Tholen - Of eigenlijk is de vraag, hoe koelt een plant als de huidmondjes sluiten? Gerrit Vermeer, oud-cherrytomatenteler en tegenwoordig PUM-adviseur in tropische landen, corrigeert zichzelf aan het begin van deze teelttechnische bijdrage. Eerder wees hij er, in reactie op uitdagingen waar telers tegenaan liepen bij LED-teelt in tomaat, al op dat planten ook zonder verdamping energie managen. Daar zijn fysische processen voor. Ook in dit verhaal staat Gerrit bij fysische processen stil.
Waarom verbrandt een plant in de tropen niet als de huidmondjes sluiten?
Als er niet voldoende water is, sluit een plant de huidmondjes om water te sparen. Dan is de verdamping minimaal en de koeling vermindert. Oververhitting dreigt. Omdat de huidmondjes zijn gesloten, kan de plant niet de latente energie gebruiken voor warmteafvoer die nodig is voor de faseovergang van water naar waterdamp, namelijk 2260 KJ per liter water.
Als er nog geen waterstress is, zie je de bladeren glanzen na de regentijd als de zon volop begint te schijnen. Glans betekent reflectie van water op het blad.
Als je in de tropen een stalen kaspoot aanraakt, dan verbranden je handen bijna. En het blad daarnaast is koel, terwijl ze dezelfde zonkracht ondergaat.
De zonkracht is niet gering in de tropen - op een lichte dag is de straling er ongeveer 6500 watt. Dat is tweemaal zo veel als op lichte dagen in Nederland. De lichtste dag van het jaar hier meet iets minder dan 3000 watt. Waarom verbrandt een plant in de tropen dan niet als de huidmondjes sluiten?
Warmteafvoer op drie manieren
Naast verdamping en de latente energie die daarvoor nodig is, zijn infraroodstraling en geleiding de twee andere factoren die de plant tot haar beschikking heeft om warmte af te voeren, maar die kunnen het sluiten van de huidmondjes niet compenseren. Geleiding is voor de plant een passieve factor, afhankelijk van de RV en convectie (wind) neemt die toe en af. Infrarood is afhankelijk van de temperatuur. Als een plant zijn huidmondjes sluit, is er meestal een lage RV. De geleiding naar de atmosfeer neemt evenredig met de RV af.
Hoe regelt een plant de temperatuur dan bij deze stralingsdruk in combinatie met watertekort?
Gerrit haalt de Waterboxx erbij. Die levert 1 liter water per dag door condensatie. Daarbij zie je dat Waterboxx niet opwarmt als er water condenseert. Er komt geen latente warmte vrij in de vorm van opwarming van het condenserende oppervlak bij de overgang van waterdamp naar water.
De energie komt echter wel vrij in een andere vorm. Bij een blad is dat ook zo. Daar zou gezien de enorme hoeveelheid latente warmte die vrijkomt het condenseren gelijk moeten stoppen, maar dat gebeurt daar ook niet.
De kracht van de plant
De wet van behoud van energie zegt dat de latente energie die vrijkomt bij condensatie (die doorgaat, ook als de huidmondjes gesloten zijn) daarom op een andere manier moet worden afgevoerd. Dat kan via infraroodstraling. Dit is een cruciaal gegeven dat de plant gebruikt om zichzelf koel te houden als de huidmondjes sluiten in droge omstandigheden.
Een plant condenseert als de eigen temperatuur lager is dan de ruimtetemperatuur. En als die condens vervolgens weer verdampt, dan is daar latente energie voor nodig. Via geleiding vindt de overdracht van warmte plaats vanuit het blad naar het condens op de bladeren. Daar lezen we ook de planttemperatuur aan af. Binnenkomende energie wordt verwerkt in het groeiproces en via verschillende wegen af- en aangevoerd. Een plant gebruikt dit fysisch herkenbare proces om kracht te genereren!
© Cintya Chara Berthonnet | Dreamstime.com
Entropie en tegenbeweging
Entropie maakt zo een tegengestelde beweging, de verschillen nemen toe. Het gaat dan uitsluitend over energie en niet over verdeling. De plant koelt af tot onder de ruimtetemperatuur. Dit doet de ene plant sterker dan een andere plant of boom. Het condenseren wordt zo uitgerekt over een langere periode. Je ziet dat entropie wel toeneemt in een afgesloten ruimte, maar daar buiten maakt de fysische wisselwerking met watermoleculen een tegenbeweging mogelijk die de toename van entropie tegengaat.
De weerbaarheid van planten
In de planten- en bomenwereld is dit herkend, waardoor het mogelijk is de huidmondjes te sluiten zonder dat er oververhitting plaatsvindt. Ook spaart de plant zijn energie doordat het condens verdampt op de bladeren. Zo neemt de weerbaarheid toe als temperaturen hoger worden in de tropen.
Ook in een kas wordt dit waargenomen. Je kunt het ook ruiken. Een teler ervaart dit als een krachtig gewas met een hoge potentie. Dit koelen vindt altijd plaats als de bladtemperatuur onder de ruimtetemperatuur is, en niet alleen in de namiddag als de ruimtetemperatuur onder de buitentemperatuur zakt. We zien via de infraroodthermometer dat de planttemperatuur meestal lager is dan de ruimtetemperatuur. In de ochtend merk je een spanning in de kas als de zon de temperatuur te veel verhoogt. Je ziet dan dat de planttemperatuur iets boven ruimtetemperatuur raakt.
Het cruciale punt in dit proces is
Een plant is gezonder als die klimaatwisselingen beter kan verwerken, het condensatie- verdampingproces maakt dit mogelijk. Een plant spaart zo energie, de wortels krijgen vanuit het verdelingsmechanisme ook meer energie, en dat verbetert de wateropname. Het proces genereert kracht voor een gezonde plantengroei.
Daarom zou de tweede wet, die over entropie gaat, moeten worden herzien op dit punt. Deze wet zou universeel kenmerkend moeten zijn, wat betreft de toename van entropie, en dat doet het in de praktijk niet via dit proces in de open ruimte. Wel moet er voldoende water en waterdamp zijn. Als dit niet zo is, maakt de plant onomkeerbare aanpassingen die de groei vertragen.
Samenvattend stelt Gerrit aan het eind van deze bijdrage: Dat de entropie altijd toeneemt, is in het klimaat niet het geval. We zien een tegenbeweging. Die is in het groeiklimaat overduidelijk waarneembaar en herleidbaar als fysisch proces.
Voor meer informatie:
Gerrit Vermeer
[email protected]