Biologie basisschool en onderbouw · Grades 1–9
40Planten zijn producenten
Weeg een begoten pot, plant er een eikel in, en kom jaren later terug om de jonge eik te wegen: kilo’s hout, bast, blad en wortel — terwijl de aarde in de pot nauwelijks een gram kwijt is (Voorbeeld 22.7 kwam met die verrassing als eerste). Kilo’s boom, waarvan gemaakt? Dit hoofdstuk pint het antwoord vast — en noemt het unieke vak van de planten.
40.1 Minerale en organische materie
Definitie 40.1 (Minerale en organische materie)
Materie bestaat voor een bioloog in twee soorten:
- minerale materie: materie van de niet-levende wereld — water, de gassen van de lucht, gesteente, de opgeloste minerale zouten uit Propositie 22.3;
- organische materie: materie die door levende wezens gemaakt is en waaruit hun lichaam bestaat — hout, blad, spier, vet, suiker, wol. Brandbaar, verteerbaar, en altijd terug te voeren op een levende maker.
Voorbeeld 40.2 (Een broekzak indelen)
Uit een jaszak na een wandeling: een kiezel — mineraal; een hazelnoot — organisch (een hazelaar maakte hem); een plastic knoop — naar oorsprong toch organisch (plastic wordt gemaakt van olie, de omgezette resten van oeroude levende wezens); een regendruppel — mineraal; een wollen want — organisch (een schaap maakte de wol).
40.2 Het vak van de producenten
Propositie 40.3 (Planten maken organische materie uit minerale materie)
Een groene plant maakt uit uitsluitend minerale ingrediënten — water en opgeloste zouten uit de bodem, een gas dat ze uit de lucht haalt — en de energie van het licht organische materie: haar eigen suiker, en daaruit hout, blad en wortel. Dat maken is het vak dat Propositie 22.6 beloofde uit te leggen: planten zijn producenten — de enige makers van nieuwe organische materie uit zuiver minerale grondstoffen. De groene stof van de bladeren is de lichtvangmachinerie; de fabricage gebeurt in het blad, overdag.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Voorbeeld 40.4 (Het bewijs, bij elkaar gelegd)
Drie eerdere waarnemingen klikken nu in elkaar. De gewogen pot: de kilo’s van de eik kwamen niet uit de aarde — ze kwamen vooral uit lucht en water. De bleke gevangene uit Voorbeeld 22.4: geen licht, geen fabricage — de plant verhongert in het donker met een volle voorraadkast mineralen. De mineraalarme munt uit Oefening 22.11: zouten zijn nodig — maar als kleine leveringen, niet als de massa. De massa uit lucht en water, de energie uit licht, de kruiding uit de bodem.
Opmerking 40.5 (De gaswisseling, beide kanten op)
Het gas dat het blad uit de lucht opneemt is koolstofdioxide — precies het gas dat elke ademhaler uitademt (Propositie 26.5); en de fabricage geeft zuurstof aan de lucht af — precies het gas dat elke ademhaler nodig heeft. Planten ademen ook, dag en nacht, zoals alle levende wezens; maar overdag overtreft de fabricage van een werkend blad zijn ademhaling ruimschoots. De inadembare lucht van de wereld is het bijproduct van de producenten — nog een schuld die elk dier aan het groen heeft.
40.3 Producenten voeden iedereen — en slaan op voor zichzelf
Propositie 40.6 (De eerste schakel, verklaard)
Propositie 19.3 bepaalde dat elke voedselketen met een plant begint; nu heeft die bepaling haar reden. Alleen producenten maken organische materie uit minerale materie; elke consument (Definitie 34.3) kan de organische materie die hij eet alleen omzetten. Dus is alle organische materie in elk levend lichaam — konijn, vos, buizerd, jij — eerst in een blad gefabriceerd, en staat de voedselpiramide uit Propositie 34.5 op de groene verdieping omdat de materie daar de levende wereld binnenkomt.
Bewijs. Op dit niveau zonder bewijs aangenomen. ∎
Voorbeeld 40.7 (De eigen voorraadkast van de plant)
Wat een plant meer maakt dan ze die dag nodig heeft, slaat ze op als organische reserve: de aardappelknol en de tulpenbol (Voorbeeld 24.7), de dikke helften van de boon (Definitie 9.1), de dikke wortel van de peen (Oefening 3.10), de zoetheid van de biet. Elk daarvan is zomerlicht, als materie op de bank gezet — en elk daarvan is precies wat boeren, en eters, oogsten.
Methode 40.8 (Elk voedsel naar zijn blad terugvolgen)
Neem elk willekeurig voedsel van tafel:
- is het plantenmateriaal — de tarwe van het brood, de aardappel, de appel — dan is het rechtstreeks fabricage van een producent: noem de plant en haar opslagorgaan;
- is het dierlijk materiaal — kaas, ei, ham — stap dan de keten af: wat at het dier? en wie maakte dat voedsel? ga door tot je bij de plant komt;
- schrijf de keten met pijlen (Definitie 19.1);
- de conclusie is altijd dezelfde: het spoor eindigt in een blad, in het licht.
40.4 Oefeningen
Oefening 40.1 ★
Omschrijf minerale materie en organische materie, met van elk twee voorbeelden.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.1.
Minerale materie: materie van de niet-levende wereld — water, gesteente (en ook de gassen van de lucht, minerale zouten). Organische materie: materie die door levende wezens gemaakt is en waaruit hun lichaam bestaat — hout, spier (en ook suiker, wol, vet).
Oefening 40.2 ★
Beschrijf het vak van de producenten: grondstoffen, energiebron, product, en de werkplaats waar het gebeurt.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.2.
Grondstoffen: water en minerale zouten uit de bodem, een gas (koolstofdioxide) uit de lucht. Energie: licht, opgevangen door de groene stof. Product: organische materie — suiker, en daarna hout, blad, wortel, zaad. Werkplaats: het groene blad, overdag.
Oefening 40.3 ★
Deel in als mineraal of organisch: dauw, een slakkenhuis, bijenwas, graniet, bakolie, zeezout.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.3.
Mineraal: dauw, graniet, zeezout. Organisch: bijenwas, bakolie — en het slakkenhuis is het maaksel van de slak, gebouwd uit minerale stof die het dier heeft afgezet: gemaakt door een levend wezen, uit minerale grondstoffen. (Beide antwoorden gelden, met die redenering.)
Oefening 40.4 ★
Waar kwamen de kilo’s van de eik vooral vandaan, als ze nauwelijks uit de aarde kwamen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.4.
Vooral uit lucht en water — het gas dat uit de lucht gehaald wordt en het water dat de wortels drinken — in de bladeren samengevoegd met de energie van het licht; de bodem gaf alleen kleine hoeveelheden minerale zouten.
Oefening 40.5 ★
Welk gas haalt het werkende blad uit de lucht, en welk gas geeft het af? Wie ademt het eerste uit en heeft het tweede nodig?
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.5.
Het neemt koolstofdioxide op en geeft zuurstof af. Elk ademhalend levend wezen ademt het eerste uit en heeft het tweede nodig — wijzelf inbegrepen.
Oefening 40.6 ★
Noem vier opslagorganen van planten en wat elk opslaat, uit Voorbeeld 40.7.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.6.
De aardappelknol en de tulpenbol (ondergrondse voorraden), de dikke helften van de boon (de voedselvoorraad van het zaad), de dikke wortel van de peen, de suikerrijke biet — allemaal organische reserves, van de zomerfabricage op de bank gezet.
Oefening 40.7 ★★
Waarom verhongert de plant in de donkere kast met een volle voorraadkast minerale zouten? Welke grondstof heeft geen vervanger?
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.7.
Omdat de fabricage op licht draait: zonder licht is er geen energie om organische materie te bouwen, hoeveel mineralen er ook in de bodem wachten. Licht is de enige grondstof zonder vervanger — de zouten zijn kruiderij, geen brandstof.
Oefening 40.8 ★★
Waarom kan geen enkel dier de eerste schakel van een voedselketen zijn? Antwoord met het onderscheid tussen producent en consument.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.8.
Omdat de eerste schakel van een keten nieuwe organische materie de levende wereld in moet brengen, en dieren consumenten zijn: die kunnen alleen organische materie omzetten die iemand anders al gemaakt heeft. Alleen producenten fabriceren haar uit minerale grondstoffen — dus is de eerste schakel altijd groen.
Oefening 40.9 ★★
Laat Methode 40.8 lopen over een broodje kaas: brood, boter, kaas — drie sporen naar drie bladeren.
Oefening 40.10 ★★
“Compost voedt de plant zoals hooi een koe voedt.” Verbeter die zin nauwkeurig, met Opmerking 22.5 en de definities uit dit hoofdstuk — wat levert compost werkelijk, en wat maakt de plant zelf?
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.10.
Hooi is het voedsel van de koe — organische materie die ze in haar lichaam omzet. Compost is niet het voedsel van de plant: het vult onder het verteren de minerale zouten van de bodem aan. De plant maakt daarna haar eigen organische materie uit die mineralen, uit lucht, water en licht. De koe eet maaltijden; de plant fabriceert ze.
Oefening 40.11 ★★
Een afgesloten, verlicht aquarium met waterplanten en vissen kan maanden draaien; een afgesloten donker aquarium bezwijkt binnen dagen. Gebruik Opmerking 40.5 om allebei de aflopen te verklaren.
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.11.
In het licht geeft de dagfabricage van de planten zuurstof af en neemt ze koolstofdioxide op, wat de ademhaling van de vissen in evenwicht houdt — de gaswisseling loopt beide kanten op en de pot draait rond. In het donker stopt de fabricage terwijl elke bewoner (de planten inbegrepen) blijft ademen: de zuurstof raakt op, de koolstofdioxide stapelt zich op, en de afgesloten wereld stikt.
Oefening 40.12 ★★★
Een oude proef: een wilgenscheut die vijf jaar in een kuip groeide werd vele kilo’s zwaarder; de gedroogde aarde in de kuip verloor maar een paar gram. De proefnemer concludeerde: “de boom was van water alleen gemaakt”. Welk deel van zijn conclusie klopte, welk deel was onvolledig — en welke tweede minerale grondstof, die hij niet kende, zou een moderne bioloog toevoegen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 40.12.
Goed: de materie van de boom kwam niet uit de aarde — zijn weging bewees dat voorgoed. Onvolledig: water was maar één van de massa-ingrediënten; hij kon niets weten van het gas uit de lucht, dat veel van de stof van het hout levert. De moderne aanvulling: koolstofdioxide uit de lucht (plus de kleine minerale zouten van de bodem) — water en lucht samen, samengevoegd door het licht.
40.5 Probleem: Het jaar van de tuinder
Probleem 40.1
Weekendprobleem — licht, bladeren en de boekhouding van een moestuin
Een tuinder teelt aardappelen, wortels, bonen en sla, en houdt scherp bij wat erin gaat en wat eruit komt.
Deel I — Het raadsel van de boekhouding.
- De tuin levert per jaar twee ton groente op; de tuinder strooit alleen zakken compost. Weeg het raadsel: waar komen de tonnen vandaan, als het niet uit de zakken is? (Antwoord met het vak van de producenten.)
- Deel de opbrengst in: de aardappel, de wortel, het bonenzaad, het slablad — noem van elk de rol voor de plant (opslagorgaan, werkend orgaan, zaadvoorraad).
- De tuinder zegt: “mijn echte leverancier bezorgt bij daglicht.” Vertaal dat in de termen van Propositie 40.3.
- Waarom heeft de tuinder de compost dan toch nodig, als het niet voor de tonnen is? (Denk aan de munt in het zand.)
Deel II — De seizoenen lezen.
- De sla van juni, die een week onder een proefdoek in de schaduw stond, komt bleek en uitgerekt tevoorschijn. Noem de proef die dit herhaalt, en de grondstof die eraan onttrokken werd.
- De aardappelruggen worden aangeaard en hun weelderige loof geprezen: “goed loof, goede knollen”. Verklaar dat gezegde — wat is het verband tussen werkende bladeren boven en zwellende opslag beneden?
- De droogte van augustus legt de groei stil hoewel de zon brandt. Welke minerale grondstof is uitgevallen, en waarom kan licht die niet vervangen?
- In september snijdt de tuinder de bonenplanten af en voert ze weg, maar spit hun wortels onder. Een buurman noemt dat verspilling. Verdedig de handelwijze met de definities van materie — wat wordt er aan de bodem teruggegeven, en voor wie?
Deel III — Voorbij de tuin.
- Het varken van de tuinder eet de kleine aardappelen; het gezin eet het varken. Schrijf de keten op, en zeg waar de organische materie ervan oorspronkelijk gefabriceerd is.
- Een klant beweert dat haar salade “vooral zon” is. Controleer die bewering: noem de werkelijke ingrediënten van het slablad en de precieze rol van de zon.
- Vorst doodt de laatste sla in één nacht; in november verteren ze waar ze liggen. Hun organische materie verdwijnt niet. Loop vooruit op Hoofdstuk 42: wie neemt haar over, en naar welke toestand toe?
- Vat de tuin samen in één zin met daarin: producenten, minerale materie, organische materie, licht.
Oplossing
Oplossing van Probleem 40.1.
1. De tonnen zijn organische materie die de planten zelf gefabriceerd hebben uit minerale grondstoffen — water, de koolstofdioxide uit de lucht, de zouten van de bodem — met licht als energie. De zakken vullen de mineralen aan; de lucht en de regen leveren de massa; de bladeren doen het maken.
2. Aardappel: ondergronds opslagorgaan (knol). Wortel: opslagwortel. Bonenzaad: de voedselvoorraad van het zaad, ingepakt voor de volgende plant. Slablad: het werkende orgaan zelf — de lichtvangwerkplaats, vers gegeten.
3. De echte leverancier is het licht: elke gram opbrengst is met de energie van het licht gebouwd, overdag, in de bladeren.
4. Voor de minerale zouten: oogsten voeren die af, en zonder aanvulling zouden de planten mineraaltekort krijgen zoals de munt in het zand — klein in massa, onmisbaar in functie.
5. De proef met de donkere kast (de bleke gevangene): het doek onttrok het licht, en een week ervan is al te zien — bleek, uitgerekt, zwakke fabricage.
6. De knollen worden door het loof gevuld: bladeren fabriceren overdag suiker, en het overschot wordt omlaag geleid en in de zwellende knollen op de bank gezet. Weelderig werkend blad betekent een groot overschot — goed loof, goede knollen.
7. Water. De fabricage heeft al haar grondstoffen tegelijk nodig: licht levert energie, geen stof — met droge wortels is er niets om mee te bouwen, hoe helder de hemel ook is.
8. De ondergespitte wortels zijn organische materie die aan de bodem teruggegeven wordt: al verterend maken ze hun mineralen vrij voor de volgende gewassen — de regel van teruggeven uit Propositie 35.5, betaald in plantenmateriaal. De verspilling zou zijn ze te verbranden.
9. Aardappelplant varken het gezin. Al haar organische materie is eerst in de bladeren van de aardappelplant gefabriceerd — het varken en het gezin hebben haar alleen omgezet.
10. Ingrediënten: water en minerale zouten uit de bodem, koolstofdioxide uit de lucht — samengevoegd tot bladmaterie. De precieze rol van de zon: energie, geen stof. Haar salade is water, lucht en aarde, gebouwd door zonlicht — de poëtische eer verdiend, de ingrediëntenlijst fout.
11. De afbrekers — bodemleven van wormen en pissebedden tot levende wezens die te klein zijn om te zien — voeden zich met de dode bladeren en breken hun organische materie weer af richting minerale materie, en vullen zo de bodem aan waar de volgende gewassen uit putten.
12. Bijvoorbeeld: “De producenten van de tuin bouwen organische materie — de oogst — uit minerale materie uit bodem, water en lucht, met licht als hun energie.”