Planten hebben water nodig om te overleven, en toch stoten de bladeren van sommige planten water af zoals katten en honden elkaar afstoten. Bij sommige kamerplanten – denk aan een colocasia of een grootbladige alocasia – is dat effect zó sterk dat druppels als kralen over het blad stuiteren, bijna zonder er contact mee te maken. Als magnetische tegenpolen (zie het filmpje onder de inhoudsopgave). Dat lijkt tegenstrijdig, want planten willen toch juist water? En toch zijn het uitgerekend typische bladplanten, oftewel de meest dorstige types, die hun blad vaak opmerkelijk effectief droog houden.
In dit artikel kijken we naar wat waterafstotendheid natuurkundig betekent, hoe een blad dat voor elkaar krijgt, welke kamerplanten erin uitblinken en waarom een droog blad voor de plant juist goed nieuws is. Daarna vertalen we het naar wat dit betekent voor de verzorging op je vensterbank.
1. Wat betekent het dat een blad waterafstotend is?
Waterafstotendheid klinkt als een eigenschap van een regenjas, maar het is ook een natuurkundig begrip, en je kunt het verrassend precies meten. De maatgevende eigenschap heet de contacthoek: de hoek die een waterdruppel maakt met het oppervlak waarop hij ligt. Op een goed bevochtigbaar oppervlak loopt de druppel plat uit en is die hoek klein. Met andere woorden: het oppervlak wordt nat. Als je je hand onder de kraan houdt, zie je er nauwelijks echt druppels op; het water verspreidt zich egaal over je hele hand. Die is dus niet waterafstotend. Op een waterafstotend oppervlak trekt de druppel zich juist bol samen en wordt de hoek groot. Boven de negentig graden noemen we een oppervlak hydrofoob, oftewel waterafstotend.
1.1 Hydrofoob, superhydrofoob en het lotuseffect
Echt bijzonder wordt het pas boven de honderdvijftig graden. Dan spreken natuurkundigen en materiaalonderzoekers van superhydrofoob: de druppel raakt het blad nauwelijks meer aan en blijft een bijna perfecte bol, die bij de geringste helling al wegrolt. (Voor de liefhebber: honderdtachtig graden is de theoretische grens. In zo’n ideaal geval raakt de druppel het oppervlak nog maar in één punt, oftewel, vertaald naar de fysieke werkelijkheid, er is in essentie nul contact.) Het beroemdste voorbeeld is het blad van de lotus (Nelumbo nucifera), een waterplant die zelfs in een modderige vijver opvallend schoon blijft. De Duitse botanici Wilhelm Barthlott en Christoph Neinhuis brachten dit in de jaren negentig nauwkeurig in kaart; het verschijnsel werd bekend als het lotuseffect.
2. Hoe maakt een blad zichzelf waterafstotend?
Niet met één truc, maar met twee tegelijk, op twee verschillende schaalniveaus. Het begint met scheikunde. Bladeren van landplanten zijn meestal bedekt met een cuticula: een dunne, beschermende buitenlaag van wasachtige stoffen, de epicuticulaire was. Was is van nature slecht mengbaar met water, en alleen daarmee komt een blad al een heel eind.
Het tweede deel is bouwkunde. Bij de echt waterafstotende bladeren is dat wasoppervlak niet glad, maar microscopisch ruw. De opperhuid kan vol minuscule bultjes zitten, papillen genaamd, en daar bovenop staan nog veel kleinere wasstructuren: piepkleine staafjes, buisjes, plaatjes of films, afhankelijk van de soort. Bij de lotus gaat het vooral om wasbuisjes op papillen; bij de taro (Colocasia esculenta) om wasplaatjes, en bij Alocasia macrorrhizos wordt in onderzoek een wasachtig filmpje over een geplooid bladoppervlak beschreven.
Die combinatie van grove bultjes en fijne nanowas vangt een laagje lucht tussen het blad en de druppel. De druppel rust met zijn onderkant op de toppen, een beetje als op een spijkerbed, en raakt maar een flinterdun deel van het oppervlak echt aan. Weinig contact betekent weinig houvast, en dus rolt de druppel bij de minste beweging weg. Hoe minder een blad het water vasthoudt, hoe beter het zich ervan ontdoet. Je kunt dit, met enige fantasie, zien in de close-upfoto van een colocasiablad bovenaan dit artikel: je ziet een wat matte, fluweelachtige textuur, die lichtgrijs afsteekt tegen het groene blad eronder. Dat zijn dus die microstructuurtjes die feitelijk voorkomen dat de waterdruppels het blad nat maken. Met het blote oog zie je alleen een egaalgroen blad.
3. Welke kamerplanten stoten water af?
Je hebt geen lotusvijver nodig om dit te zien gebeuren. Hoewel het effect dan misschien ook niet zo spectaculair is, zijn er, als je goed oplet, behoorlijk veel huis-, tuin- en keukenplanten die in mindere of meerdere mate waterafstotend zijn.
3.1 De alledaagse parels op gewone bladplanten
We beginnen bij de meest gewone gevallen. Laat eens een druppel vallen op het glanzende blad van een rubberplant (Ficus elastica), een philodendron, een monstera (Monstera deliciosa) of een klimmende Epipremnum aureum, en je ziet het water als parels blijven liggen in plaats van uitlopen. Dat is diezelfde wasachtige buitenlaag aan het werk.
Echt superhydrofoob – met dat rollende, zelfreinigende gedrag – zijn de meeste van deze planten niet; daarvoor is hun oppervlak meestal nog net te glad. Maar duidelijk waterafstotend zijn ze wel. En het is geen toeval dat juist veel glanzende bladplanten uit warme, vochtige bossen komen, waar een blad nu eenmaal geregeld nat wordt.
3.2 De uitblinkers: olifantsoren als colocasia en alocasia
Voor het echte schouwspel moet je bij de grootbladige aronskelkachtigen zijn, de familie Araceae. De olifantsoren springen eruit. Op een colocasia (Colocasia esculenta) of een alocasia gedraagt een druppel zich bijna als op de lotus: hij trekt zich bol samen en rolt bij het minste schuine houden van het blad weg. Colocasia esculenta en Alocasia macrorrhizos horen in onderzoek naar superhydrofobe plantoppervlakken dan ook bij de klassieke voorbeelden, al is de precieze wasstructuur per soort verschillend.
Dezelfde neiging tot parelen vind je bij andere grootbladige kamerplanten met een stevige, wasachtige of leerachtige bladtoplaag, zoals de banaan (Musa) en de paradijsvogelplant (Strelitzia). Logisch ook: hoe groter het blad, hoe meer regen erop terechtkomt, en hoe meer er te winnen valt bij snel afvoeren.
4. Geen exotisch verschijnsel: ook in onze eigen natuur en tuin
Het is bovendien geen exotische gril van tropische planten. Je hoeft de deur maar uit te lopen om hetzelfde te zien. Sterker nog, misschien wel het bekendste voorbeeld staat in talloze Nederlandse borders: de vrouwenmantel (Alchemilla).
De bladeren van de vrouwenmantel zijn zacht behaard, en op die haartjes blijft water in volmaakte parels liggen, met een dun laagje lucht tussen druppel en blad. ’s Ochtends zie je er bovendien vaak druppels langs de bladrand staan; dat is deels dauw, en deels vocht dat de plant zelf naar buiten perst. Dat laatste heet guttatie. Het effect was zo opvallend dat de naam Alchemilla vaak in verband wordt gebracht met alchemie: middeleeuwse alchemisten zouden de druppels hebben verzameld als bijzonder zuiver water.
En de vrouwenmantel is niet de enige. Leg eens een druppel op blad van een koolsoort – boerenkool, broccoli, bloemkool, om alleen maar bij de B te blijven – in de moestuin, of kijk op een bedauwde ochtend naar het gras: overal parelt en rolt het water. En ook de tropische lotus laat zich, via een familielid, niet onbetuigd in onze contreien. Onze inheemse witte waterlelie (Nymphaea alba) en gele plomp (Nuphar lutea) hebben drijfbladeren met huidmondjes aan de bovenkant. Als die niet waterafstotend zouden zijn, zouden ze, eigenlijk gewoon letterlijk, doorgaans niet kunnen ademen, omdat ze onder water zouden staan.
5. Een plant wil toch juist water?
Tijd om de schijnbare tegenstrijdigheid recht te zetten, want schijn is het grotendeels. De meeste kamerplanten nemen het water dat jij geeft vooral op via hun wortels, uit de potgrond. Bladeren kunnen bij sommige planten wel degelijk water opnemen, maar voor de gewone watergift in huis is dat niet de hoofdroute. Het blad hoeft dus helemaal niet nat te zijn om de plant van water te voorzien. Water op het blad is voor veel planten geen slokje, maar vooral iets waar ze vanaf willen.
Sterker nog: dezelfde wasachtige laag die de regen wegstuurt, houdt het water aan de binnenkant juist vast. De cuticula is in de eerste plaats een afdichting tegen ongecontroleerde verdamping. Hij stoot water af aan de buitenkant en remt waterverlies vanuit het blad.
De bekende uitzondering is de luchtplant (Tillandsia). Die gebruikt haar wortels vooral als houvast en neemt water en voedingsstoffen voor een belangrijk deel via het blad op, met behulp van fijne schubjes. Zulke bladeren willen juist nat worden. Een plant die via het blad drinkt, laat het blad nat worden; een plant die vooral via de wortels drinkt, houdt het blad liever droog.
6. Wat heeft de plant aan een droog blad?
Als een nat blad de plant meestal weinig oplevert, waarom zou ze het dan zo nadrukkelijk droog willen houden? Omdat een droog blad een paar heel concrete voordelen heeft.
6.1 Huidmondjes die kunnen blijven ademen
Een blad wisselt gassen uit via huidmondjes: minuscule poriën waardoor koolstofdioxide naar binnen gaat en zuurstof en waterdamp naar buiten. Komt er een aaneengesloten waterfilm over die poriën te liggen, dan remt dat de gaswisseling – in die zin lijken planten meer op ons dan op vissen, die wél onder water kunnen ademen dankzij hun kieuwen. Door water af te stoten houdt de plant haar huidmondjes beter in contact met de lucht, ook tijdens een flinke bui, en wordt de fotosynthese niet te veel doorbroken.
6.2 Schimmels en bacteriën buiten de deur
Veel schimmels en bacteriën die planten ziek maken, profiteren van vrij water op het blad. Daarin kunnen sporen kiemen, cellen zich verplaatsen of ziekteverwekkers langer in leven blijven. Een blad dat na een regenbui snel weer droog is, geeft ze minder kans.
6.3 Een blad dat zichzelf schoonhoudt
En dan het aardigste: het zelfreinigend vermogen. Bij superhydrofobe bladeren als die van de lotus en de colocasia rollen de druppels er niet alleen af, ze vegen onderweg ook stof, sporen en vuil mee. Het blad poetst zichzelf. Voor een plant in de schemerige onderlaag van een bos, die elke straal licht kan gebruiken, is dat heel belangrijk. Als je zonnepanelen hebt, herken je dat misschien wel: als er flink wat stuifmeel of Saharazand is gevallen, is dat niet goed voor de opbrengst. En, hoe je het ook wendt of keert, bladeren zijn eigenlijk net als zonnepanelen (of beter: omgekeerd): voor de energievoorziening zijn ze direct afhankelijk van hoeveel zonlicht erop valt.
6.4 Een nat blad is zwaarder dan een droog blad
De laatste reden is dat een nat blad vaak een stuk zwaarder is dan een droog blad. Juist de grote tropische bladplanten hebben daar in de praktijk elke dag mee te maken. Het is dan heel handig als je blad eigenlijk niet eens nat kan worden; immers, dan doorsta je iedere tropische regenbui met glans. Zie ook het filmpje onder de inhoudsopgave: zodra er een echt grote druppel verzameld is in het hart van het colocasiablad, doet-ie een elegant knikje omlaag en valt al het water zo van het blad. Zo minimaliseren deze planten het risico dat ze onder het gewicht van het water bezwijken.
7. Conclusie
Kortom, waterafstotende bladeren zijn geen toeval. Voor ons mensen zijn ze dan ook een inspiratie. Neem bijvoorbeeld autoruiten: het zou enorm handig zijn als die niet nat zouden kunnen worden. Dan heb je niet eens ruitenwissers nodig. En zo zijn er nog vele, vele toepassingen te bedenken. Ondanks de enorme hoeveelheid onderzoek die ernaar is gedaan, zijn er nog amper kunstmatige materialen die net zo extreem waterafstotend zijn als planten, althans geen die zomaar duurzaam, betaalbaar en praktisch toepasbaar zijn. Geheel los daarvan kunnen we je, als je ook zo’n waterafstotende plant in je huiskamer of tuin hebt staan, van harte aanbevelen er eens mee te spelen. Of je het nou bekijkt vanuit de bril van een wetenschapper of vanuit je innerlijke kind, het is een fascinerend en erg aardig verschijnsel.
Op dit artikel rust auteursrecht. Zonder onze toestemming is overnemen verboden.
