Tomatenplanten blijken bijvoorbeeld niet in staat om het zowel tegen hogere temperaturen, als insecten op te nemen.

Het is bekend dat klimaatverandering een negatieve impact heeft op gewassen. Eerdere studies hebben bijvoorbeeld uitgewezen dat we rekening moeten gaan houden met insectenplagen die onze voedselvoorraden zullen aantasten. Verwacht wordt dat dit zal leiden tot grote voedselverliezen die kunnen oplopen tot wel 25% per graad dat de aarde opwarmt. Hoe verontrustend dit ook klinkt, onderzoekers hebben in een nieuwe studie aangetoond dat deze verliezen mogelijk zijn onderschat.

Mechanismen
Planten beschikken over bepaalde mechanismen die hen helpen om met bedreigingen om te gaan. Een aanval van rupsen? Daar heeft de plant iets op bedacht. Wanneer een rups een hap van een blaadje neemt, produceert de plant een hormoon genaamd jasmonaat. Hierdoor worden er verdedigingsstoffen aangemaakt die de rupsen dwarsbomen. Ook met hoge temperaturen weten planten raad. Uiteraard kunnen ze zichzelf niet naar de uitnodigende schaduw onder een boom verplaatsen. Wel kunnen ze hun bladeren van de hete grond oplichten. Daarnaast ‘zweten’ ze als het ware door hun huidmondjes te openen – vergelijkbaar met onze huidporiën – zodat water kan verdampen om de bladeren te koelen.


Twee bedreigingen
Planten kunnen zichzelf dus prima verdedigen. Maar wat gebeurt er als een plant aan beide bedreigingen tegelijkertijd wordt blootgesteld? “Er is weinig bekend over hoe planten zich houden wanneer ze op hetzelfde moment aan hoge temperaturen én aan insectenaanvallen worden onderworpen,” zegt onderzoeker Gregg Howe. En dat terwijl dit momenteel wel ons toekomstbeeld dreigt te worden. Daarom besloten onderzoekers het fenomeen te bestuderen. Het team verzamelde tomatenplanten die ze vervolgens in hete groeikamers met een temperatuur van 38 graden Celsius kweekten. Vervolgens lieten ze er ook nog eens een hoopje hongerige rupsen op los.

Jasmonaat
“Ik was geschokt toen ik de deur naar de groeikamers opende,” herinnert Howe zich. “De rupsen in de warme ruimtes waren enorm groot en hadden de planten bijna weggevreten.” Wanneer de temperaturen hoger zijn, fabriceert een tomatenplant normaal gesproken nog meer jasmonaat, wat vervolgens leidt tot een sterkere afweerreactie. Maar op de een of andere manier schrok dit de rupsen niet af. “Dat was voor ons zeer verrassend en enigszins een contra-intuïtief resultaat,” zegt Howe tegen Scientias.nl. “We denken nu dat de hogere temperatuur een zeer krachtig stimulerend effect heeft op het metabolisme van insecten, waardoor ze hun voedingssnelheid verhogen. Blijkbaar zijn de jasmonaat-waardes en de afweerreactie van de plant onvoldoende om dit effect op het insect te overwinnen.” Bovendien ontdekten de onderzoekers dat jasmonaat het vermogen van de plant om zichzelf af te koelen blokkeert; ineens lukt het de plant niet meer om zijn bladeren op te tillen of om te zweten.


Verrassend
De bevindingen laten zien dat tomatenplanten blijkbaar niet in staat zijn om twee vliegen in één klap te slaan. Iets dat de onderzoekers niet per se hadden zien aankomen. “We weten veel over hoe planten reageren op zowel insecten als de temperatuur,” vertelt Howe. Maar de studie gaf de onderzoekers een hele andere kijk op het verdedigingsmechanisme van de plant als deze op beide bedreigingen wordt getest. Het is trouwens niet alleen voor de tomatenplant een brug te ver om zowel tegen insecten als een hoge temperatuur te vechten. “We hebben voorlopige gegevens die aantonen dat hetzelfde geldt voor andere gewassen,” vertelt Howe. “Althans; onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden.”

De bevindingen uit de studie hebben ook wat zorgelijke consequenties. Zo kwamen de onderzoekers erachter dat de fotosynthese in de tomatenplanten sterk was aangetast. De middelen om biomassa te produceren zijn er, maar op de een of andere manier worden ze niet correct gebruikt en neemt de productiviteit af. En dat is natuurlijk verre van goed.

Aanpassen
De grote vraag is natuurlijk of planten in staat zullen zijn om zich aan het warmere klimaat aan te passen. “We denken zeker dat dat een interessante mogelijkheid is,” zo luidt het antwoord van Howe. “We denken zelfs dat sommige planten deze eigenschap mogelijk al hebben vanwege de specifieke omgeving waarin ze leven. Als we de planten kunnen vinden die dit aanpassingsvermogen hebben, dan kunnen we ook beter begrijpen hoe ze dit precies voor elkaar krijgen. En misschien kunnen we dan deze adaptieve eigenschappen wel overdragen aan onze gewassen.”

De bevindingen uit de studie wijzen er vooralsnog op dat we rekening moeten houden met grotere voedselverliezen dan tot nu toe gedacht. En dat is best verontrustend. De verliezen kunnen namelijk leiden tot een grotere voedselonzekerheid. In vervolgonderzoek is het team daarom van plan om gewassen te gaan testen onder natuurlijke omstandigheden. Op die manier willen ze de omvang van het probleem bepalen. Daarna kunnen ze nauwkeurigere schattingen maken en betere aanbevelingen geven voor de toekomst.