Research

De werking van geurstoffen

Geurstoffen spelen een belangrijke rol in het leven van allerlei organismen. Planten zijn hierop geen uitzondering. Zij gebruiken hun geuren voor verschillende doeleinden. Het kan dan ook voorkomen dat een plant in verschillende situaties anders ruikt. Voor de mens is dat lang niet altijd waar te nemen, maar via verfijnde apparatuur kunnen we dat inmiddels wel vaststellen.

Verjagend of aantrekkend

De plant gebruikt de geurstoffen onder meer om insecten te lokken voor de bevruchting. En ook voor de verdediging worden geurstoffen aangewend. Een plant kan met geurstoffen aangeven dat hij wordt belaagd door een insect. De natuurlijke vijanden van dit insect worden vervolgens door de geurstoffen aangetrokken waardoor de plant een directe verdediging op gang kan brengen.

Naast een aantrekkende werking, kunnen geuren ook een verjagende werking hebben op insecten. Dezelfde geur kan zelfs voor het ene insect aantrekkelijk zijn en voor een ander insect juist helemaal niet. Een van die geurstoffen is bv. Eugenol.  Eugenol komt in diverse planten voor, maar is vooral bekend uit kruidnagels. Het heeft een verjagende werking op insecten zoals mineervlieg. De mineervlieg kan een plant met eugenol echter pas ruiken op het moment dat deze vlakbij  is. Is het vrouwtje van de mineervlieg op zoek naar voedsel of naar geschikte plaatsen om eieren te leggen, dan zal zij telkens vlak bij het blad de geur van eugenol ervaren en zich zeer onrustig gaan voortbewegen. Zij wordt immers steeds naar andere planten gedreven om toch een geschikte voedings- of eilegplaats te vinden.

 

Interacties tussen insecten en planten

Interacties tussen organismen worden meestal op gang gebracht door geurstoffen. Zeer bekend zijn natuurlijk de feromonen bij insecten. Deze geurstoffen spelen een belangrijke rol bij het vinden van een partner voor de voortplanting. Maar insecten kunnen met geurstoffen ook op grote afstand voeding vinden. Insecten worden aangetrokken door specifieke geurstoffen van bepaalde planten. Andere geurstoffen hebben juist een afstotende werking op deze insecten. Het is vaak een combinatie van verschillende geuren die een insect doet besluiten wel of niet naar een bepaald gewas toe te gaan.

Alle insecten zijn op zoek naar vitamine B, aminozuren en mineralen. Deze stoffen komen in alle planten voor. Vooral de bereikbaarheid van deze stoffen speelt een grote rol. Het oppervlak met eventuele beharing en waslagen vormen een barrière voor de bereikbaarheid. Natuurlijk is het ook van belang welke aanpassingen het insect zelf heeft om deze barrières te overbruggen.

Voor de plant zijn de geurstoffen ook van vitaal belang. Ten eerste lokken de geurstoffen (en kleuren) insecten naar de bloemen voor de bestuiving. Daarnaast scheiden planten geurstoffen uit indien ze aangetast worden door insecten of andere pathogenen. Deze geurstoffen hebben een aantrekkingskracht op natuurlijke vijanden van de belagers van deze planten. Hierdoor heeft de plant een extra bescherming tegen pathogenen. Mogelijk spelen deze geurstoffen ook nog een rol tussen planten onderling. Zij kunnen elkaar op deze manier waarschuwen dat er belagers zijn. Dit is echter nog nooit bewezen, maar de wetenschap houdt er rekening mee dat deze mogelijkheid bestaat. Vele onderzoeken zijn hiervoor nodig en worden momenteel uitgevoerd.

Geurstoffen zijn stoffen die slechts in zeer geringe hoeveelheden nodig zijn om al opgemerkt te worden door de organismen die daar gevoelig voor zijn. Wij mensen kunnen bepaalde stoffen ruiken terwijl de concentratie in de lucht maar 0,001 ppm bedraagt. Andere stoffen ruiken wij in het geheel niet. Zo is dat met insecten ook. De gevoeligheid voor geurstoffen is sterk afhankelijk van het organisme. In de evolutie hebben plant en dier daar ook op ingespeeld. Zo hebben planten afwerende geurstoffen ontwikkeld tegen de insecten die in hun normale ecosystemen voorkomen. Worden deze planten dan verplaatst naar andere delen van de wereld dan zijn deze planten ineens vatbaar voor dezelfde insecten. Een goed voorbeeld hiervan is de Neem boom. Deze boom komt van oorsprong alleen voor in Birma. Hier is de boom goed aangepast aan zijn belagers. De boom heeft afweerstoffen en zelfs insecticiden aangemaakt tegen alle insecten die hem daar belagen. De boom heeft in Birma geen last meer van deze insecten. Nu deze boom is geïmporteerd naar andere delen van de wereld, blijkt dat deze boom gevoelig is geworden voor allerlei ziektes, waaronder veel insecten. Er zijn zelfs insecten bij die ook op Birma voorkomen. Deze insecten hebben zich echter iets anders geëvolueerd en zijn niet gevoelig voor de geurstoffen die de neemboom uitscheidt. Zo zijn er vele voorbeelden waarbij verandering van ecosysteem grote gevolgen kan hebben voor zowel de interacties tussen planten en insecten als op de natuurlijke regulering.

Secundaire afweer van de plant

De plant heeft een aantal systemen om te zorgen dat hij niet wordt aangetast. Hiervan is de fysische barrière, zoals de waslaag en de schors, natuurlijk de belangrijkste. Daarnaast hebben we gezien dat geurstoffen een belangrijke rol spelen in de keuze van insecten om naar een plant toe te gaan. Dit zijn de primaire afweersystemen van een plant. Als een plant wordt aangetast worden weer andere stoffen geproduceerd door de plant om de belagers af te schudden. Hieronder zitten niet alleen insecticide-achtige stoffen en groeiremmende stoffen, maar ook geurstoffen. Dit zijn de secundaire afweersystemen. Deze systemen zijn lokaal. Dat wil zeggen dat de wortel een ander secundair systeem kan hebben dan de stengel of het blad. Dit kan vreemde gevolgen hebben.

Zo is een knoflookbol in staat stoffen te maken die schimmeldodend zijn. Deze stoffen zitten opgeslagen in de bol en komen pas vrij op het moment dat de bol wordt aangetast. Het blijkt dat veel zuigende insecten ook een hekel te hebben aan deze geur. In de natuur komen zij echter niet met deze geur in aanraking: hij zit immers opgesloten in de bol van de knoflook. Indien wij nu deze geurstof uit de bol toedienen aan de voeding van de knoflookplant, kan deze geurstof zich wel verspreiden door de gehele plant en insecten zoals trips en luis worden verjaagd. Zij proberen te vluchten voor deze geurstof. En dat terwijl trips normaal veel voorkomt bij knoflook!!!!

Vertering van organisch materiaal

Organisch materiaal zal in de natuur weer omgezet worden in bruikbare producten voor andere levende organismen. Veel van deze producten zullen als voeding dienen voor planten, maar ook dieren (en mensen), bacteriën, schimmels en virussen kunnen hiervan bestaan. Om het (meestal afgestorven) organische materiaal weer om te zetten zijn meerdere processen mogelijk.

Microbiële omzetting. Deze omzetting komt zeer vaak voor. Voor deze omzetting wordt zuurstof gebruikt. De bacteriën (en soms schimmels) die zuurstof gebruiken kunnen optimaal gebruik maken van de aanwezige voedingsstoffen. Deze micro-organismen gebruiken de voedingsstoffen voor aanmaak van eigen bouwstoffen en voor het produceren van energie. Een deel van de voedingsstoffen gaat dus verloren.

Indien geen zuurstof aanwezig is treedt er verrotting op. Dit is een niet volledige afbraak van het organisch materiaal. Bij deze omzettingen kunnen allerlei bijproducten ontstaan die schadelijk kunnen zijn voor andere organismen (bijv planten). De micro-organismen kunnen uit dezelfde hoeveelheid organisch materiaal veel minder energie halen en zullen dus meer organisch materiaal om moeten zetten voor hun energiehuishouding. Ook voor opbouw hebben ze meer organisch materiaal nodig. De groei van deze micro-organismen is vaak gebonden aan de omzettingssnelheid van het organisch materiaal. Ze groeien dan ook veel minder snel dan micro-organismen die groeien in aanwezigheid van zuurstof.

Enzymatische omzetting. Indien de enzymen die de micro-organismen gebruiken voor de omzetting van organisch materiaal geïsoleerd worden en vervolgens apart worden ingezet, kan dezelfde volledige afbraak plaatsvinden zonder dat zuurstof wordt onttrokken aan de omgeving. In veel gevallen is zuurstof niet noodzakelijk voor de directe omzetting. De enzymen werken op den duur niet meer doordat de afbraakproducten een remmend effect op de enzymen hebben. De reactie zal na enige tijd niet meer verlopen.

Omzetting door micro-organismen en enzymen. Indien zowel enzymen als micro-organismen worden ingezet om organisch materiaal af te breken zullen de toegevoegde enzymen het meeste werk doen. Zij worden echter op den duur minder goed door het remmende effect van de afbraakproducten. De micro-organismen kunnen deze afbraakproducten meteen opnemen en zorgen ervoor dat de remming wordt opgeheven. Doordat beide aanwezig zijn, zal de afbraak versneld worden, terwijl de zuurstofvoorziening in dit gebied alleen afhankelijk is van de groei van de micro-organismen. Bij zeer explosieve groei zal de zuurstof opraken; in alle andere gevallen zal er voldoende zuurstof naar dit gebied toe kunnen diffunderen.

Kijk voor meer informatie bij Modicell.