1287 – 1347), luidt: ‘Verveelvoudig de zijnden niet zonder noodzaak’. Eigenlijk wil het zoveel zeggen als: ‘Doe geen beroep op overbodige aannames, maar wees spaarzaam in je verklaring’. Iedere goede rechercheur werkt volgens deze bullshitradar: bij een moord is de verklaring dat het gaat om iemand uit de nabije omgeving aannemelijker dan een verklaring die bijvoorbeeld elven, kabouters, God of andere paranormale instanties introduceert.
De filosoof Gregory Bateson (1904 – 1980) beargumenteert dat Ockhams scheermes niet zomaar een heuristisch middel is, maar tevens een manier waarop de levende natuur zich vertoont. [15] Twee bekende exponenten van deze zienswijze zijn Charles Darwin en Alfred Wallace. Volgens beiden wordt het leven gekenmerkt door vermenigvuldiging binnen een eindige wereld, die uitmondt in schaarste gevolgd door een struggle for existence. Middenin dit woeste strijdperk heb je sterk de neiging te denken dat je in een spaarzame wereld leeft, zonder overbodige fratsen en franje. Loslopende raderen en vliegwielen in de machinerie van het leven zijn oneconomisch en zullen het uiteindelijk afleggen in de strijd om het bestaan. Alleen wat spaarzaam leeft, lijkt te overleven. Maar als natuurlijke selectie puur zou draaien om spaarzaamheid, dan snap je niet waarom zoveel plantsoorten eigenlijk afhankelijk blijven van windbestuiving.[16] Blijkbaar kan de plantaardige natuur zich heel wat verkwisting permitteren.
Ockham, waar ben je?
De trefkans van een stuifmeelkorrel is uitzonderlijk klein. De efficiëntie van deze tactiek zie je duidelijk in de verhouding tussen het aantal pollenkorrels en het aantal vrouwelijke voortplantingscellen. Denk eens terug aan het katje van de zwarte els; dit draagt 8.400.000 minuscule mannelijke pollenkorrels. Neem nu – van dezelfde boom – een vrouwelijk katje; dit draagt maar 100 eitjes, die aanzienlijk groter zijn. Als je nu bedenkt dat de els ongeveer twee maal zoveel mannelijke als vrouwelijke katjes bezit, dan zie je goed hoe overdadig de hoeveelheid stuifmeel is: één eitje heeft 168.000 korreltjes tot zijn beschikking, terwijl er maar één korreltje nodig is! Bij een hazelaar is dat zelfs tweeënhalf miljoen korreltjes stuifmeel per eitje!
Dit verschijnsel, waarbij mannelijke en vrouwelijke voortplantingscellen van elkaar verschillen in grootte en aantal, noem je anisogamie of heterogamie. Ook bij mensen en dieren is er sprake van anisogamie. Toch is het bij planten nog goed te begrijpen als strategie.[17] Kleine, vederlichte stuifmeelkorrels reizen met gemak door de lucht en meer stuifmeel betekent meer kans op een geslaagde bevruchting.[18] Anisogamie is pas echt lastig te vatten als je kijkt naar dieren en mensen. Wat is het voordeel van het lozen van zoveel zaadcellen bij een interne bevruchting? De bioloog David Dusenbery oppert in The Evolution of Anisogamy dat de enorme zaadproductie bij veel dieren een evolutionair relict is. In het tijdperk dat onze voorouders nog zeedieren waren, was het voordelig om grote wolken voortplantingscellen los te laten in het water, zoals je ook nu nog ziet bij koraalriffen.[19] Met dit in ons achterhoofd zijn windbestoven planten bij lange na niet zo kwistig als wij mensen. In vergelijking met de mens is de naaldboom een zuunige Zeeuw. De mens is pas echt een spilziek organisme dat de wet van spaarzaamheid aan zijn laars lapt – of aan zijn handdoek.
o-o-o
Botanisch filosoof Norbert Peeters schreef samen met emeritus hoogleraar Wijsbegeerte Th.C.W. Oudemans het boek Plantaardig – vegetatieve filosofie. Momenteel werkt hij aan zijn eigen boek over de botanische werken van Charles Darwin. Meer pennenvruchten van zijn hand vind je op zijn website: www.botanischefilosofie.nl
Afbeeldingen van Wikimedia
[1] Willibrord vertaling Genesis 17:23-24
[2] Peattie in Hugo, Seeing Trees, p. 216: ‘When the male flowers bloomed in these illimitable pineries, thousands of miles of forest aisle were swept with the golden smoke of this reckless fertility, and great storms of pollen were swept from the primeval shores far out to sea and to the superstitious sailor seemed to be ‘raining brimstone’ on the deck.’
[3] Thoreau in Foster, Thoreau’s country, p. 207: ‘There is a dust on Walden, – where I come to drink, – which I think is the pollen of such trees and shrubs as are now in blossom, – aspen, maples, sweet-fir, etc., – food for fishes.’ (may 5, 1852)
[4] Thoreau, Walden – Or, life in the woods, Spring p. 416: ‘The sulphur-like pollen of the pitch pine soon covered the pond and the stones and rotten wood along the shore, so that you could have collected a barrelful. This is the ‘sulphur showers’ we bear of. Even in Calidas’ drama of Sacontala, we read of ‘rills dyed yellow with the golden dust of the lotus.’ And so the seasons went rolling on into summer, as one rambles into higher and higher grass.’
[5] Logan, Air – The shaper of worlds, p. 67
[6] Hoewel stuifmeelkorrels in kleine concentraties onzichtbaar zijn voor ons, zijn deze korrels de giganten van de lucht. Een stuifmeelkorrel van een wind bestoven plant is vaak tussen de 20 en 30 µm. Maar de korrels van veel naaldbomen zijn aanzienlijk groter. Als je een luchtmonster onder de microscoop bekijkt, zijn pollen vrijwel altijd de grootste objecten. (Bron: Blackmore, Green Universe, p. 166)
[7] Conniff, The Science of Pollen (Bron: http://environment.yale.edu/envy/stories/the-science-of-pollen/)
[8] Foster, Thoreau’s country, p. 192
[9] Logan, Air – The shaper of worlds, p. 68
[10] Stuifmeelkorrels blijken niet alleen goede vliegers, ook is de voortplantingscel bedekt met een extreem taaie substantie genaamd sporopollenin: het botanische equivalent van een kogelwerend vest. Dit materiaal is zo stug dat het zuren en andere bijtende stoffen weerstaat en intact blijft bij temperaturen tot wel 260 ºC.
[11] Blackmore, Green Universe, p. 187
[12] Bedenk bijvoorbeeld eens dat de sparrenwouden in Zuid-Zweden alleen al 75,000 ton stuifmeel produceert.
[13] Dawkins beargumenteert dit in The Greatest Show on Earth, p. 52: ‘For the flower, insect pollination represents a huge advance in economy over the wasteful scattergun of wind pollination.’
[14] In het Latijn: ‘Entia non sunt praeter necessitatem multiplicanda’: ‘Men moet de zijnden (gepostuleerde objecten binnen een hypothese) niet zonder noodzaak verveelvoudigen.’ Al moet hier worden opgemerkt dat deze uitspraak wordt toegeschreven aan Ockham maar niet terug komt in zijn overgebleven werken. Lees: http://boingboing.net/2013/02/11/what-ockham-really-said.html
[15] Het Scheermes van Ockam wordt vaak gezien als een instrument – heuristisch middel om overbodigheden te schrappen. Maar de filosoof Gregory Bateson laat zien dat het Scheermes van Ockam niet zozeer een instrument is dat je naar kunt hanteren, maar een manier van kijken: ‘One wonders immediately whether the material on perception does not go along with the more philosophical material because the process of perception contains some thing like an Occam’s razor or a criterion of parsimony.’ (Bateson, Mind and Nature, p. 59)
[16] Logan, Air – The shaper of worlds, pp. 67-8
[17] Dusenbery in The Evolution of Anisogamy (Togashi & Cox eds.), p. 190
[18] Niettemin is deze stuifmeelproductie een hoge kostenpost, maar niet per se veel duurder dan het aanmaken van kleurrijke en geurende bloemen vol nectar.
[19] Dusenbery in The Evolution of Anisogamy (Togashi & Cox eds.), p. 190